CN111395415A - 基于岩土工程信息化设计的支撑轴力伺服控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于岩土工程信息化设计的支撑轴力伺服控制系统，其组成部分包括伺服加载控制装置、轴力输出装置、监测数据采集装置、现场控制平台、云端服务器、客户端。基坑的水平支护方式为内支撑时，将轴力输出装置与支撑杆件同轴连接。基坑开挖及支撑使用过程中，基于岩土工程信息化设计，通过监测数据采集装置的监测数据及云端服务器的交互，预测支撑杆件的轴力控制值，并将此反馈给现场控制平台，现场控制平台控制伺服加载控制装置依据预测的支撑轴力控制值调整轴力输出装置的轴力输出。本发明提供的控制系统，根据基坑当前状态对基坑的变形进行预测、控制、预警，能够有效降低基坑工程对周边环境的影响，保证基坑安全。
Description
技术领域
本发明涉及一种伺服控制系统，尤其是一种基于岩土工程信息化设计的支撑轴力伺服控制系统。
背景技术
随着我国城市化进程的不断加快，基坑工程向着大深度、大面积方向发展，于此的同时，其所处的周边环境也越来越复杂，基坑工程将面临越为严苛的环境要求，基坑设计也将由最初的稳定性控制逐渐倾向于变形控制。基于此，采用伺服控制技术的钢支撑在基坑的水平支护中得以快速的发展，为降低基坑的变形、保护周边环境提供了有力的保障。
现有的支撑轴力伺服控制系统，通常基于设计图纸提供的支撑轴力设计值予以控制。对于具体工程，设计人员通过一些假定条件根据半经验化的模型给出支撑轴力设计值，该设计值无法准确反映土体在基坑开挖及使用过程的真实性能，往往相差较大，由此导致采用支撑轴力伺服控制系统的基坑，其变形控制效果并不理想。
因此，针对上述问题，有必要提出一个更为优化的解决方案。
发明内容
本发明为弥补上述伺服控制系统的不足，提供一种基于岩土工程信息化设计的支撑轴力伺服控制系统，其根据基坑监测结果对设计模型进行反分析，得到相对准确的岩土参数，然后用于预测基坑状态，给出合理的支撑轴力控制值，依靠信息化设计解决现有支撑伺服控制系统效果不理想的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
基于岩土工程信息化设计的支撑轴力伺服控制系统，其特征在于：系统用于基坑支护工程，其组成部分包括伺服加载控制装置、轴力输出装置、监测数据采集装置、现场控制平台、云端服务器、客户端；
所述伺服加载控制装置根据现场控制平台提供的轴力控制值，控制轴力输出装置的轴力输出，当轴力输出装置的轴力输出超出轴力控制值的区间范围，伺服加载控制装置自动调整轴力输出装置进行加载或卸载；
所述轴力输出装置，在基坑的水平支护方式为内支撑的情况下，与支撑杆件同轴连接，通过调整轴力输出装置调节支撑杆件的轴力状态；
所述监测数据采集装置用于采集、汇总基坑监测数据，并将其上传至云端服务器；
所述现场控制平台为伺服加载控制装置提供轴力控制值，并将伺服加载控制装置反馈的轴力输出装置的状态信息上传至云端服务器；
所述云端服务器具有预测、控制及预警功能；
所述云端服务器收集基坑监测数据、轴力输出装置的状态信息、地勘资料、设计条件，并根据收集的信息针对当前基坑状态建立计算模型、调整岩土设计参数，预测基坑状态及其对周边环境的影响，实现云端服务器的预测功能；
所述云端服务器通过计算分析获取支撑轴力控制值，并与现场控制平台进行数据交互，现场控制平台通过云端服务器提供的支撑轴力控制值控制伺服加载控制装置调整轴力输出装置的轴力输出，干预基坑受力状态及其对周边环境的影响，实现云端服务器的控制功能；
所述云端服务器对基坑监测数据、轴力输出装置的状态信息进行分析、总结，判断是否预警，同时将数据及结果发送至客户端，实现云端服务器的预警功能；
所述客户端为电脑端或手机端，用于查看云端服务器发送的信息，及时、准确地掌握基坑及周边环境的状态。
所述伺服加载控制装置采用PLC自控系统或嵌入式系统，通过对比轴力控制值及轴力输出装置反馈的轴力状态，对支撑的轴力进行伺服控制。
所述轴力输出装置为液压千斤顶，其两端设有法兰，法兰尺寸及结构与支撑杆件相配匹；
所述轴力输出装置设有位移传感器和测力传感器，传感器将测得的数据反馈至伺服加载控制装置。
所述监测数据采集装置采集、汇总基坑监测数据，包括支护顶部水平位移、支护顶部竖向位移、深层水平位移、支护结构位移、支护结构内力、坑底隆起、支护侧向土压力、孔隙水压力、地下水位、土体分层竖向位移、周边地表竖向位移、周边建筑位移、周边建筑裂缝、地表裂缝、周边构筑物变形。
所述现场控制平台包含人工控制及云端服务器自动控制两种形式，当现场控制平台未联入云端服务器时，通过人工指定的控制原则控制伺服加载控制装置工作。
所述云端服务器根据客户级别开放相匹配的数据。
所述客户端需要云端服务器授权。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
（1）通过基坑监测数据，可准确估算土体在当前基坑状态下的岩土参数，基于此岩土参数计算出更为合理的支撑轴力设计值，并依此预测、控制基坑下一状态的变形，有效降低基坑对周边环境的影响；
（2）通过云端服务器将监测数据与支撑轴力控制值相关联，实现智能化控制，提高了系统控制的及时性、准确性；
（3）通过云端服务器连接设计、施工、监理、业主、安监等项目相关方，在基坑出现预警时，能及时向各相关方进行通报，预留更多的处理时间，有效降低基坑风险。
附图说明
此处所附图的说明用于进一步解释本发明，构成本发明的一部分。在附图中：
图1是本发明所述的系统结构示意图；
图2是本发明所述的基坑开挖过程中基于岩土工程信息化设计的支撑伺服控制流程示意图；
图3是本发明所述的支撑使用过程中基于岩土工程信息化设计的支撑伺服控制流程示意图。
图中代码说明：1-伺服加载控制装置；2-轴力输出装置；3-监测数据采集装置；4-现场控制平台；5-云端服务器；6-客户端；7-支护桩/墙；8-围檁；9-支撑。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
基于岩土工程信息化设计的支撑轴力伺服控制系统，其组成部分包括伺服加载控制装置1、轴力输出装置2、监测数据采集装置3、现场控制平台4、云端服务器5、客户端6。基坑支护施工时，先施工竖向支护结构支护桩/墙7，再根据基坑支护设计，施工围檁8及水平向支护结构支撑9。支撑9施工时，轴力输出装置2通过法兰与其同轴连接，共同支顶于施工围檁8。支护桩/墙7将基坑外围土压力传递给围檁8，并通过支顶于围檁8的支撑9予以平衡，同时轴力输出装置2对支撑9施加预加力，减少外部荷载对支撑9的压缩变形。伺服加载控制装置1布置于基坑外侧，通过线路与轴力输出装置2连接，并对轴力输出装置2的轴力输出进行伺服控制。伺服加载控制装置1的轴力控制值来源于现场控制平台4，并在现场控制平台4的控制规则下动作。现场控制平台4与云端服务器5进行数据交换。基坑开挖及使用过程中，基于岩土工程信息化设计，通过监测数据采集装置3的监测数据及云端服务器5的反分析，预测支撑9在目标控制条件下的轴力控制值，云端服务器5将此轴力控制值反馈给现场控制平台4，现场控制平台4控制伺服加载控制装置1依据预测的支撑轴力控制值调整轴力输出装置2的轴力输出。对于云端服务器5授权的客户端6，可随时查看云端服务器5提供的信息，并在基坑出现预警时，第一时间收到预警信息。本发明提供的控制系统，在基坑开挖及支撑使用过程中执行相应的控制流程，根据基坑的实时状态对基坑的变形进行预测、控制、预警，有效降低基坑工程对周边环境的影响，保证基坑安全。
以上对本发明实例所提供的方案详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。本发明所要保护的范围不仅限于本实施例提到的技术方案，任何受本发明所启示的技术方案都落入本发明的保护范围。
Claims (7)
1.基于岩土工程信息化设计的支撑轴力伺服控制系统，其特征在于：系统用于基坑支护工程，其组成部分包括伺服加载控制装置、轴力输出装置、监测数据采集装置、现场控制平台、云端服务器、客户端；
所述伺服加载控制装置根据现场控制平台提供的轴力控制值，控制轴力输出装置的轴力输出，当轴力输出装置的轴力输出超出轴力控制值的区间范围，伺服加载控制装置自动调整轴力输出装置进行加载或卸载；
所述轴力输出装置，在基坑的水平支护方式为内支撑的情况下，与支撑杆件同轴连接，通过调整轴力输出装置调节支撑杆件的轴力状态；
所述监测数据采集装置用于采集、汇总基坑监测数据，并将其上传至云端服务器；
所述现场控制平台为伺服加载控制装置提供轴力控制值，并将伺服加载控制装置反馈的轴力输出装置的状态信息上传至云端服务器；
所述云端服务器具有预测、控制及预警功能；
所述云端服务器收集基坑监测数据、轴力输出装置的状态信息、地勘资料、设计条件，并根据收集的信息针对当前基坑状态建立计算模型、调整岩土设计参数，预测基坑状态及其对周边环境的影响，实现云端服务器的预测功能；
所述云端服务器通过计算分析获取支撑轴力控制值，并与现场控制平台进行数据交互，现场控制平台通过云端服务器提供的支撑轴力控制值控制伺服加载控制装置调整轴力输出装置的轴力输出，干预基坑受力状态及其对周边环境的影响，实现云端服务器的控制功能；
所述云端服务器对基坑监测数据、轴力输出装置的状态信息进行分析、总结，判断是否预警，同时将数据及结果发送至客户端，实现云端服务器的预警功能；
所述客户端为电脑端或手机端，用于查看云端服务器发送的信息，及时、准确地掌握基坑及周边环境的状态。
2.如权利要求1所述的基于岩土工程信息化设计的支撑轴力伺服控制系统，其特征在于：所述伺服加载控制装置采用PLC自控系统或嵌入式系统，通过对比轴力控制值及轴力输出装置反馈的轴力状态，对支撑的轴力进行伺服控制。
3.如权利要求1所述的基于岩土工程信息化设计的支撑轴力伺服控制系统，其特征在于：所述轴力输出装置为液压千斤顶，其两端设有法兰，法兰尺寸及结构与支撑杆件相配匹；
所述轴力输出装置设有位移传感器和测力传感器，传感器将测得的数据反馈至伺服加载控制装置。
4.如权利要求1所述的基于岩土工程信息化设计的支撑轴力伺服控制系统，其特征在于：所述监测数据采集装置采集、汇总基坑监测数据，包括支护顶部水平位移、支护顶部竖向位移、深层水平位移、支护结构位移、支护结构内力、坑底隆起、支护侧向土压力、孔隙水压力、地下水位、土体分层竖向位移、周边地表竖向位移、周边建筑位移、周边建筑裂缝、地表裂缝、周边构筑物变形。
5.如权利要求1所述的基于岩土工程信息化设计的支撑轴力伺服控制系统，其特征在于：所述现场控制平台包含人工控制及云端服务器自动控制两种形式，当现场控制平台未联入云端服务器时，通过人工指定的控制原则控制伺服加载控制装置工作。
6.如权利要求1所述的基于岩土工程信息化设计的支撑轴力伺服控制系统，其特征在于：所述云端服务器根据客户级别开放相匹配的数据。
7.如权利要求1所述的基于岩土工程信息化设计的支撑轴力伺服控制系统，其特征在于：所述客户端需要云端服务器授权。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112813988A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-18 | 广西建工集团第五建筑工程有限责任公司 | 一种基于轴力伺服系统的混凝土基坑支护及监测施工技术 |
| CN114592525A (zh) * | 2022-03-16 | 2022-06-07 | 深圳宏业基岩土科技股份有限公司 | 深大基坑内支撑智能化监测防控系统 |
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2020
- 2020-05-06 CN CN202010371210.7A patent/CN111395415A/zh active Pending
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| CN114592525A (zh) * | 2022-03-16 | 2022-06-07 | 深圳宏业基岩土科技股份有限公司 | 深大基坑内支撑智能化监测防控系统 |
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