CN113406311A - 一种基于bds的嵌入式混凝土质量监测模型 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及通信网络技术领域，是一种基于BDS(Bei Dou Navigation Satellite System)的嵌入式混泥土质量监测模型。由BDS卫星定位模块、微型控制单元(MCU)、通信网络以及控制系统组成。主要步骤是在混泥土搅拌机的内壁上嵌入BDS定位芯片作为监测点、并在监测点的附近具有稳定性的位置上建立定位基站，主要设备为高精度接收机和天线，作为实时监测监测点位移变化的参考基准，BDS卫星定位模块对监测点的经纬度和高程进行检测。之后通过通信网络将数据传至质量监控部门的电脑终端，实现对混泥土质量的实时监控。通信网络将监测点、定位基站、微型控制单元、计算机终端以及控制系统相连，实现数据实时传输完成对混泥土质量监控。本发明对混泥土质量的监测具有全天候、全自动、高精度、高可靠性的特点。
Description
技术领域
本发明属于通信技术领域，一种基于BDS的嵌入式混凝土质量监测模型实现
背景技术
随着基础设施的大规模建设，未来的混凝土搅拌将追求更高的质量控制、更佳的设备配置和更好的经济效益。混凝土是经混凝土加工设备合成的半成品胶凝材料，作为现代建筑中最重要的材料之一，混凝土在建筑工程施工中越来越被广泛地应用。混凝土是建筑、道路、桥梁、大坝等施工中必备的施工材料。伴随混凝土生产的商品化、集中化，混泥土搅拌站也得到了飞速的发展，它主要由供料、贮料、配料、搅拌、出料、控制等系统及结构部件组成。用户在选用混凝土搅拌站时会根据施工特点、场地状况等诸多因素提出各种各样的要求，采用标准化模块式设计可实现最优配置。智能化是所有机械设备的最终发展方向，混凝土搅拌站也不例外。
北斗定位技术是由中国建立的区域导航定位系统。该系统由四颗(两颗工作卫星、2颗备用卫星)北斗定位卫星(北斗一号)、地面控制中心为主的地面部份、北斗用户终端三部分组成。随着北斗导航系统建设和服务能力的发展，基于北斗和卫星高分数据的智能研发和产业化一直是我们研究的热点问题。随着世界各大国自主创新和国产制造的意识增强，北斗系统也日益完善，相对于GPS，北斗除了具有短报文通信和全国范围内的地域增强系统等额外服务外，更具有安全性和可靠性等绝对的优势，同时，我们可以借鉴国内成功的北斗应用成果，充分利用北斗卫星技术，在综合运行高新技术基础上做技术创新。
随着信息时代的到来，我们的机械更需要做到信息化。我们通过通信网络将混泥土搅拌站多个模块化的系统连在一起，让所有数据共享在服务器上，利用计算机进行全面管理，合理调度，传输各种数据，实现对混泥土实时监控管理。
因此我们可将BDS/GNSS多系统多频点高精度定位系统嵌入到混泥土监测系统中，并通过通信网络将各系统连接起来使混凝土搅拌站能实现从配料计量、搅拌，到出料生产全过程的自动化、智能化、信息化。
发明内容
本发明提供了一种基于BDS的嵌入式混凝土质量监测模型，使对混泥土质量监测在不同应用场景的需求下都能得到满足，从而实现对混泥土质量的监测全天候、全自动、高精度、高可靠性的质量监测。
本发明的技术方案如下：在混凝土质量监测模型中我们嵌入BDS(Bei DouNavigation Satellite System)定位系统来实时获取定位信息，在混泥土搅拌的选址上通过高精度北斗定位系统，综合考虑环境因素和经济因素选择最合适的位置建立混泥土搅拌站；在混泥土搅拌过程中，通过北斗芯片实时监测混泥土搅拌过程控制进料时间和搅拌时间以保证混泥土的质量；在混泥土运输途中，监测系统依据BDS可在不同的路况下为混泥土运输车规划出最佳路线，尽量避免混泥土在运输途中水分蒸发和分层的现象，保证混泥土的质量。
(1)基于北斗系统的混泥土搅拌站选址
利用中国的BDS卫星获取施工现场及其周围的位置信息，综合施工特点、场地状况、环境因素、经济效益、北斗信号接收等诸多因素，选择最合适的位置建立混泥土搅拌站，实现最优配置。
第一步：确定建立搅拌站地点m的整体范围U,通过BDS系统将U中的医院、学校、居民区等商业中心等N个场所进行定位以其为中心安全距离Ri为半径分别做圆，得到O1、O2…ON.取并集
O＝{O1∪O2∪…∪ON}接下来用S＝U-O得到S集合在S中进行选址
第二步：综合考虑工程地点n和道路状况以及接受天上卫星信号的数量进一步对选址地点进行限制，使搅拌站和施工地点距离
较小，在此条件下优先考虑道路状况好的位置和接收天上星多的位置建站。
(2)基于BDS的嵌入式混凝土搅拌过程质量监测
将北斗定位芯片嵌入到混泥土搅拌机的内壁上建立监测点，根据监测点的定位数据测出每个位置数据相对定位基站位置的变化，以求出混泥土搅拌机搅拌的具体程度和时间，之后通过通信网络将数据传给控制系统，控制系统在合适的时间加入原料。以实现整个搅拌过程的实时监控。
第一步：相对基准站搅拌机的内壁上监测点位置X1～XT成周期变化，从而可以通过监测计算出搅拌的次数n。
第二步：通过比较在搅拌时间t内是否完成规定搅拌次数来监控混泥土搅拌的质量。
(3)基于BDS的嵌入式混凝土运输过程质量监测
在混泥土运输过程中，通过北斗导航系统可以实时定位混泥土运输车，根据道路状况，以及突发情况，为混凝泥土运输规划出最佳运输路线尽量避免混泥土在运输途中水分蒸发和分层的现象，保证混泥土的质量。
附图说明
图1为基于BDS的混凝土搅拌机选址图。
图2为基于BDS的嵌入式混凝土质量监测系统图。
具体实施方式
下面结合附图所示实施方式对本发明方法方案作进一步说明
如图一所示，是基于BDS的嵌入式混凝土质量监测系统图，该发明中需要利用在定位基站和天空中的BDS卫星为参考基站进行定位，通过通信网络将BDS定位信号传输给控制系统实现混泥土质量检测并控制混泥土的搅拌和运输过程。
如图1所示，利用中国的BDS定位。理论上，能够接收到的天空中的卫星数量越多，定位精度越准，其定位精度应该越高而且覆盖范围应该越大。在混泥土搅拌站的选址过程已将此条件充分考虑到以保证定位精度，使定位基站和监测点能接足够多的BDS卫星信号。
如图2基于BDS的嵌入式混凝土质量监测系统图，步骤分别是：
第一步监测点及基站布设：在混泥土搅拌机的内壁关键位置上嵌入BDS定位芯片作为监测点，主要设备包括北斗高精度接收机和天线；并在监测点的附近具有稳定性的位置上建立定位基站，主要设备为高精度接收机和天线，作为实时监测监测点位移变化的参考基准。
第二步数据处理及传输：通过获得的差分数据进行定位结算，之后通过有线通信网络将实时定位数据流传给计算机终端。计算机终端获取定位基站和监测站的定位数据后，将其转化为搅拌圈数等信息，并进行图形化显示，提供给控制系统完成质量监测。
第三步通信网络系统搭建：通信网络连接监控中心和定位基站、监测点、计算机终端、控制系统。将多个控制系统连在一起，让所有数据共享在服务器上，利用一台计算机进行全面管理，合理调度，传输各种数据，
第四步远程监控决策：利用Internet将整个企业的上层管理系统连在一起，实行远程管理和调配。
Claims (4)
1.一种基于BDS的嵌入式混凝土质量监测模型，其特征在于整个系统主要包括：北斗定位监测系统、控制系统、通信网络。
根据权利要求1所述。
2.根据权利要求1所述基于BDS的嵌入式混凝土质量监测模型，其特征在于：北斗定位监测方法实现过程按照如下面步骤进行：
第一步基站布设：采用我国自主研发的BDS系统来测量混泥土的搅拌时间，首先在建立定位基站，并在混泥土搅拌机内壁上嵌入BDS定位芯片。
第二步数据收集与转换：通过北斗高精度定位算法将定位基站和监测点的定位数据转化为速度数据和时间数据。
第三步智能监控：通过得到的速度数据与时间数据对混泥土的搅拌过程、运输过程进行实时监测，并通过通信系统将混泥土的生产信息及时于上层管理系统共享。
3.根据权利要求1所述基于BDS的嵌入式混凝土质量监测模型，其特征在于：控制系统其中生成过程按照如下面步骤进行：
第一步定时搅拌：“通过通信网络获取混泥土搅拌机搅拌的时间信息，控制系统在特定时间在搅拌机中加入水泥、石子、水和沙子，并控制搅拌时间保证混泥土的质量。
第二步运输最优路径规划：在混泥土的运输过程中，BDS可以根据混泥土搅拌站和施工地点在一定时间条件下为混泥土运输车规划出最佳路线，尽量避免混泥土在运输途中水分蒸发和分层的现象，保证混泥土的质量。
第三步后台决策:通过后台，管理者不受地域限制第一时间掌握混泥土的生产情况，确保管理者的决策及时和正确，以确保混泥土的质量达到最优。
4.根据权利要求1所述基于BDS的嵌入式混凝土质量监测模型，其特征在于：通信系统生成过程按照如下面步骤进行：
第一步现场通信网搭建：通过多个无线通信网络和局域网将多个系统连接在一起，让所有的数据共享在服务器上，通过计算机进行全面的管理，合理调度，传输各种数据。
第二步网络互联；可以利用Internet将整个企业的上层管理系统相连，实现远程的管理和调配。
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