CN113483819A - 基于物联网的水泥搅拌施工过程监控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于物联网的水泥搅拌施工过程监控系统，包括工地现场数据采集系统，工地现场数据采集系统包括记录仪和采集传感器；信号传输系统，信号传输系统包括相互连接的电信基站和互联网服务器组；智能软件平台，智能软件平台包括监管中心、客户端、存储模块、备份模块、报警模块和资料表格化模块；远程监测客户端和分析评估专家系统，分析评估专家系统包括单桩质量分值评估模块、试桩分析模块、施工作业岩土分析模块和整体场地施工质量评估模块。该种基于物联网的水泥搅拌施工过程监控系统，通过软硬件结合的方式实现实时数据监测，并根据土层条件等进行综合评估分析，达到对施工质量的监控及指导检测等工作的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种监控系统，具体为一种基于物联网的水泥搅拌施工过程监控系统。
背景技术
水泥土搅拌桩自引入我国以来，由于其鲜明的优点得到了广泛应用，但是与国外先进的技术发展相比，我国水泥土搅拌桩技术显得十分落后。近年来，虽然出现了一些施工方法的革新，明显提高了保证施工质量的方法，但是实际结果却往往不尽人意。主要表现在以下：
1、不能根据场地条件、地层条件的变化做到变频喷浆喷粉；
2、不能根据工程性质及功能要求区别施工；
3、目前施工、检测、设计彼此不连续，相互分离。
为了促进我国地基处理施工技术特别是水泥土搅拌桩技术的发展，实现信息化智能化岩土施工，建立一套完善的水泥土搅拌桩施工质量监控与分析系统是具有非常重大意义的事情。水泥土搅拌桩实时监控与分析系统对克服与解决施工过程中存在的各种问题，通过对水泥土搅拌桩的施工过程进行在线实时跟踪，可减少资源的浪费，保证施工质量。同时根据监测参数作出的专业分析，可对验证设计、反馈施工、指导检测。
发明内容
设计开发一套功能齐全、经济可行的硬件系统与软件平台，通过软硬件结合的方式实现实时数据监测，并根据土层条件等进行综合评估分析，达到对施工质量的监控及指导检测等工作的目的。具体的技术方案如下：
本发明一种基于物联网的水泥搅拌施工过程监控系统，包括：
工地现场数据采集系统，所述工地现场数据采集系统包括记录仪和采集传感器，所述记录仪采集的关键参数包括主要监控变量表和主要监控变量计算参数表，所述采集传感器包括深度传感器、密度传感器、流量传感器，且所述采集传感器均可通过线路与记录仪进行数据连接；
信号传输系统，所述信号传输系统包括相互连接的电信基站和互联网服务器组，所述记录仪可通过无线信号与电信基站数据连接，所述互联网服务器可通过电信网络连接现场数据中心，并可通过互联网连接手持设备、PC机和笔记本电脑；
智能软件平台，所述智能软件平台包括监管中心、客户端、存储模块、备份模块、报警模块和资料表格化模块；
远程监测客户端，所述远程监测客户端可通过信号传输系统与现场数据采集系统进行数据连接；
和分析评估专家系统，所述分析评估专家系统包括单桩质量分值评估模块、试桩分析模块、施工作业岩土分析模块和整体场地施工质量评估模块。
作为本发明的一种优选技术方案，所述记录仪可通过无线信号与信号传输系统中的电信基站进行数据连接，所述智能软件平台、远程监测客户端和分析评估专家系统均可通过信号传输系统与工地现场数据采集系统进行数据连接。
作为本发明的一种优选技术方案，所述深度传感器的测量方法可采用角机测量、位移标尺测量、超声波测量和激光测量中的一种，所述密度传感器的测量方法可采用超声波测量和差压法测量中的一种，所述流量传感器的测量方法可采用电磁流量计测量、泵压式测量中的一种。
作为本发明的一种优选技术方案，所述远程监测客户端设置有多组，并可分布安装工地监理、业主单位、施工单位、设计单位和相关方单位。
作为本发明的一种优选技术方案，所述监管中心负责对整个系统的控制，可同时监控分布于各个项目的对应系统，所述客户端在输入正确口令后便可查阅施工数据，所有数据形成的表格客户端都能够直接打印形成报表。
作为本发明的一种优选技术方案，所述报警模块可在施工前在系统界面根据设计值设定初始值及允许误差范围，并对各现场仪器进行校正调零，正式施工时通过现场仪器监测获得的实时施工参数，系统同步与初始值进行对比，若实测值超出初始设定值的允许误差范围，则系统会发出报警指示，从而指导操作以满足设计与施工要求。
作为本发明的一种优选技术方案，所述单桩质量评估模块可在单桩施工完成后，根据实测参数，结合岩土条件，对其成桩质量进行评估，评估结果以分值显示，并辅以简要评价。
作为本发明的一种优选技术方案，所述试桩分析模块可在试桩时，针对各施工影响因素的分析评价，在单桩质量分析评估的基础上，对设计参数及施工参数作出合理及时调整，为正式施工提供定向指导。
作为本发明的一种优选技术方案，所述整体场地施工质量评估模块可在正式施工时，根据对施工控制要素的实时监测与及时分析，结合单桩质量分值评估，对下一步施工作出调整指导，并且对整体及局部施工质量作出定性评价，为检测工作提供指导性意见。
本发明的有益效果是：
1、将先进的物联网技术与岩土工程测试技术岩土工程专业技术结合，建立施工质量实时监控与分析系统，大大提高信息化及专业化施工水平,可有效代替人工，加强现场施工质量监督，能够做到监测数据采集、传输与保存的安全性、保密性尤其是真实性；
2、利用高度信息化的施工监控与分析系统实现对每根桩质量及整个场地施工质量的全面、专业的评估与分析，指导后续施工及检测工作，指标能够及时反馈，对施工质量的评估放到施工进行时，进而大大避免了进行事后处理，对施工质量的评估不仅是满足设计条件，且可随场地条件而做出相应针对性调整；
3、该种基于物联网的水泥搅拌施工过程监控系统，通过软硬件结合的方式实现实时数据监测，并根据土层条件等进行综合评估分析，达到对施工质量的监控及指导检测等工作的目的。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
在附图中：
图1是本发明基于物联网的水泥搅拌施工过程监控系统的总体结构示意图；
图2是本发明基于物联网的水泥搅拌施工过程监控系统的信号传输系统的信号传输方案一示意图；
图3是本发明基于物联网的水泥搅拌施工过程监控系统的信号传输系统的信号传输方案二示意图；
图4是本发明基于物联网的水泥搅拌施工过程监控系统的信号传输系统的信号传输方案三示意图；
图5是本发明基于物联网的水泥搅拌施工过程监控系统的工地现场数据采集系统的数据采集方式方案一示意图；
图6是本发明基于物联网的水泥搅拌施工过程监控系统的工地现场数据采集系统的数据采集方式方案二示意图；
图7是本发明基于物联网的水泥搅拌施工过程监控系统的工地现场数据采集系统的数据采集方式方案三示意图；
图8是本发明基于物联网的水泥搅拌施工过程监控系统的现场试验流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例：如图1所示，本发明一种基于物联网的水泥搅拌施工过程监控系统，包括：
工地现场数据采集系统，所述工地现场数据采集系统包括记录仪和采集传感器，所述记录仪采集的关键参数包括主要监控变量表和主要监控变量计算参数表，所述采集传感器包括深度传感器、密度传感器、流量传感器，且所述采集传感器均可通过线路与记录仪进行数据连接；
信号传输系统，所述信号传输系统包括相互连接的电信基站和互联网服务器组，所述记录仪可通过无线信号与电信基站数据连接，所述互联网服务器可通过电信网络连接现场数据中心，并可通过互联网连接手持设备、PC机和笔记本电脑；
智能软件平台，所述智能软件平台包括监管中心、客户端、存储模块、备份模块、报警模块和资料表格化模块；
远程监测客户端，所述远程监测客户端可通过信号传输系统与现场数据采集系统进行数据连接；
和分析评估专家系统，所述分析评估专家系统包括单桩质量分值评估模块、试桩分析模块、施工作业岩土分析模块和整体场地施工质量评估模块。
其中，记录仪可通过无线信号与信号传输系统中的电信基站进行数据连接，所述智能软件平台、远程监测客户端和分析评估专家系统均可通过信号传输系统与工地现场数据采集系统进行数据连接。
其中，深度传感器的测量方法可采用角机测量、位移标尺测量、超声波测量和激光测量中的一种，所述密度传感器的测量方法可采用超声波测量和差压法测量中的一种，所述流量传感器的测量方法可采用电磁流量计测量、泵压式测量中的一种。
其中，远程监测客户端设置有多组，并可分布安装工地监理、业主单位、施工单位、设计单位和相关方单位。
其中，监管中心负责对整个系统的控制，可同时监控分布于各个项目的对应系统，所述客户端在输入正确口令后便可查阅施工数据，所有数据形成的表格客户端都能够直接打印形成报表。
其中，报警模块可在施工前在系统界面根据设计值设定初始值及允许误差范围，并对各现场仪器进行校正调零，正式施工时通过现场仪器监测获得的实时施工参数，系统同步与初始值进行对比，若实测值超出初始设定值的允许误差范围，则系统会发出报警指示，从而指导操作以满足设计与施工要求。
其中，单桩质量评估模块可在单桩施工完成后，根据实测参数，结合岩土条件，对其成桩质量进行评估，评估结果以分值显示，并辅以简要评价。搅拌桩施工时，单桩成桩质量受施工状况、土层条件等各种因素影响，通过实时监测可掌握施工过程的关键参数及土层变化情况，与设计建议值对比后对成桩质量进行分析评估。
其中，试桩分析模块可在试桩时，针对各施工影响因素的分析评价，在单桩质量分析评估的基础上，对设计参数及施工参数作出合理及时调整，为正式施工提供定向指导。
其中，整体场地施工质量评估模块可在正式施工时，根据对施工控制要素的实时监测与及时分析，结合单桩质量分值评估，对下一步施工作出调整指导，并且对整体及局部施工质量作出定性评价，为检测工作提供指导性意见。
系统的实施具体为在施工现场设备上安装与拟监测参数对应的传感器，信号经由传感器有线传输至现场记录仪，再通过无线信号传至电信基站，最后采用互联网技术实现随时随地的在线监测。现场测试通过传感仪器及现场记录仪完成，记录仪配有专门的信号接收、转换、发送模块，数据分析系统由自动记录模块、报警模块及专业分析模块部分组成。以此实现从现场信号采集、转换、发送到施工质量评价反馈、不合格参数报警等功能。
项目具体实施方案如下：
1、确定工地现场数据采集系统的数据采集方式及信号传输系统的信号传输方案，传感器的选择以室内模拟试验为主，辅以必要的现场验证试验，设备安装初选3个备选方案，分别为图5-7所示的方案一、方案二和方案三，根据试验确定最终安装方案，信号传输系统的信号传输方案分为三种，分别为图2-4所示的方案一、方案二和方案三；
2、确定最终的数据采集及信号传输方案后，组织多项目、多种地层条件的现场试验。
如图8所示，现场试验包括：
(1)评估监控系统运行的稳定性，报警功能的实用性，资料表格化的准确性等；
(2)评估土层情况，单桩或区域内桩体施工完成后，根据监测到的时间-深度-流量-速度-电流-浆量等关系曲线，结合岩土工程勘察报告的土层分析情况(P-S曲线、土层性质与层深等)，对原地基处理的设计及成桩质量做出评价；
(3)评估单桩成桩质量，根据上述土层状况的变化，结合监测到的单桩各分层实际水泥用量，对各分层的桩体成桩质量进行评估分析，验证其强度是否符合设计要求，并与检测取芯的芯样强度对比；
(4)评估整体或区域施工质量，根据单桩分析结果，结合场地条件，对整体或局部场地的处理效果进行评价，并与检测结果、沉降观测结果、承载力试验结果等对比验证；
(5)施工完一定数量搅拌桩后，分析检测数据，得到各指标的典型关系，根据这一典型关系指导后续搅拌桩的施工，施工结束后，对前后施工的搅拌桩成桩质量进行分析对比；
(6)搅拌桩施工结束，收集监测参数，待路基填筑期结束后，与检测结果进行对比验证。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于物联网的水泥搅拌施工过程监控系统，其特征在于，包括：
工地现场数据采集系统，所述工地现场数据采集系统包括记录仪和采集传感器，所述记录仪采集的关键参数包括主要监控变量表和主要监控变量计算参数表，所述采集传感器包括深度传感器、密度传感器、流量传感器，且所述采集传感器均可通过线路与记录仪进行数据连接；
信号传输系统，所述信号传输系统包括相互连接的电信基站和互联网服务器组，所述记录仪可通过无线信号与电信基站数据连接，所述互联网服务器可通过电信网络连接现场数据中心，并可通过互联网连接手持设备、PC机和笔记本电脑；
智能软件平台，所述智能软件平台包括监管中心、客户端、存储模块、备份模块、报警模块和资料表格化模块；
远程监测客户端，所述远程监测客户端可通过信号传输系统与现场数据采集系统进行数据连接；
和分析评估专家系统，所述分析评估专家系统包括单桩质量分值评估模块、试桩分析模块、施工作业岩土分析模块和整体场地施工质量评估模块。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的水泥搅拌施工过程监控系统，其特征在于，所述记录仪可通过无线信号与信号传输系统中的电信基站进行数据连接，所述智能软件平台、远程监测客户端和分析评估专家系统均可通过信号传输系统与工地现场数据采集系统进行数据连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的水泥搅拌施工过程监控系统，其特征在于，所述深度传感器的测量方法可采用角机测量、位移标尺测量、超声波测量和激光测量中的一种，所述密度传感器的测量方法可采用超声波测量和差压法测量中的一种，所述流量传感器的测量方法可采用电磁流量计测量、泵压式测量中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种基于物联网的水泥搅拌施工过程监控系统，其特征在于，所述远程监测客户端设置有多组，并可分布安装工地监理、业主单位、施工单位、设计单位和相关方单位。
5.根据权利要求1所述的一种基于物联网的水泥搅拌施工过程监控系统，其特征在于，所述监管中心负责对整个系统的控制，可同时监控分布于各个项目的对应系统，所述客户端在输入正确口令后便可查阅施工数据，所有数据形成的表格客户端都能够直接打印形成报表。
6.根据权利要求1所述的一种基于物联网的水泥搅拌施工过程监控系统，其特征在于，所述报警模块可在施工前在系统界面根据设计值设定初始值及允许误差范围，并对各现场仪器进行校正调零，正式施工时通过现场仪器监测获得的实时施工参数，系统同步与初始值进行对比，若实测值超出初始设定值的允许误差范围，则系统会发出报警指示，从而指导操作以满足设计与施工要求。
7.根据权利要求1所述的一种基于物联网的水泥搅拌施工过程监控系统，其特征在于，所述单桩质量评估模块可在单桩施工完成后，根据实测参数，结合岩土条件，对其成桩质量进行评估，评估结果以分值显示，并辅以简要评价。
8.根据权利要求1所述的一种基于物联网的水泥搅拌施工过程监控系统，其特征在于，所述试桩分析模块可在试桩时，针对各施工影响因素的分析评价，在单桩质量分析评估的基础上，对设计参数及施工参数作出合理及时调整，为正式施工提供定向指导。
9.根据权利要求1所述的一种基于物联网的水泥搅拌施工过程监控系统，其特征在于，所述整体场地施工质量评估模块可在正式施工时，根据对施工控制要素的实时监测与及时分析，结合单桩质量分值评估，对下一步施工作出调整指导，并且对整体及局部施工质量作出定性评价，为检测工作提供指导性意见。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Chen Jianchun Inventor after: Liu Kang Inventor after: Zhang Datao Inventor after: Gao Ruimin Inventor after: Yan Ming Inventor after: Liang Weixin Inventor before: Chen Jianchun Inventor before: Liu Kang Inventor before: Zhang Datao Inventor before: Gao Ruimin Inventor before: Yan Min Inventor before: Liang Weixin |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20211008 |