CN113670644A - 振冲全参数监测方法与系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及地基施工技术领域，具体涉及振冲全参数监测方法与系统，该系统包括振冲全参数监测系统，包括数个数据接收器、数个数据采集器和数据处理器；所述数据接收器接收来自振冲器装置、上料装置以及环境测量装置的数据；所述数据采集器采集来自数据接收器中的数据，并将实时数据覆盖存储在数据采集器中；所述数据处理器提取数个数据采集器中的数据，绘制报表，并将数据传输至显示器中显示。目的在于对施工现场的众多振冲桩进行全面数据监测，并通过GPS进行定点管理，从而避免施工现场人工统计、记录而导致数据遗漏的问题。

Description

振冲全参数监测方法与系统

技术领域

本发明属于地基施工技术领域，具体涉及振冲全参数监测方法与系统。

背景技术

振冲法是目前广泛应用的一种经济有效的地基处理方法，其施工机械包括操作控制台、振冲器、起吊设备、泵送输水装置等。目前，在振冲施工过程中，由于受到施工条件、施工环境等因素的影响，有些重要的参数，如振动器的施工深度、加料量、垂直度等，仍需要采用人工记录的方式，这使得测量结果存在较大的误差，数据准确度低，实时性较差，易发生漏记、错记，导致事后无据可查；另外，人工记录的方式还加大了施工现场的工作量，不便于管理。

且在施工现场进行施工时，往往会使用较多的振冲桩，现场桩号多，管理混乱，采用人工的方式对振冲桩进行记录和管理会导致记录的偏差，也无法对众多的振冲桩进行定位，不能实时获取振冲桩当前的施工状态以及结果，增加了施工的难度以及现场整体管理，也增加了施工的人员成本。

发明内容

为了振冲器全参数进行监测，并根据不同位置的振冲桩定位监测，本发明提供了一种振冲全参数监测方法与系统，该系统包括数个数据接收器、数个数据采集器和数据处理器，数据接收器和数据采集器通过无线传输的方式连接，数据采集器与数据处理器通过串口连接，采用一主多从的设计模式，即一个数据处理器对应多个数据采集器，而一个数据采集器又对应多个数据接收器，确保数据的全面性。

本发明所采用的技术方案是：振冲全参数监测系统，包括数个数据接收器、数个数据采集器和数据处理器；

所述数据接收器接收来自振冲器装置、上料装置以及环境测量装置的数据；

所述数据采集器采集来自数据接收器中的数据，并将实时数据覆盖存储在数据采集器中；

所述数据处理器提取数个数据采集器中的数据，绘制报表，并将数据传输至显示器中显示。

优选的，所述振冲器装置中设置有振冲器数据采集模块，所述振冲器数据采集模块与数据接收器连接，所述振冲器数据采集模块采集振冲器的垂直度、电压、电流、耗电量、频率和正反转数据；所述上料装置中设置上料数据采集模块，所述上料数据采集模块采集上料量和上料次数；所述环境测量装置中设置环境测量数据模块，所述环境测量数据模块采集风速、温度、卷扬机速度、卷扬机正反转数据。

优选的，所述振冲器装置上设置GPS、北斗定位模块，所述GPS、北斗定位模块将位置信息通过卫星传输至数据处理器。

优选的，所述数据采集器为无线采集板，所述无线采集板与数据接收器无线通讯连接，所述无线采集板上设置接口，所述接口包括CAN总线接口和/或RS485通信接口。

优选的，所述数据采集器和数据处理器之间设置智能检测模块；

所述智能检测模块，用于在接收到来自数据采集器中的数据为正常时，向数据处理器传递信号“Y”；在接收到来自数据采集器中的单个数据为异常时，向数据处理器传递信号“N1”；

所述数据处理器接收到的信号为“Y”时，绘制报表，并将数据传输至显示器中显示；所述数据处理器接收到的信号为“N1”时，通过显示器弹出是否自主调整的提示。

优选的，所述智能检测模块，在接收到来自数据采集器中的多个数据为异常时，向数据处理器传递信号“N2”；

所述数据处理器接收到的信号为“N2”时，通过显示器按数据优先级逐一弹出是否自主调整的提示。

优选的，所述数据处理器中设置策略模块；

所述策略模块在接收到自主调整的信号后，通过数据处理器将异常值调整至最接近异常值的正常范围的数值，并将调整后的数值传输至控制器；

所述控制器与振冲桩装置、上料装置以及环境测量装置连接。

振冲全参数监测方法，包括以下步骤：

1)数个数据接收器，分别接收来自不同桩号上的振冲器装置、上料装置以及环境测量装置所测量的数据，并将测量的数据传输给相应桩号上的数据采集器；

2)数据采集器采集来自数据接收器中的数据，并将实时采集到的新数据覆盖存储在数据采集器中的旧数据，记录采集时间T₁；

3)数据处理器提取数据采集器中的数据；若当前提取时间T₂与数据采集器中记录的采集时间T₁间的差值小于设定值T₀,则在显示器中显示数据采集器中存储的数据；若当前提取时间T₂与数据采集器中记录的采集时间T₁间的差值大于设定值T₀,则在显示器中显示“信号中断”，数据处理器传递信号给数据采集器重新采集。

优选的，振冲器装置上设置GPS、北斗定位模块，每个振冲器装置上的GPS、北斗定位模块将位置信息通过卫星传输至数据处理器；数据处理器将提取的数据形成包含防伪码的报表和曲线，并通过VCF文件格式存储。

优选的，数据采集器将采集到的数据先传输到智能检测模块，智能检测模块根据系统内的预设值判断数据是否正常；若单个数据异常，则在显示器中弹出“是否自主调整”的提示；若多个数据异常，则根据预设的优先级，逐一弹出“是否自主调整”的提示；

自主调整的过程为，通过策略模块将异常数据自主调整至正常数据中，最接近异常数据的值，并将调整后的数据传输至控制器；控制器控制振冲桩装置或上料装置或环境测量装置，根据调整后的数值运行。

本发明的有益之处在于：

1)本发明将数据存储功能与数据处理功能分开，也即处理数据一个模块，存储数据一个模块，这样高内聚低耦合的设计方式，大大提高系统的扩展性和可维护性；处理数据与存储数据分开，如果存储操作出现错误，不会影响到数据处理操作；如果数据处理操作出现错误，不会影响到存储操作，这样功能互不干扰的设计方式，能大大提高系统的灵活性；

2)通过在上料装置上设置重量采集器，能够获取填充桩的沙石等填充物的上料量，从而可以有效防止因人工记录失误而造成数据准确度低，实时性差的问题；

3)本发明的系统中对每一个振冲器装置上设置了GPS、北斗定位模块，可以通过数据处理器直接记录每一个振冲器装置的位置，从而可以对施工现场中的多个振冲器进行定点管理，也可对桩的位置进行定位和导航；

4)本发明的系统中设置了智能检测模块，该模块能够对数据接收器所接收到的数据进行实时判断，若数据出现异常，则可通过策略模块进行自主调整，将异常值调整至正常值范围内，并通过控制器控制相应的装置按正常数据运行，防止施工意外的发生，也可增加设备的使用寿命。

附图说明

图1为振冲全参数监测系统结构图；

图2为振冲全参数监测系统方法与结构图；

图3采集数据存取方法流程图；

图4检测模块检测流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1-2所示，为振冲全参数监测系统结构图，主要包括数个数据接收器、数个数据采集器和数据处理器；每个振冲桩通过数个数据接收器接收相关数据，并将数据传递给相应的数据采集器，数个振冲桩对应数个数据采集器，数据采集器再将数据传输给数据处理器，进行处理和汇总。

所述数据接收器接收来自振冲器装置、上料装置以及环境测量装置的数据。振冲器装置中设置有振冲器数据采集模块，所述振冲器数据采集模块与数据接收器连接，所述振冲器数据采集模块主要用于采集振冲器的垂直度、电压、电流、耗电量、频率和正反转数据等，垂直度使用倾角传感器进行采集，振冲器电压、电流、耗电量、频率和正反转参数通过读取控制振冲器的变频器获得；水泵和气泵的电压、电流等信号通过三相功率因数表获取；通过这些数据使得施工人员能够得知振冲器是否处于正常的运行状态。

所述上料装置中设置上料数据采集模块，所述上料数据采集模块采集上料量和上料次数，上料量通过重量传感器获得，可以精确得知每一次沙石的填充量，以及填充次数，从而进行准确记录，达到精准施工；所述环境测量装置中设置环境测量数据模块，所述环境测量数据模块采集风速、温度、卷扬机速度、卷扬机正反转数据，环境测量数据模块可以通过风速仪、温度计采集施工现场的风速和温度，可以对施工现场的环境进行精准分析，确保施工人员处于安全的施工条件下；卷扬机速度、卷扬机正反转数据可以通过位移传感器获得，确保卷扬机处于正常的工作状态。

数据接收器将数据通过无线传输的方式传输给数据采集器，所述数据采集器采集来自数据接收器中的数据，并将实时数据覆盖存储在数据采集器中；也即数据采集器中只存储最近的一条数据，本发明中数据采集器为无线采集板，只存储最近的一条数据可以保证无线采集板的性能，无线采集板只存储当前最新数据，不做过多操作。无线采集板上也可以设置数个接口，通过接口与数据接收器连接，接口的类型可以为CAN总线接口和/或RS485通信接口。

当数据处理器需要从数据采集器中提取数据时，开启获取采集数据串口，将数据采集器中存储的数据传回给数据处理器，数据处理器根据传回的数据绘制深度、电流、上料量等随时间变化的曲线报表，并将数据传输至显示器中显示；数据处理器支持Excel导入功能，集中管理桩位置数据与施工数据，通过计算形成包含防伪码的报表和曲线，并通过独有的VCF文件格式存储。

进一步的技术方案是，所述振冲器装置上设置GPS、北斗定位模块，所述GPS、北斗定位模块将位置信息通过卫星传输至数据处理器。数据处理器可以获知每一个振冲桩的位置，对振冲桩进行定点管理，保证施工数据的精准度。

进一步的技术方案是，如图4所示，所述数据采集器和数据处理器之间设置智能检测模块；数据采集器采集数据后，在进入到数据处理器之前先进入到智能检测模块，智能检测模块的作用是检测数据的合理性，施工人员在数据处理器上优先设置每个需要检测数据的正常范围值，比如振冲器频率，水泵气泵压力等，智能检测模块根据所设置的数据正常范围值判断采集的数据是否正常。

在接收到来自数据采集器中的数据为正常时，向数据处理器传递信号“Y”，数据处理器可进行记录、绘制报表等操作，并将数据传输至显示器中显示；

在接收到来自数据采集器中的单个数据为异常时，向数据处理器传递信号“N1”，数据处理器此时通过显示器弹出“是否自主调整”的提示，施工人员可以选择是否需要通过系统自主调整。若不需要则选择“否”，此时记录数据，相应装置按照当前数据继续运行；若需要则选择“是”，此时数据处理器中的策略模块通过数据处理器将异常值调整至最接近异常值的正常范围的数值，并将调整后的数值传输至控制器，通过控制器控制振冲桩装置、上料装置以及环境测量装置调整至正常数值范围内运行。比如振冲器频率规定工作范围是0-50HZ，但采集到的实时数据返回的振冲器频率为60HZ，当施工人员在弹出“是否自主调整”的提示框时选择“是”后，控制器会发送控制指令，将振冲器的频率调整为50HZ(调到安全范围以内的最接近目标值的值)，从而保证施工的安全性。

在接收到来自数据采集器中的多个数据为异常时，向数据处理器传递信号“N2”，通过显示器按数据优先级逐一弹出“是否自主调整”的提示，数据优先级经施工人员确定后设置，施工人员可以根据实际的施工情况逐一选择是否需要通过系统自主调整。

如图3所示，基于上述结构的振冲全参数监测方法，包括以下步骤：

1)数个数据接收器，分别接收来自不同桩号上的振冲器装置、上料装置以及环境测量装置所测量的数据，并将测量的数据传输给相应桩号上的数据采集器；

2)数据采集器采集来自数据接收器中的数据，并将实时采集到的新数据覆盖存储在数据采集器中的旧数据，通过新数据覆盖旧数据，保证了数据采集器的性能，并记录最近一次的采集时间T₁；

3)数据处理器提取数据采集器中的数据；若当前提取时间T₂与数据采集器中记录的采集时间T₁间的差值小于设定值T₀,则认为数据采集器中的数据为最近一次的采集数据，在显示器中显示数据采集器中存储的数据；若当前提取时间T₂与数据采集器中记录的采集时间T₁间的差值大于设定值T₀,则认为数据采集器中存储的数据已过时，在显示器中显示“信号中断”，施工人员需要重新检查信号连接是否正常，待正常后，数据处理器传递信号给数据采集器重新采集。

振冲器装置上设置GPS、北斗定位模块，每个振冲器装置上的GPS、北斗定位模块将位置信息通过卫星传输至数据处理器；数据处理器将提取的数据形成包含防伪码的报表和曲线，并通过VCF文件格式存储。

进一步的技术方案是，数据采集器将采集到的数据先传输到智能检测模块，智能检测模块根据系统内的预设值判断数据是否正常；若单个数据异常，则在显示器中弹出“是否自主调整”的提示；若多个数据异常，则根据预设的优先级，逐一弹出“是否自主调整”的提示；

自主调整的过程为，通过策略模块将异常数据自主调整至正常数据中，最接近异常数据的值，并将调整后的数据传输至控制器；控制器控制振冲桩装置或上料装置或环境测量装置，根据调整后的数值运行。

上述实施方式是优选的实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.振冲全参数监测系统，其特征在于：包括数个数据接收器、数个数据采集器和数据处理器；

所述数据接收器接收来自振冲器装置、上料装置以及环境测量装置的数据；

所述数据采集器采集来自数据接收器中的数据，并将实时数据覆盖存储在数据采集器中；

所述数据处理器提取数个数据采集器中的数据，绘制报表，并将数据传输至显示器中显示。

2.根据权利要求1所述的振冲全参数监测系统，其特征在于：所述振冲器装置中设置有振冲器数据采集模块，所述振冲器数据采集模块与数据接收器连接，所述振冲器数据采集模块采集振冲器的垂直度、电压、电流、耗电量、频率和正反转数据；所述上料装置中设置上料数据采集模块，所述上料数据采集模块采集上料量和上料次数；所述环境测量装置中设置环境测量数据模块，所述环境测量数据模块采集风速、温度、卷扬机速度、卷扬机正反转数据。

3.根据权利要求2所述的振冲全参数监测系统，其特征在于：所述振冲器装置上设置GPS、北斗定位模块，所述GPS、北斗定位模块将位置信息通过卫星传输至数据处理器。

4.根据权利要求3所述的振冲全参数监测系统，其特征在于：所述数据采集器为无线采集板，所述无线采集板与数据接收器无线通讯连接，所述无线采集板上设置接口，所述接口包括CAN总线接口和/或RS485通信接口。

5.根据权利要求4所述的振冲全参数监测系统，其特征在于：所述数据采集器和数据处理器之间设置智能检测模块；

所述智能检测模块，用于在接收到来自数据采集器中的数据为正常时，向数据处理器传递信号“Y”；在接收到来自数据采集器中的单个数据为异常时，向数据处理器传递信号“N1”；

所述数据处理器接收到的信号为“Y”时，绘制报表，并将数据传输至显示器中显示；所述数据处理器接收到的信号为“N1”时，通过显示器弹出是否自主调整的提示。

6.根据权利要求5所述的振冲全参数监测系统，其特征在于：所述智能检测模块，在接收到来自数据采集器中的多个数据为异常时，向数据处理器传递信号“N2”；

所述数据处理器接收到的信号为“N2”时，通过显示器按数据优先级逐一弹出是否自主调整的提示。

7.根据权利要求5或6所述的振冲全参数监测系统，其特征在于：所述数据处理器中设置策略模块；

所述策略模块在接收到自主调整的信号后，通过数据处理器将异常值调整至最接近异常值的正常范围的数值，并将调整后的数值传输至控制器；

所述控制器与振冲桩装置、上料装置以及环境测量装置连接。

8.振冲全参数监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)数个数据接收器，分别接收来自不同桩号上的振冲器装置、上料装置以及环境测量装置所测量的数据，并将测量的数据传输给相应桩号上的数据采集器；

2)数据采集器采集来自数据接收器中的数据，并将实时采集到的新数据覆盖存储在数据采集器中的旧数据，记录采集时间T₁；

3)数据处理器提取数据采集器中的数据；若当前提取时间T₂与数据采集器中记录的采集时间T₁间的差值小于设定值T₀,则在显示器中显示数据采集器中存储的数据；若当前提取时间T₂与数据采集器中记录的采集时间T₁间的差值大于设定值T₀,则在显示器中显示“信号中断”，数据处理器传递信号给数据采集器重新采集。

9.根据权利要求8所述的振冲全参数监测方法，其特征在于：振冲器装置上设置GPS、北斗定位模块，每个振冲器装置上的GPS、北斗定位模块将位置信息通过卫星传输至数据处理器；数据处理器将提取的数据形成包含防伪码的报表和曲线，并通过VCF文件格式存储。

10.根据权利要求8所述的振冲全参数监测方法，其特征在于：数据采集器将采集到的数据先传输到智能检测模块，智能检测模块根据系统内的预设值判断数据是否正常；若单个数据异常，则在显示器中弹出“是否自主调整”的提示；若多个数据异常，则根据预设的优先级，逐一弹出“是否自主调整”的提示；

自主调整的过程为，通过策略模块将异常数据自主调整至正常数据中，最接近异常数据的值，并将调整后的数据传输至控制器；控制器控制振冲桩装置或上料装置或环境测量装置，根据调整后的数值运行。

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