CN115749728A - 长螺旋钻机成桩状态监控系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及施工监控技术领域，提供了一种长螺旋钻机成桩状态监控系统，包括：设置于钻机上的第一控制模块和第一采集模块，以及设置于泵车上的第二控制模块和第二采集模块；其中，第一控制模块用于获取第一采集模块采集的第一数据信息，获取第二控制模块获取的第二采集模块采集的第二数据信息，基于第一数据信息和第二数据信息确定成桩状态信息，输出成桩状态信息，成桩状态信息包括成桩状态是否异常，由于第一控制模块可以输出成桩状态信息，操作人员基于成桩状态信息即可确定成桩状态是否异常，而无需时刻观察各个工作参数，因此，可以有助于解决成桩状态监控效果差的问题，提高监控效果。此外，还提供了一种长螺旋钻机成桩状态监控方法。

Description

长螺旋钻机成桩状态监控系统及方法

技术领域

本申请涉及施工监控技术领域，具体涉及长螺旋钻机成桩状态监控系统及方法。

背景技术

长螺旋钻机是一种成桩设备，用于在施工过程中生成水泥粉煤灰碎石桩（CementFly-ash Gravel，CFG桩）、水泥搅拌桩、砂桩等桩基。为了提高成桩质量需要对钻机成桩过程进行监控。

相关技术中，操作人员在成桩过程中需要对钻机和泵车的工作参数进行监控，并基于钻机和泵车的工作参数确定成桩状态是否异常。

然而，在成桩过程中，操作人员由于要对设备进行操作，因而不能时刻监控钻机和泵车的工作参数，这就会导致确定出的成桩状态不准确，成桩状态监控效果差的问题。

发明内容

为了有助于解决成桩状态监控效果差的问题，本申请提供了一种长螺旋钻机成桩状态监控系统及方法。

第一方面，本申请提供的一种长螺旋钻机成桩状态监控系统采用如下的技术方案：

一种长螺旋钻机成桩状态监控系统，所述系统包括：设置于钻机上的第一控制模块和第一采集模块，以及设置于泵车上的第二控制模块和第二采集模块；所述第一控制模块与所述第一采集模块相连，所述第二控制模块与所述第二采集模块相连，所述第一控制模块与所述第二控制模块通信相连；

所述第一控制模块，用于：

获取所述第一采集模块采集的第一数据信息；

获取所述第二控制模块获取的所述第二采集模块采集的第二数据信息；

基于所述第一数据信息和所述第二数据信息确定成桩状态信息，所述成桩状态信息包括成桩状态是否异常；

输出所述成桩状态信息。

通过采用上述技术方案，操作人员基于成桩状态信息即可确定成桩状态是否异常，而无需时刻观察各个工作参数，因此，可以有助于解决成桩状态监控效果差的问题，提高监控效果。

另外，由于使用第一控制模块确定成桩状态信息，可以解决操作人员基于各个工作参数人工确定成桩状态信息时，确定出的成桩状态信息的准确性与操作人员的工作经验相关，导致的准确性不稳定的问题，因此，可以提高确定出的成桩状态信息的准确性，从而提高监控效果。

可选的，所述基于所述第一数据信息和所述第二数据信息确定成桩状态信息，包括：

基于所述第一数据信息确定钻机工作状态；

基于所述第二数据信息确定泵车工作状态；

基于所述钻机工作状态和所述泵车工作状态确定所述成桩状态信息。

通过采用上述技术方案，由于基于数据信息分别确定设备的工作状态，可以避免仅输出数据信息时，操作人员需要基于数据信息分析设备的工作状态，导致监控不便的问题，由于可以基于数据信息确定设备的工作状态，然后基于设备的工作状态确定成桩状态信息，无需人工判断设备状态，因此，可以便于对系统进行监控。

可选的，所述基于所述钻机工作状态和所述泵车工作状态确定所述成桩状态信息，包括：

确定所述钻机工作状态与所述泵车工作状态是否匹配；

在所述钻机工作状态与所述泵车工作状态匹配的情况下，确定成桩状态正常；

在所述钻机工作状态与所述泵车工作状态不匹配的情况下，确定成桩状态异常。

通过采用上述技术方案，由于基于数据信息分别确定设备的工作状态，可以避免仅输出数据信息时，操作人员需要先基于数据信息分析设备的工作状态，然后再判断钻机工作状态与泵车工作状态是否匹配，导致监控不便的问题，由于可以基于钻机工作状态与泵车工作状态是否匹配确定成桩状态信息，无需人工判断，因此，可以便于对系统进行监控。

可选的，所述确定所述钻机工作状态与所述泵车工作状态是否匹配，包括：

在所述钻机处于拔管状态的情况下，确定所述泵车是否处于泵送状态；

在所述泵车不处于泵送状态的情况下，确定所述钻机工作状态与所述泵车工作状态不匹配。

通过采用上述技术方案，在钻机处于拔管状态而泵车不处于泵送状态的情况下，确定钻机工作状态与泵车工作状态不匹配，从而输出成桩状态异常的信息，可以提示操作人员及时进行相关操作，比如：停止拔管，检查泵车内的混凝土量等，因此，可以有助于提高成桩状态监控的效果。

可选的，所述确定所述钻机工作状态与所述泵车工作状态是否匹配，还包括：

在所述泵车处于泵送状态的情况下，确定所述钻机的拔管速度与所述泵车的泵送速度是否匹配；

在所述拔管速度与所述泵送速度不匹配的情况下，确定所述钻机工作状态与所述泵车工作状态不匹配；

在所述拔管速度与所述泵送速度匹配的情况下，确定所述钻机工作状态与所述泵车工作状态匹配。

通过采用上述技术方案，在拔管速度与泵送速度不匹配的情况下，确定钻机工作状态与泵车工作状态不匹配，从而输出成桩状态异常的信息，可以提示操作人员及时进行相关操作，比如：增大或减小拔管速度、增大或减小泵送速度等，因此，可以有助于提高成桩状态监控的效果。

可选的，所述第一数据信息包括所述钻机的钻杆电流，所述获取所述第一采集模块采集的第一数据信息之后，还包括：

在所述钻机处于沉管状态的情况下，确定所述钻机钻杆的下沉深度是否达到预设下沉深度；

在所述钻机钻杆的下沉深度达到预设下沉深度的情况下，确定所述钻杆电流是否满足预设结束条件；

在所述钻杆电流不满足预设结束条件的情况下，输出继续下沉提示信息，并重复执行确定所述钻杆电流是否满足预设结束条件的步骤，直至所述钻杆电流满足所述预设结束条件。

通过采用上述技术方案，由于在钻杆电流不满足预设条件的情况下，输出继续下沉提示信息，可以有助于引导操作人员操作钻机将钻杆钻入持力层中，从而是桩的受力满足设计要求。

可选的，所述系统还包括设置于所述钻机上的操作终端，所述操作终端与所述第二控制模块之间通信相连，所述操作终端用于：

基于与所述第一控制模块之间的通信连接获取所述成桩状态信息；

基于成桩完成的目标桩在成桩过程中的所述成桩状态信息确定所述目标桩的成桩质量信息；

输出所述成桩质量信息。

通过采用上述技术方案，由于可以基于成桩完成的目标桩的成桩状态信息确定成桩质量信息，因此，可以便于对成桩质量进行监管。

可选的，所述基于成桩完成的目标桩在成桩过程中的所述成桩状态信息确定所述目标桩的成桩质量，包括：

基于所述目标桩在成桩过程中的所述成桩状态信息确定所述目标桩的质量评价参数；

基于所述质量评价参数确定所述成桩质量信息。

通过采用上述技术方案，由于基于成桩状态信息确定目标桩的质量评价参数，可以基于实际需要设置质量评价参数，因此，可以适应不同监控场景的需求，便于对成桩质量进行监控。

可选的，所述第一采集模块包括转速传感器，所述转速传感器安装在所述钻机的卷扬机内部，所述第一数据信息包括所述卷扬机的转动速度；和/或，所述第一采集模块包括电流传感器，所述电流传感器安装在所述钻机的动力线上，所述第一数据信息包括所述钻机的钻杆电流；和/或，所述第一采集模块包括倾角传感器，所述倾角传感器安装在所述钻机的桅杆下侧，所述第一数据信息包括所述钻机的垂直度信息；和/或，所述第一采集模块包括定位模块，所述定位模块安装在所述钻机的钻杆顶端，所述第一数据信息包括所述钻机的钻杆的位置信息；

所述第二采集模块包括压力传感器，所述压力传感器安装在所述泵车泵送管路的进油路中，所述第二数据信息包括所述泵车泵送管路的进油路的压力数据；和/或，所述第二采集模块包括位移传感器，所述位移传感器安装在所述泵车水箱内部，所述第二数据信息包括所述位移传感器的位移数据。

通过采用上述技术方案，基于不同数据的采集需求在设备的核实位置设备采集模块以采集数据信息，可以提高采集得到的数据信息的准确性。

第二方面，本申请提供的一种长螺旋钻机成桩状态监控方法采用如下的技术方案：

一种长螺旋钻机成桩状态监控方法，用于第一方面提供的长螺旋钻机成桩状态监控系统中，所述方法包括：

第一控制模块获取第一采集模块采集的第一数据信息；

第二控制模块获取第二采集模块采集的第二数据信息；

所述第一控制模块获取所述第二数据信息；

所述第一控制模块基于所述第一数据信息和所述第二数据信息确定成桩状态信息，所述成桩状态信息包括成桩状态是否异常；

所述第一控制模块输出所述成桩状态信息。

通过采用上述技术方案，操作人员基于成桩状态信息即可确定成桩状态是否异常，而无需时刻观察各个工作参数，因此，可以有助于解决成桩状态监控效果差的问题，提高监控效果。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.操作人员基于成桩状态信息即可确定成桩状态是否异常，而无需时刻观察各个工作参数，因此，可以有助于解决成桩状态监控效果差的问题，提高监控效果。

2.由于使用第一控制模块确定成桩状态信息，可以解决操作人员基于各个工作参数人工确定成桩状态信息时，确定出的成桩状态信息的准确性与操作人员的工作经验相关，导致的准确性不稳定的问题，因此，可以提高确定出的成桩状态信息的准确性，从而提高监控效果。

附图说明

图1是本申请实施例提供的长螺旋钻机成桩状态监控系统的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的长螺旋钻机成桩状态监控方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1-2及实施例，对本申请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用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请实施例公开一种长螺旋钻机成桩状态监控系统。参照图1，长螺旋钻机成桩状态监控系统，包括：第一采集模块110，第一控制模块120，第二采集模块130和第二控制模块140。

其中，第一采集模块110和第一控制模块120设置在长螺旋钻机上，第二采集模块130和第二控制模块140设置于泵车上；第一采集模块110与第一控制模块120相连，第二采集模块130与第二控制模块140相连，第一控制模块120与第二控制模块140通信相连。

钻机用于钻孔并在孔中填充混合料以形成桩，泵车用于为钻机提供混合料以供钻机将混合料灌入孔中。泵车中混合料的类型基于桩的类型确定，比如：CFG桩的混合料中包括水泥粉、煤灰、碎石等，本实施例对此不作限定。

本实施例中，以长螺旋钻机生成CFG桩的过程进行监控为例进行说明，在实际实现时，也可以对使用长螺旋钻机生成其它类型桩的过程进行监控，本实施例对此不作限定。

本实施例中，第一采集模块110用于采集钻机的工作数据，即第一数据信息。

可选的，第一采集模块110的数量为一个或多个，在第一采集模块110的数量为多个的情况下，不同的第一采集模块110采集的工作数据相同或不同，本实施例对此不作限定。

可选的，第一采集模块110的实现方式包括以下几种中的至少一种：

第一种，第一采集模块110包括转速传感器111，转速传感器111安装在钻机的卷扬机内部，第一数据信息包括卷扬机的转动速度。如此，可以基于转动速度确定成桩深度、沉管速度和/或拔管速度。

可选的，第一数据信息还包括卷扬机的转动方向。如此，可以基于转动方向确定钻机钻杆的移动方向。

第二种，第一采集模块110包括电流传感器112，电流传感器112安装在钻机的动力线上，第一数据信息包括钻机的钻杆电流。如此，可以基于钻杆电流确定钻杆的工作状态。

可选的，钻机的配电柜用于为钻机的钻杆电机提供电源，电流传感器112安装在钻机配电柜内部的动力线上。如此，可以基于钻杆电流确定钻杆的工作状态。

第三种，第一采集模块110包括倾角传感器113，倾角传感器113安装在钻机的桅杆下侧，第一数据信息包括钻机的桅杆垂直度信息。如此，可以基于桅杆垂直度信息确定成桩垂直度。

第四种，第一采集模块110包括定位模块114，定位模块114安装在钻机的钻杆顶端，第一数据信息包括钻机的钻杆的位置信息。如此，可以基于钻杆的位置信息确定成桩位置。

在一个示例中，定位模块114具有实时动态测量技术（Real Time Kinematic，RTK）功能，定位模块114配合基准站可确定出成桩位置。

本实施例中，基准站为施工现场设置的基准站，基准站的位置坐标不会因为断电或者重启发生改变，如此，可以避免使用连续运行参考站（Continuously OperatingReference Stations，CORS）系统和网络信号进行定位时信号无法覆盖所有区域的问题，因此，可以便于确定成桩位置。

可选的，固定基准站包括无线定位信号接收机、GNSS天线、无线数传电台和电台发射天线组成，其中，无线定位信号接收机用于接收定位卫星发送的导航定位信号，无线数传电台用于远距离通信。GNSS天线通过线缆与无线定位信号接收机连接，无线数传电台通过线缆与无线定位信号接收机连接，在施工现场通过市电或断电保护装置为无线数传电台和无线定位信号接收机供电，电台发送天线与无线输出电台通过线缆连接。

可选的，在施工前，可以基于基准站和定位组件获取钻杆的位置信息，通过计算钻杆位置与设计桩位的相对坐标，可以获取钻机的实时位置偏差，从而引导钻机操作人员精准确定成桩位置。

第五种，第一采集模块110包括风速仪115，风速仪115安装在钻机机身位置较高的部分，比如：风速仪115安装在钻机桅杆顶端，第一数据信息包括施工现场的风速信息。在实际实现时，第一采集模块110也可以以其它方式实现，本实施例对此不作限定。

本实施例中，第二采集模块130用于采集泵车的工作数据，即第二数据信息。

可选的，第二采集模块130的数量为一个或多个，在第二采集模块130的数量为多个的情况下，不同的第二采集模块130采集的工作数据相同或不同，本实施例对此不作限定。

可选的，第二采集模块130的实现方式包括以下几种中的至少一种：

第一种，第二采集模块130包括压力传感器131，压力传感器131安装在泵车泵送管路的进油路中，第二数据信息包括泵车泵送管路的进油路的压力数据。如此，可以基于压力数据确定泵送速度和泵送方量。

可选的，基于压力数据确定泵送速度，包括：基于压力数据确定泵送次数，基于泵送次数和单次混凝土泵送量确定泵送速度。

第二种，第二采集模块130包括位移传感器132，位移传感器132安装在泵车水箱内部，第二数据信息包括位移传感器132的位移数据。如此，可以基于位移数据确定泵送速度和泵送方量。

可选的，基于位移数据确定泵送速度，包括：基于位移数据确定泵送次数，基于泵送次数和单次混凝土泵送量确定泵送速度。

在实际实现时，第二采集模块130也可以以其它方式实现，本实施例对此不作限定。

本实施例中，第一控制模块120和第二控制模块140为具有计算功能和通信功能的模块，比如：微控制器（Microcontroller Unit，MCU）、单片机、基于开放式计算机系统（OpenCPU）设计的功能模块、微型计算机等模块，本实施例不对第一控制模块120和第二控制模块140的类型作限定。

可选的，第一控制模块120与第二控制模块140之间通过无线通信的方式通信相连。具体的，无线通信的方式可以为WiFi、蓝牙、ZigBee等，本实施例对此不作限定。

在实际实现时，第一控制模块120与第二控制模块140之间也可以通过有线通信的方式通信相连，比如：通过串行通信接口、网络通信接口相连，本实施例不对第一控制模块120与第二控制模块140之间通信连接的方式作限定。

本实施例中，第二控制模块140用于获取第二采集模块130采集的第二数据信息。

在一个示例中，第二控制模块140还用于在获取到第二数据信息之后，向第一控制模块120发送第二数据信息。

在另一个示例中，第二控制模块140还用于在获取到第二数据信息之后，通过信息输出组件输出第二数据信息。具体的，信息输出组件可以包括显示屏、压力表、蜂鸣器和/或警示灯等组件，只要能输出第二信息即可。

本实施例中，第一控制模块120用于，获取第一采集模块110采集的第一数据信息；获取第二控制模块140获取的第二采集模块130采集的第二数据信息；基于第一数据信息和第二数据信息确定成桩状态信息；输出成桩状态信息。

可选的，第一控制模块120输出成桩状态信息的方式，可以包括基于与其它设备之间的通信连接向其它设备发送成桩状态信息，或者，也可以包括控制信息输出组件输出成桩状态信息，比如：控制显示屏显示成桩状态信息，控制警示灯指示成桩状态信息和/或控制喇叭播报状态信息等，本实施例不对第一控制模块120输出成桩状态信息的方式作限定。

在一个示例中，基于第一数据信息和第二数据信息确定成桩状态信息，包括：基于第一数据信息确定钻机工作状态；基于第二数据信息确定泵车工作状态；基于钻机工作状态和泵车工作状态确定成桩状态信息。

其中，成桩状态信息包括成桩状态正常和成桩状态异常。在实际实现时，成桩状态信息还可以包括其它信息，比如：第一数据信息和第二数据信息，本实施例不对成桩状态信息的内容作限定。

可选的，基于钻机工作状态和泵车工作状态确定成桩状态信息，包括：确定钻机工作状态与泵车工作状态是否匹配；在钻机工作状态与泵车工作状态匹配的情况下，确定成桩状态正常；在钻机工作状态与泵车工作状态不匹配的情况下，确定成桩状态异常。

可选的，确定钻机工作状态与泵车工作状态是否匹配，包括：在钻机处于拔管状态的情况下，确定泵车是否处于泵送状态；在泵车不处于泵送状态的情况下，确定钻机工作状态与泵车工作状态不匹配。

由于在钻机处于拔管状态的情况下，需要泵车泵送混凝土以供钻机的钻杆将混凝土注入钻孔内以生成桩，如果在钻机拔管过程中，泵车未处于泵送状态，则会导致出现空心桩，或者出现断桩的问题，此时，桩的质量不符合施工标准，因此，在钻机处于拔管状态而泵车不处于泵送状态的情况下，确定钻机工作状态与泵车工作状态不匹配，从而输出成桩状态异常的信息，可以提示操作人员及时进行相关操作，比如：停止拔管，检查泵车内的混凝土量等，因此，可以有助于提高成桩状态监控的效果。

在一个示例中，在泵车处于泵送状态的情况下，确定钻机的拔管速度与泵车的泵送速度是否匹配；在拔管速度与泵送速度不匹配的情况下，确定钻机工作状态与泵车工作状态不匹配；在拔管速度与泵送速度匹配的情况下，确定钻机工作状态与泵车工作状态匹配。

可选的，拔管速度与泵送速度的匹配关系预先存储在第一控制器110中，可以根据实际情况进行设置。

可选的，在实际施工前进行试桩以确定钻进速度、拔管速度、混合料各项指标、泵送速度和/或持力层电流等施工参数。

由于在钻机处于拔管状态的情况下，泵车的泵送速度如果与钻机的拔管速度不匹配，则会导致出现空心桩、断桩、桩身夹泥、泵送堵管等问题，因此，在拔管速度与泵送速度不匹配的情况下，确定钻机工作状态与泵车工作状态不匹配，从而输出成桩状态异常的信息，可以提示操作人员及时进行相关操作，比如：增大或减小拔管速度、增大或减小泵送速度等，因此，可以有助于提高成桩状态监控的效果。

在其它实施例中，也可以在钻机处于拔管状态且泵车处于泵送状态的情况下，确定钻机工作状态与泵车工作状态匹配。

在实际实现时，基于第一数据信息和第二数据信息确定成桩状态信息；输出成桩状态信息时，也可以分别判断拔管速度是否满足预设拔管速度区间，泵送速度是否满足预设泵送速度区间，在任意速度不满足对应的预设速度区间的情况下，确定成桩状态异常，本实施例对此不作限定。

可选的，第一数据信息包括钻机的钻杆电流，第一控制模块120在获取第一采集模块采集的第一数据信息之后，还用于：在钻机处于沉管状态的情况下，确定钻机钻杆的下沉深度是否达到预设下沉深度。

可选的，在钻机钻杆的下沉深度未达到预设下沉深度的情况下，输出继续下沉提示信息，并重复执行确定钻杆的下沉深度是否达到预设下沉深度的步骤，直至确定出钻杆的下沉深度达到预设下沉深度。

可选的，钻杆的下沉深度达到预设下沉深度的情况下，确定钻杆电流是否满足预设结束条件；在钻杆电流不满足预设结束条件的情况下，输出继续下沉提示信息，并重复执行确定钻杆电流是否满足预设结束条件的步骤，直至钻杆电流满足预设结束条件；在钻杆电流满足预设结束条件的情况下，输出下沉完成提示。此时，预设下沉深度小于或等于设计桩底标高。

其中，预设结束条件预先存储在第一控制模块120中，可以基于实际情况设定。

可选的，预设下沉深度为设计桩底标高与预警值之间的差值，比如：设计桩底标高为10米，预警值为0.5米，则预设下沉高度为9.5米。

在一个示例中，预设结束条件包括预设时长内钻杆电流的变化量大于预设变化度阈值。由于在到达持力层前，钻杆电流是较为稳定的，而在达到持力层后，钻杆电流的大小会瞬间增加，因此，可以基于钻杆电流的变化情况确定是否是钻入持力层内。

其中，预设变化度阈值预先存储在第一控制模块120种，可以基于试桩过程确定，或者，也可以基于经验设定，本实施例不对预设变化度阈值的大小作限定。

可选的，预设时长大于钻杆电流的采样周期，在预设时长内存在多个钻杆电流的情况下，基于预设时长内最先采集的钻杆电流和最后采集的钻杆电流确定钻杆电流在周期内的变化量。

在另一个示例中，预设结束条件包括钻杆电流与预设持力层电流匹配。

具体的，预设持力层电流可以基于试桩过程确定，或者，也可以基于经验设定，本实施例不对确定持力层电流的方式作限定。

可选的，可以在钻杆电流大于或等于预设持力层电流的情况下确定钻杆电流与持力层电流匹配，或者也可以在钻杆电流属于持力层电流范围的情况下确定钻杆电流与持力层电流匹配，本实施例不对确定钻杆电流与持力层电流是否匹配的方式作限定。

在实际实现时，也可以基于上述两种方式结合确定钻杆电流是否满足预设结束条件，如此，可以进一步确保钻杆的钻头钻入持力层中，从而可以使桩的受力满足设计要求。

在其它实现方式中，也可以在钻杆的下沉深度达到预设下沉深度的情况下，输出下沉完成提示，此时，预设下沉深度等于设计桩底标高。

可选的，本实施例提供的长螺旋钻机成桩状态监控系统还包括设置于钻机上的操作终端150，操作终端150与第一控制模块120之间通信相连。

本实施例中，操作终端150为具有计算功能和通信功能的设备，比如：工业计算机、平板电脑、智能手机、微控制器（Microcontroller Unit，MCU）等设备，本实施例不对操作终端150的类型作限定。

可选的，操作终端150与第一控制模块120之间可以基于无线通信的方式通信相连，或者，也可以基于有线通信的方式通信相连，本实施例不对操作终端150与第一控制模块120之间通信相连的方式作限定。

可选的，操作终端150用于，基于与第一控制模块120之间的通信连接获取成桩状态信息；基于成桩完成的目标桩在成桩过程中的成桩状态信息确定目标桩的成桩质量信息；输出成桩质量信息。

在一个示例中，基于成桩完成的目标桩在成桩过程中的成桩状态信息确定目标桩的成桩质量信息，包括：基于目标桩在成桩过程中的成桩状态信息确定目标桩的质量评价参数；基于质量评价参数确定成桩质量信息。

可选的，成桩状态信息包括第一数据信息和第二数据信息。此时，基于目标桩在成桩过程中的成桩状态信息确定目标桩的质量评价参数，包括：基于目标桩在成桩过程中的第一数据信息和第二数据信息确定目标桩的质量评价参数。

相应的，质量评价参数可以包括目标桩的成桩深度、平均电流、持力电流、成桩用时、灌入方量和/或成桩位置等参数，可以根据实际需要设定，本实施例不对质量评价参数的类型作限定。

其中，成桩深度基于转速传感器111采集的转动速度的大小和对应的转动时长确定；平均电流基于成桩过程中钻杆电流的大小确定；持力层电流基于成桩过程中钻杆电流的变化情况确定；灌入方量基于成桩过程中泵送速度和对应的泵送时长确定；成桩位置基于成桩过程中钻杆位置信息的变化情况确定。

可选的，成桩质量信息包括成桩状态正常和成桩状态异常。此时，基于目标桩在成桩过程中的成桩状态信息确定目标桩的质量评价参数，包括：基于目标桩在成桩过程中的成桩状态正常情况和成桩状态异常情况确定目标桩的质量评价参数。

相应的，基于目标桩在成桩过程中的成桩状态正常情况和成桩状态异常情况确定目标桩的质量评价参数，包括：将成桩过程中，成桩状态异常的连续时长大于预设异常时长阈值的次数确定为质量评价参数。

在实际实现时，不同情况导致的成桩状态异常的连续时长可以累积计算，或者，也可以分别计算，本实施例对此不作限定。在不同情况导致的成桩状态异常的连续时长分别计算的情况下，不同情况导致的成桩状态异常对应的质量评价参数不同。

可选的，基于质量评价参数确定成桩质量信息的方式，可以基于各个质量评价参数所属的质量区间确定成桩质量信息，或者，也可以基于预设的质量评价公式计算成桩质量信息，比如：基于灌入方量计算充盈系数，基于充盈系数确定质量信息，本实施例不对基于质量评价参数确定成桩质量信息的方式作限定。

在另一个示例中，成桩质量信息包括第一数据信息和第二数据信息，基于成桩完成的目标桩在成桩过程中的成桩状态信息确定目标桩的成桩质量信息，包括：基于第一数据信息和第二数据信息确定目标桩的质量评价参数。

可选的，基于第一数据信息和第二数据信息确定目标桩的质量评价参数，包括：将第一数据信息和第二数据信息与模板数据信息进行比对，得到目标桩的质量评价参数。

其中，模板数据信息预先存储在操作终端150中，根据实际情况下确定。可选的，模板数据信息可以是基于试桩确定的，比如：通过试桩确定模板钻进速度、模板拔管速度、模板泵送速度和模板持力层电流等，或者，也可以是预先指定的，比如：预先指定模板成桩位置，本实施例不对目标数据信息的获取方式作限定。

可选的，基于第一数据信息和第二数据信息确定目标桩的质量评价参数，包括：将目标桩的第一数据信息和第二数据信息与历史第一数据信息和历史第二数据信息进行比对，得到目标桩的质量评价参数。

其中，历史第一数据信息和历史第二数据信息，是指：在目标桩浇筑之前浇筑完成的，与目标桩的类型和施工区域相同的桩的第一数据信息和第二数据信息。

可选的，历史第一数据信息和历史第二数据信息可以为一个桩的信息或者也可以为多个桩的信息，在历史第一数据信息和历史第二数据信息为多个桩的信息的情况下，历史第一数据信息和历史第二数据信息是将多个桩的第一数据信息和第二数据信息进行整合得到，本实施例对此不作限定。

在一个示例中，操作终端150包括显示组件，操作终端150输出成桩质量信息，包括：在显示界面显示各个目标桩对应的位置和各个目标桩对应的成桩质量信息。

可选的，操作终端还用于在显示界面显示各个目标桩对应的第一数据信息、第二数据信息和质量评价参数。

在一个实例中，质量信息包括待定、合格和不合格，在显示界面上使用四种不同的颜色的图标表示待定桩、合格桩、不合格桩和正在施工的桩。点击图标可以展示图标对应的桩的第一数据信息、第二数据信息、质量评价参数和/或成桩质量信息等信息。

可选的，在施工前操作终端150可以基于基准站的位置信息和定位组件指示的位置信息获取钻杆的位置信息，通过计算钻杆位置与设计桩位置的相对坐标，可以获取钻机的实时位置偏差，在操作终端150上显示该实时偏差以引导钻机操作人员精准确定成桩位置。

可选的，本实施例提供的长螺旋钻机成桩状态监控系统还包括远程管理平台160，远程管理平台160与第一控制模块120通信相连。

本实施例中，远程监控平台160为具有计算功能和通信功能的设备，比如：数据库服务器、通信服务器、web服务器、客户端计算机、智能手机等，本实施例不对远程监控平台160的类型作限定。

可选的，远程监控平台160与第一控制模块120之间可以基于无线通信的方式通信相连。可选的，远程监控平台160与第一控制模块120之间可以基于无线蜂窝通信网络，比如：GPRS网络通信相连。

相应的，第一控制模块120输出成桩状态信息的方式，包括基于与远程监控平台160之间的通信连接向远程监控平台160发送成桩状态信息。

远程监控平台160用于实现数据接收、处理分析、故障诊断、实时显示和历史数据查询等功能。

可选的，远程监控平台160还用于生成质量报告。具体的，质量报告包括按时间生成报告和按桩号生成包括两种生成方式。

在一个示例中，用户在远程监控平台160的质量报告界面选取某一时间段，点击按时间段生成报告，即为该时间段内反映所有桩成CFG桩质量的质量评价报告。

在另一个示例中，用户在远程监控平台160的质量报告生成界面选取一个或多个桩，或者，选取一个区域，点击生成报告，即为用户选中的桩或者区域的内的桩的质量评价报告。

由于设置远程监控平台可以获取成桩过程中的成桩状态信息，并对成桩状态信息进行展示、存储和分析，可以便于对成桩过程进行事中和事后的监管。

本申请实施例长螺旋钻机成桩状态监控系统的实施原理为，长螺旋钻机成桩状态监控系统包括：设置于钻机上的第一控制模块和第一采集模块，以及设置于泵车上的第二控制模块和第二采集模块；其中，第一控制模块用于获取第一采集模块采集的第一数据信息，获取第二控制模块获取的第二采集模块采集的第二数据信息；基于第一数据信息和第二数据信息确定成桩状态信息，输出成桩状态信息，成桩状态信息包括成桩状态正常和成桩状态异常；第一控制模块可以基于钻机的第一数据信息和泵车的第二数据信息确定成桩状态信息，并输出成桩状态信息，操作人员基于成桩状态信息即可确定成桩状态是否异常，而无需时刻观察各个工作参数，因此，可以有助于解决成桩状态监控效果差的问题，提高监控效果。

另外，由于使用第一控制模块确定成桩状态信息，可以解决操作人员基于各个工作参数人工确定成桩状态信息时，确定出的成桩状态信息的准确性与操作人员的工作经验相关，导致的准确性不稳定的问题；在实际实现时，可以将实践中各种成桩状态信息的判断方式设置成判断规则，第一控制模块使用判断规则确定成桩状态信息，可以提高确定出的成桩状态信息的准确性，从而提高监控效果。

本申请实施例还公开一种长螺旋钻机成桩状态监控方法，用于上述长螺旋钻机成桩状态监控系统中。参照图2，该方法至少包括以下步骤：

步骤201，第一控制模块获取第一采集模块采集的第一数据信息。

可选的，第一数据包括钻机的钻杆电流，获取第一采集模块采集的第一数据信息之后，还包括：在钻机处于沉管状态的情况下，确定钻机钻杆的下沉深度是否达到预设下沉深度；在钻机钻杆的下沉深度达到预设下沉深度的情况下，确定钻杆电流是否满足预设结束条件；在钻杆电流不满足预设结束条件的情况下，输出继续下沉提示信息，并重复执行确定钻杆电流是否满足预设结束条件的步骤，直至钻杆电流满足预设结束条件时，输出下沉完成提示。

步骤202，第二控制模块获取第二采集模块采集的第二数据信息。

步骤203，第一控制模块获取第二数据信息。

步骤204，第一控制模块基于第一数据信息和第二数据信息确定成桩状态信息，成桩状态信息包括成桩状态是否异常。

可选的，基于第一数据信息和第二数据信息确定成桩状态信息，包括：基于第一数据信息确定钻机工作状态；基于第二数据信息确定泵车工作状态；基于钻机工作状态和泵车工作状态确定成桩状态信息。

可选的，基于钻机工作状态和泵车工作状态确定成桩状态信息，包括：确定钻机工作状态与泵车工作状态是否匹配；在钻机工作状态与泵车工作状态匹配的情况下，确定成桩状态正常；在钻机工作状态与泵车工作状态不匹配的情况下，确定成桩状态异常。

在一个示例中，确定钻机工作状态与泵车工作状态是否匹配，包括：在钻机处于拔管状态的情况下，确定泵车是否处于泵送状态；在泵车不处于泵送状态的情况下，确定钻机工作状态与泵车工作状态不匹配。

可选的，确定钻机工作状态与泵车工作状态是否匹配，还包括：在泵车处于泵送状态的情况下，确定钻机的拔管速度与泵车的泵送速度是否匹配；在拔管速度与泵送速度不匹配的情况下，确定钻机工作状态与泵车工作状态不匹配；在拔管速度与泵送速度匹配的情况下，确定钻机工作状态与泵车工作状态匹配。

步骤205，第一控制模块输出成桩状态信息。

可选的，操作终端基于与第一控制模块之间的通信连接获取成桩状态信息；基于成桩完成的目标桩在成桩过程中的成桩状态信息确定目标桩的成桩质量信息，输出成桩质量信息。

可选的，基于成桩完成的目标桩在成桩过程中的成桩状态信息确定目标桩的成桩质量，包括：基于目标桩在成桩过程中的成桩状态信息确定目标桩的质量评价参数；基于质量评价参数确定成桩质量信息。

相关细节参考本实施例上述长螺旋钻机成桩状态监控系统部分。

为了更加清楚的说明本申请实施例提供的长螺旋钻机成桩状态监控系统和长螺旋钻机成桩状态监控方法，以下以一实例进行说明。

施工前，将每个待施工桩位的坐标输入操作终端中，此时，可以通过安装在空旷位置的基准站获取安装在钻机钻杆上的定位模块的位置信息，以确定钻机钻杆的位置，通过计算钻机钻杆位置与待施工桩位的坐标的相对坐标，就可以获取得到钻机的实时位置偏差，并在操作终端中显示实时位置偏差，从而引导钻机操作人员精准确定成桩位置。

开始钻孔时，操作钻杆按照该区域试桩钻进速度钻进，在检测到钻头达到设计桩底标高时停止钻进。为了确保CFG桩的受力满足设计要求，钻孔过程中，钻头要钻进稳定岩层。

在施工过程中，钻机上设置的操作终端的主界面显示有钻机的设备编号，当前正在施工的CFG桩的桩号，施工作业前导入的CFG桩设计点位坐标和对应的桩号（逐桩表），当前正在施工的CFG桩的下沉深度、实时电流、倾斜度和实时方量等信息，上一个施工完成的CFG桩的成桩深度、平均电流、持力电流、成桩用时、灌入方量等信息，以及施工完成的CFG桩效果图，CFG桩效果图中包括待定桩、合格桩、不合格桩、正在施工的桩。

在施工过程中，操作终端会及时输出成桩状态信息和其它提示信息，并伴有声光信息，以提示钻机操作人员及时作出调整。

在钻孔至设计标高后，停止钻进，混合料充满钻杆芯管内部是，以试桩是确定的拔管速度提拔钻杆。

相关细节参考本实施例上述长螺旋钻机成桩状态监控系统和长螺旋钻机成桩状态监控方法部分。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，本说明书（包括摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

Claims (10)

1.一种长螺旋钻机成桩状态监控系统，其特征在于，所述系统包括：设置于钻机上的第一控制模块和第一采集模块，以及设置于泵车上的第二控制模块和第二采集模块；所述第一控制模块与所述第一采集模块相连，所述第二控制模块与所述第二采集模块相连，所述第一控制模块与所述第二控制模块通信相连；

所述第一控制模块，用于：

获取所述第一采集模块采集的第一数据信息；

获取所述第二控制模块获取的所述第二采集模块采集的第二数据信息；

基于所述第一数据信息和所述第二数据信息确定成桩状态信息，所述成桩状态信息包括成桩状态是否异常；

输出所述成桩状态信息。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述基于所述第一数据信息和所述第二数据信息确定成桩状态信息，包括：

基于所述第一数据信息确定钻机工作状态；

基于所述第二数据信息确定泵车工作状态；

基于所述钻机工作状态和所述泵车工作状态确定所述成桩状态信息。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述基于所述钻机工作状态和所述泵车工作状态确定所述成桩状态信息，包括：

确定所述钻机工作状态与所述泵车工作状态是否匹配；

在所述钻机工作状态与所述泵车工作状态匹配的情况下，确定成桩状态正常；

在所述钻机工作状态与所述泵车工作状态不匹配的情况下，确定成桩状态异常。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述确定所述钻机工作状态与所述泵车工作状态是否匹配，包括：

在所述钻机处于拔管状态的情况下，确定所述泵车是否处于泵送状态；

在所述泵车不处于泵送状态的情况下，确定所述钻机工作状态与所述泵车工作状态不匹配。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述确定所述钻机工作状态与所述泵车工作状态是否匹配，还包括：

在所述泵车处于泵送状态的情况下，确定所述钻机的拔管速度与所述泵车的泵送速度是否匹配；

在所述拔管速度与所述泵送速度不匹配的情况下，确定所述钻机工作状态与所述泵车工作状态不匹配；

在所述拔管速度与所述泵送速度匹配的情况下，确定所述钻机工作状态与所述泵车工作状态匹配。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一数据信息包括所述钻机的钻杆电流，所述获取所述第一采集模块采集的第一数据信息之后，还包括：

在所述钻机处于沉管状态的情况下，确定所述钻机钻杆的下沉深度是否达到预设下沉深度；

在所述钻机钻杆的下沉深度达到预设下沉深度的情况下，确定所述钻杆电流是否满足预设结束条件；

在所述钻杆电流不满足预设结束条件的情况下，输出继续下沉提示信息，并重复执行确定所述钻杆电流是否满足预设结束条件的步骤，直至所述钻杆电流满足所述预设结束条件。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括设置于所述钻机上的操作终端，所述操作终端与所述第二控制模块之间通信相连，所述操作终端用于：

基于与所述第一控制模块之间的通信连接获取所述成桩状态信息；

基于成桩完成的目标桩在成桩过程中的所述成桩状态信息确定所述目标桩的成桩质量信息；

输出所述成桩质量信息。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述基于成桩完成的目标桩在成桩过程中的所述成桩状态信息确定所述目标桩的成桩质量，包括：

基于所述目标桩在成桩过程中的所述成桩状态信息确定所述目标桩的质量评价参数；

基于所述质量评价参数确定所述成桩质量信息。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一采集模块包括转速传感器，所述转速传感器安装在所述钻机的卷扬机内部，所述第一数据信息包括所述卷扬机的转动速度；和/或，所述第一采集模块包括电流传感器，所述电流传感器安装在所述钻机的动力线上，所述第一数据信息包括所述钻机的钻杆电流；和/或，所述第一采集模块包括倾角传感器，所述倾角传感器安装在所述钻机的桅杆下侧，所述第一数据信息包括所述钻机的垂直度信息；和/或，所述第一采集模块包括定位模块，所述定位模块安装在所述钻机的钻杆顶端，所述第一数据信息包括所述钻机的钻杆的位置信息；

所述第二采集模块包括压力传感器，所述压力传感器安装在所述泵车泵送管路的进油路中，所述第二数据信息包括所述泵车泵送管路的进油路的压力数据；和/或，所述第二采集模块包括位移传感器，所述位移传感器安装在所述泵车水箱内部，所述第二数据信息包括所述位移传感器的位移数据。

10.一种长螺旋钻机成桩状态监控方法，其特征在于，用于权利要1至9任一项所述的长螺旋钻机成桩状态监控系统中，所述方法包括：

第一控制模块获取第一采集模块采集的第一数据信息；

第二控制模块获取第二采集模块采集的第二数据信息；

所述第一控制模块获取所述第二数据信息；

所述第一控制模块基于所述第一数据信息和所述第二数据信息确定成桩状态信息，所述成桩状态信息包括成桩状态是否异常；

所述第一控制模块输出所述成桩状态信息。

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