CN117662572A - 一种液压截桩机的智能施工控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压截桩机的智能施工控制系统及方法，所述液压截桩机的智能施工控制系统包括液压截桩机、泵站及液压控制设备、传感器、遥控器和计算处理设备。通过传感器能够采集实时状态数据，通过遥控器可以向计算处理设备发送第一指令，计算处理设备能够根据第一指令计算出目标状态数据，并根据实时状态数据与目标状态数据，计算出包含油路具体控制方式的第二指令，并将第二指令发送至泵站及液压控制设备，泵站及液压控制设备控制相应的油路，使实时状态数据与目标状态数据一致。相对于传统的桩头处理工艺，本发明减少了人工投入，降低了施工成本，降低了施工安全风险，具有施工效率高、质量好、机械化信息化数字化水平高的显著优点。

Description

一种液压截桩机的智能施工控制系统及方法

技术领域

本发明涉及一种液压截桩机的智能施工控制系统及方法，属于桩基处理设备技术领域。

背景技术

灌注桩是在现场桩位上就地成孔，然后在孔内浇筑混凝土或安放钢筋笼再浇筑混凝土而成的桩。灌注桩为上部基础结构提供支撑，为了保证灌注桩与上部基础结构之间的连接质量，通常需要将灌注桩超灌一定高度，在与上部基础结构连接时，先将桩头凿除或截除，桩头是指灌注桩超灌的部分。

在施工现场，通常是采用人工用风镐等工具对灌注桩截面处进行凿除、再用吊机将桩头吊离，这样的施工工艺存在人机投入成本高、施工安全风险大、机械化水平低等诸多缺点。

目前，已有公司研发出简单的液压截桩装置，通过大吨位吊机悬挂液压截桩装置对桩头进行阶段和拔出，仍需要较多人工操作工具进行配合，仍存在人机投入成本高、施工安全风险大、机械化水平低等问题。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种液压截桩机的智能施工控制系统及方法，采用液压截桩机的智能施工控制系统控制液压截桩机对混凝土灌注桩桩头进行处理，具有施工效率高质量好、高适应性安全性、机械化信息化数字化水平高等显著优点。

为解决以上技术问题，本发明包括如下技术方案：

一种液压截桩机的智能施工控制系统，所述液压截桩机的智能施工控制系统包括液压截桩机、泵站及液压控制设备、传感器、遥控器和计算处理设备；

所述液压截桩机包括行走机构、臂架支撑机构和环盘式液压截桩机构，臂架支撑机构包括回转支承、动臂和支撑液压油缸，回转支承与行走机构可水平转动连接，回转支承用于动臂的水平转动，支撑液压油缸用于动臂的竖向转动；环盘式液压截桩机构包括液压油缸座、截桩液压油缸和截桩钢钎，液压油缸座通过连接件与动臂的悬臂端连接，液压油缸座上沿环向间隔设置有若干截桩液压油缸，截桩液压油缸沿径向设置且伸缩端与截桩钢钎一端固定连接；

所述传感器包括位移传感器、位置传感器、高程传感器和视觉传感器；位移传感器用于实时监测支撑液压油缸行程、截桩液压油缸行程，位置传感器用于实时监测环盘式液压截桩机构的施工平面位置，高程传感器用于实时监测环盘式液压截桩机构的施工高度位置，视觉传感器用于实时监测截桩施工实况；

所述计算处理设备用于接收来自传感器和泵站及液压控制设备的实时状态数据，以及来自遥控器的第一指令；根据第一指令计算得到传感器和泵站及液压控制设备的目标状态数据；根据目标状态数据与实时状态数据，得到第二指令，并将第二指令发送至泵站及液压控制设备；

所述泵站及液压控制设备接收所述计算处理设备的第二指令，并根据第二指令控制截桩液压油缸、支撑液压油缸的伸缸缩缸操作；

所述遥控器包括触摸式屏幕和若干个功能按键，用于向计算处理设备发送第一指令。

进一步，液压油缸座为环状结构，包括第一液压油缸座、第二液压油缸座、第三液压油缸座和锁紧机构；

第一液压油缸座为半圆环形，第二液压油缸座的一端、第三液压油缸座的一端分别与第一液压油缸座的两端销接固定，并能绕销轴在平面内转动，第二液压油缸座、第三液压油缸座的另一端连接有锁紧机构，锁紧机构能够打开和闭合，打开时液压油缸座为开环，能够从侧部套住桩头，闭合时液压油缸座形成环状结构。

进一步，环盘式液压截桩机构还包括两个驱动液压油缸，一个驱动液压油缸的两端分别与第一液压油缸座、第二油缸座铰接，另一个驱动液压油缸的两端分别与第一液压油缸座的、第三油缸座铰接，通过驱动液压油缸的伸长收缩，可以助推第二液压油缸座、第三液压油缸座绕着销轴作平面转动；

所述位移传感器能够监测所述驱动液压油缸行程，并将实时状态数据传输至所述计算处理设备；

当第一指令中包含液压油缸开环或闭合指令时，所述计算处理设备计算出驱动液压油缸的伸长或缩短的距离，第二指令中包含对驱动液压油缸的控制指令；所述泵站及液压控制设备根据第二指令控制所述驱动液压油缸的伸缸缩缸操作。

进一步，所述行走结构包括左右设置的2组的履带、液压马达、减速机、若干滚轮和上部的支撑平台，用于实现液压截桩机在复杂地形中的高适应性安全移动；滚轮通过中心轴固定在支撑平台两侧，履带套装在滚轮外圈并能与滚轮同步无滑移滚动，液压马达连接减速机并控制中心轴转动，从而带动滚轮转动，使履带转动，实现行走功能；

所述计算处理设备根据环盘式液压截桩机构的平面位置数据与目标位置数据，能够计算出液压截桩机行走方向和行走距离，并计算出液压马达的控制指令，第二指令中包含对液压马达的控制指令；所述泵站及液压控制设备根据第二指令中的对液压马达的控制指令对液压马达的油路进行控制。

相应地，本发明还提供了一种采用所述的液压截桩机的智能施工控制系统进行人机交互式截桩的施工方法，包括如下步骤：

通过遥控器发送第一指令给计算处理设备；

计算处理设备根据第一指令得到控制截桩液压油缸、支撑液压油缸的伸缸的目标状态数据；

计算处理设备根据目标状态数据与采集到的传感器监测的实时状态数据，得到第二指令，并将第二指令发送至泵站及液压控制设备；

所述泵站及液压控制设备接收所述计算处理设备的第二指令，并根据第二指令控制截桩液压油缸、支撑液压油缸的油路，使截桩液压油缸、支撑液压油缸进行伸缸或缩缸操作，并控制伸缩行程。

进一步，所述行走机构采用履带式行走机构，并采用液压马达进行驱动；

所述遥控器中能够设定目标位置并发出行走指令；

所述计算处理设备根据环盘式液压截桩机构的平面位置数据与目标位置数据，计算出液压截桩机行走方向和行走距离，并计算出液压马达的控制指令，第二指令中包含对液压马达的控制指令；所述泵站及液压控制设备根据第二指令中的对液压马达的控制指令对液压马达的油路进行控制。

进一步，液压油缸座为环状结构，包括第一液压油缸座、第二液压油缸座、第三液压油缸座和锁紧机构；第二液压油缸座的一端、第三液压油缸座的一端分别与第一液压油缸座的两端销接固定；环盘式液压截桩机构还包括两个驱动液压油缸，分别能够使第二液压油缸座、第三液压油缸座绕着销轴作平面转动；

所述位移传感器能够监测所述驱动液压油缸行程，并将实时状态数据传输至所述计算处理设备；当第一指令中包含液压油缸开环或闭合指令时，所述计算处理设备计算出驱动液压油缸的伸长或缩短的距离，第二指令中包含对驱动液压油缸的控制指令；所述泵站及液压控制设备根据第二指令对驱动液压油缸的油路进行控制。

相应地，本发明还提供了一种采用所述的液压截桩机的智能施工控制系统进行截桩机状态仿真展示的方法，包括如下步骤：

传感器采集实时状态数据；

将传感器采集的实时状态数据上传给计算处理设备，计算处理设备通过处理数据建立数学及仿真模型；

计算处理设备将仿真模型传输给遥控器并在屏幕上展示。

通过传感器监测的支撑液压油缸行程、截桩液压油缸行程、施工平面位置、高度位置、开闭环的液压油缸行程、截桩施工实况实时数据；

将传感器监测数据上传给计算处理设备，计算处理设备通过处理数据建立数学及仿真模型；

计算处理设备将模型数据传输给遥控器并在其屏幕上展示。

相应地，本发明还提供了一种采用所述的液压截桩机的智能施工控制系统进行自动化智能截桩的施工方法，包括如下步骤：

步骤一、调整环盘式液压截桩机构的平面位置：通过行走机构实现液压截桩机在水平面内移动，位置传感器实时监测环盘式液压截桩机构的施工平面位置，使环盘式液压截桩机构的实时位置与目标位置重合；

步骤二、调整环盘式液压截桩机构的高程：通过高程传感器实时监测环盘式液压截桩机构截桩中心的高程位置，计算处理设备比对高程位置与目标高程是否有偏差，如果有偏差，则计算出支撑液压油缸伸缩行程，并向泵站及液压控制设备发送包含支撑液压油缸控制的指令，泵站及液压控制设备根据指令控制支撑液压油缸的油路，使监测环盘式液压截桩机构的高程位置与目标高程相匹配；

步骤三、进行截桩：计算处理设备向泵站及液压控制设备发送包含截桩的指令，泵站及液压控制设备根据指令控制截桩液压油缸的油路，使截桩液压油缸顶推截桩钢钎破断灌注桩混凝土面；

步骤四、截断判定：利用视觉传感器实时监测截桩施工实况，图像数据传输给计算处理设备，计算处理设备通过视觉图像算法分析混凝土裂缝是否完全贯通，判断桩头是否截断，如果判断桩头已截断，则转入步骤五，如果判断桩头未截断则转入步骤三；

步骤五、桩头分离：计算处理设备向泵站及液压控制设备发送包含支撑液压油缸控制的指令，泵站及液压控制设备根据指令控制支撑液压油缸的油路，调高环盘式液压截桩机构的高度，环盘式液压截桩机构托着截断的桩头升高，实现桩头与桩体的分离。

进一步，所述行走机构采用履带式行走机构，并采用液压马达进行驱动；

液压油缸座为环状结构，包括第一液压油缸座、第二液压油缸座、第三液压油缸座和锁紧机构；第二液压油缸座的一端、第三液压油缸座的一端分别与第一液压油缸座的两端销接固定；环盘式液压截桩机构还包括两个驱动液压油缸，分别能够使第二液压油缸座、第三液压油缸座绕着销轴作平面转动；

步骤一中，所述计算处理设备根据环盘式液压截桩机构的平面位置数据与目标位置数据，计算出液压截桩机行走方向和行走距离，并计算出液压马达的控制指令，并将控制指令发送至所述泵站及液压控制设备，所述泵站及液压控制设备根据控制指令对液压马达的油路进行控制，使液压截桩机行走至目标位置，环盘式液压截桩机构的实时位置与目标位置重合所述液压油缸座初始状态为开环状态，液压油缸座从侧方套住灌注桩桩体；

所述计算处理设备根据位移传感器监测的所述驱动液压油缸的实时行程，以及设定的目标行程，计算出所述驱动液压油缸的控制指令，并将控制指令发送至所述泵站及液压控制设备，所述泵站及液压控制设备根据控制指令对所述驱动液压油缸的油路进行控制，使第二液压油缸座、第三液压油缸座的端部靠近，并通过锁紧机构锁紧。

本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明提供的一种液压截桩机的智能施工控制系统及方法，通过传感器能够采集实时状态数据，包括支撑液压油缸行程、截桩液压油缸行程，以及环盘式液压截桩机构的施工平面位置、高程位置、截桩施工实况，通过遥控器可以向计算处理设备发送第一指令，计算处理设备能够根据第一指令计算出目标状态数据，并根据实时状态数据与目标状态数据，计算出包含油路具体控制方式的第二指令，并将第二指令发送至泵站及液压控制设备，泵站及液压控制设备控制相应的油路，使实时状态数据与目标状态数据一致。本发明还能实现自动化智能截桩施工、人机交互式截桩施工和截桩机状态仿真展示等功能。相对于传统的桩头处理工艺，本发明减少了人工投入、吊机投入，降低了施工安全风险，具有施工效率高质量好、机械化信息化数字化水平高等显著优点。

附图说明

图1为本发明一实施例中的液压截桩机的智能施工控制系统的信号传输示意图；

图2为本发明中一实施例中的液压截桩机的结构示意图；

图3为本发明中一实施例中的臂架支撑机构的结构示意图；

图4为本发明中一实施例中的环盘式液压截桩机构的结构示意图；

图5为本发明中一实施例中的应用所述液压截桩机的智能施工控制系统进行自动化智能截桩的流程图。

图中标号如下：

10-液压截桩机；11-行走机构；111-液压马达；12-臂架支撑机构；121-回转支承；122-动臂；123-支撑液压油缸；124-连接件；13-环盘式液压截桩机构；131-液压油缸座；1311-第一液压油缸座；1312-第二液压油缸座；1313-第三液压油缸座；1314-锁紧机构；132-截桩液压油缸；133-截桩钢钎；134-驱动液压油缸；

20-泵站及液压控制设备；

30-计算处理设备；

40-传感器；41-位移传感器；42-位置传感器；43-高程传感器；44-视觉传感器；

50-遥控器。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提供的一种液压截桩机的智能施工控制系统及方法作进一步详细说明。结合下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

实施例一

如图1所示，本实施例提供了一种液压截桩机的智能施工控制系统，所述液压截桩机的智能施工控制系统包括液压截桩机10、泵站及液压控制设备20、计算处理设备30、传感器40、遥控器50。

结合图1和图2所示，液压截桩机10包括行走机构11、臂架支撑机构12和环盘式液压截桩机构13。行走机构11能够实现液压截桩机10的行走功能，并对臂架支撑机构12提供支撑平台，行走机构11可以采用履带式行走机构或者滚轮式行走机构，下面以履带式行走机构为例进行介绍。履带式行走机构包括左右设置的2组的履带、液压马达111、减速机、若干滚轮和上部的支撑平台，用于实现液压截桩机10在复杂地形中的高适应性安全移动。滚轮通过中心轴固定在支撑平台两侧，履带套装在滚轮外圈并能与滚轮同步无滑移滚动，液压马达111连接减速机并控制中心轴转动，从而带动滚轮转动，使履带转动，实现行走功能。

结合图1至图3所示，臂架支撑机构12用于调整环盘式液压截桩机构13高度和水平位置，同时作为环盘式液压截桩机构13和泵站及液压控制设备20的支撑基础。作为举例，臂架支撑机构12包括1个回转支承121、1个动臂122和2个支撑液压油缸1232。回转支承121设置于支撑平台上，通过回转电机带动回转轴承转动实现回转支承121在水平面内转动。动臂122一端与回转支承121铰接，动臂122能够沿铰接点在竖直面内转动，动臂122的另一端为C形端头。在动臂122的两侧各设置一个支撑液压油缸123，支撑液压油缸123底端与回转支承121铰接，2个支撑液压油缸123的端部能够在竖直面内转动，2个支撑液压油缸123的旋转中心共轴心，且支撑液压油缸123的旋转中心与动臂122的旋转中心平行。

结合图1至图4所示，环盘式液压截桩机构13包括液压油缸座131、截桩液压油缸132和截桩钢钎133。液压油缸座131为环状结构，液压油缸座131通过连接件124与动臂122的悬臂端连接，液压油缸座131上沿环向间隔设置有若干截桩液压油缸132，截桩液压油缸132沿径向设置且伸缩端与截桩钢钎133一端固定连接，截桩钢钎133另一端为尖端并指向液压油缸座中心。进一步，液压油缸座131包括第一液压油缸座1311、第二液压油缸座1312、第三液压油缸座1313和锁紧机构1314，第一液压油缸座1311为半圆环形，第二液压油缸座1312和第三液压油缸座1313为圆弧环形，第二液压油缸座1312的一端、第三液压油缸座1313的一端分别与第一液压油缸座1311的两端销接固定，并能绕销轴在所在平面内转动，第二液压油缸座、第三液压油缸座的另一端连接有锁紧机构1314，锁紧机构1314能够打开和闭合，打开时液压油缸座131为开环，能够从桩头侧部套住桩头，闭合时液压油缸座131形成环状结构。进一步，环盘式液压截桩机构13还包括两个驱动液压油缸134，驱动液压油缸134主要是使第二液压油缸座1312、第三液压油缸座1313绕第一液压油缸座1311端部的销轴转动，一个驱动液压油缸134的两端分别与第一液压油缸座、第二油缸座铰接，另一个驱动液压油缸134的两端分别与第一液压油缸座的、第三油缸座铰接，通过驱动液压油缸134的伸长收缩，可以助推第二液压油缸座1312、第三液压油缸座1313绕着销轴作平面转动，两个驱动液压油缸134同时收缩，能够使第二液压油缸座1312与第三液压油缸座1313端部靠近，从而使液压油缸座131闭合；两个驱动液压油缸134同时伸长，能够使第二液压油缸座1312与第三液压油缸座1313端部远离，从而使液压油缸座131打开。截桩液压油缸132和截桩钢钎133是实现截桩功能的器件，截桩液压油缸132能够带动截桩钢钎133伸缩，截桩钢钎133包括一尖端，能够在截桩液压油缸132的带动下沿径向移动，呈环状径向布设的8个截桩液压油缸132顶推截桩钢钎133对称挤压桩体混凝土，能够使桩体混凝土沿径向破裂、贯穿形成一个平面，实现桩头的截断。截桩液压油缸132沿液压油缸座等角度布设。

泵站及液压控制设备20设置在臂架支撑机构12的回转支承121上，包括一组泵站、多路油管及控制系统，每路油管均可单独控制，其中1路油管与环盘式液压截桩机构13的液压油缸相联通，1路油管与臂架支撑机构12的2个竖向液压提升装置相联通，2路油管分别与行走机构11的左右两侧的液压马达111相联通。控制系统能够控制泵站为每一路油管供油的压力、时长，能够对油管连接的液压设备进行控制。

如图1所示，所述传感器40包括但不限于位移传感器41、位置传感器42、高程传感器43和视觉传感器44。其中，1组位移传感器41用于监测支撑液压油缸123行程，1组位移传感器41用于监测环盘式液压截桩机构13的截桩液压油缸132行程，1组位置传感器42用于实时监测环盘式液压截桩机构13控制其开闭环的驱动液压油缸134行程，1组位置传感器42用于实时监测环盘式液压截桩机构13的施工平面位置，1组高程传感器43用于实时监测环盘式液压截桩机构13的施工高度位置，1组视觉传感器44如摄像头，用于实时监测截桩施工实况。

所述计算处理设备30数据计算处理及决策设备，所述计算处理设备30可以是具备上述数据计算处理及决策功能的计算机、微机等设备，用于实现智能施工控制系统的各种数据的接收、计算处理、决策及发送指令的功能。所述计算处理设备30具有如下功能：

(1)用于接收来自传感器40和泵站及液压控制设备20的实时状态数据，以及来自遥控器50的第一指令。所述第一指令包括行走至设定位置指令、调整环盘式液压截桩机构平面位置指令、调整环盘式液压截桩机构高程位置指令、截桩指令、调整液压油缸座打开或闭合指令。

(2)根据第一指令计算得到传感器和泵站及液压控制设备20的目标状态数据；根据目标状态数据与实时状态数据，得到第二指令，并将第二指令发送至泵站及液压控制设备20。所述第二指令包括对液压马达、支撑液压油缸、截桩液压油缸、驱动液压油缸中的一种或多种进行控制的指令，比如控制各液压设备所在油管的油压、时长等指令。比如，根据环盘式液压截桩机构13的平面位置数据与目标位置数据，能够计算出液压截桩机10行走方向和行走距离，并计算出液压马达111的控制指令。再比如，所述位移传感器41能够监测所述驱动液压油缸134行程，并将实时状态数据传输至所述计算处理设备30，当第一指令中包含液压油缸开环或闭合指令时，所述计算处理设备30计算出驱动液压油缸134的伸长或缩短的距离，第二指令中包含对驱动液压油缸134的控制指令；所述泵站及液压控制设备20根据第二指令控制所述驱动液压油缸134的油路，从而使驱动液压油缸伸缸或缩缸以及伸缩的行程。再比如，通过高程传感器43实时监测环盘式液压截桩机构13截桩中心的高程位置，计算处理设备30比对高程位置与目标高程的差值，计算出支撑液压油缸123伸缩行程，并向泵站及液压控制设备20发送包含支撑液压油缸123控制的指令，泵站及液压控制设备20根据指令控制支撑液压油缸123的油路，使监测的环盘式液压截桩机构13的高程位置与目标高程相匹配。再比如，计算处理设备30向泵站及液压控制设备20发送包含截桩的指令，泵站及液压控制设备20根据指令控制截桩液压油缸132的油路，使截桩液压油缸132顶推截桩钢钎133破断灌注桩混凝土面。

(3)向遥控器实时传输液压截桩机的各种实时状态及施工参数。传感器采集的数据传输至计算处理设备30，然后再由计算处理设备30传输至遥控器。遥控器具有一个触控式屏幕，可以将实时状态数据进行展示。

所述遥控器50采用可触摸式屏幕并带若干个功能按键，与计算处理设备30采用无线数据传输方式，如蓝牙、无线局域网等，进行各种数据传输，用于方便人与计算处理设备30的交互式操作，可以将人的对液压截桩机10的各种诸如回转、移动、就位、截桩、吊离等操作指令，传输给计算处理设备30，也可以向计算处理设备30调取液压截桩机10的诸如截桩中心实时高程、实时平面坐标、目标高程、目标平面坐标、截桩装置水平度、动臂倾角度、装备回转角度、施工实况监控视频等状态参数，并通过遥控器50的屏幕进行展示呈现。

实施例二

本实施例提供了一种应用所述液压截桩机的智能施工控制系统进行人机交互式截桩的施工方法，包括如下步骤：

通过遥控器50设置基础数据，包括桩径、桩中心位置、截桩高度，并发送第一指令给计算处理设备30；第一指令中包含开始截桩指令；

计算处理设备30根据第一指令得到截桩液压油缸132、支撑液压油缸123的目标状态数据；比如截桩液压油缸132伸长量、支撑液压油缸123伸长量；

计算处理设备30根据目标状态数据与采集到的传感器监测的实时状态数据，得到第二指令，并将第二指令发送至泵站及液压控制设备20；第二指令包含供油或回油、供油压力、时长等油路控制动作；

所述泵站及液压控制设备20接收所述计算处理设备30的第二指令，并根据第二指令控制截桩液压油缸132、支撑液压油缸123的油路，从而使截桩液压油缸132、支撑液压油缸123进行伸缸或缩缸操作。所述泵站及液压控制设备20通过控制油路供油还是回油，以及供油压力、时长，控制截桩液压油缸132、支撑液压油缸123的伸缸缩缸，以及行程。

进一步，所述行走机构11采用履带式行走机构11，并采用液压马达111进行驱动；所述遥控器50中能够设定目标位置并发出行走指令。所述计算处理设备30根据环盘式液压截桩机构13的平面位置数据与目标位置数据，计算出液压截桩机10行走方向和行走距离，并计算出液压马达111的控制指令，第二指令中包含对液压马达111的控制指令；所述泵站及液压控制设备20根据第二指令中的对液压马达111的控制指令对液压马达111的油路进行控制。

进一步，液压油缸座为环状结构，包括第一液压油缸座、第二液压油缸座、第三液压油缸座和锁紧机构；第二液压油缸座的一端、第三液压油缸座的一端分别与第一液压油缸座的两端销接固定；环盘式液压截桩机构13还包括两个驱动液压油缸134，分别能够使第二液压油缸座、第三液压油缸座绕着销轴作平面转动。所述位移传感器41能够监测所述驱动液压油缸134行程，并将实时状态数据传输至所述计算处理设备30；当第一指令中包含液压油缸开环或闭合指令时，所述计算处理设备30计算出驱动液压油缸134的伸长或缩短的距离，第二指令中包含对驱动液压油缸134的控制指令；所述泵站及液压控制设备20根据第二指令对驱动液压油缸134的油路进行控制。

本实施例还提供了一种应用所述液压截桩机的智能施工控制系统进行截桩机状态仿真展示的方法，包括如下步骤：

传感器采集实时状态数据；包括支撑液压油缸123行程、截桩液压油缸132行程、施工平面位置、高度位置、开闭环的驱动液压油缸行程、截桩施工实况等实时状态数据；

将传感器采集的实时状态数据上传给计算处理设备30，计算处理设备30通过处理数据建立数学及仿真模型；

计算处理设备30将仿真模型传输给遥控器50并在屏幕上展示。

本实施例还提供了一种应用所述液压截桩机的智能施工控制系统进行自动化智能截桩施工，包括如下步骤：

步骤一、调整环盘式液压截桩机构13的平面位置：通过实时监测环盘式液压截桩机构13的施工平面位置，计算处理设备30比对平面位置坐标与目标位置坐标是否有偏差，如果有偏差，则向泵站及液压控制设备20发送指令驱动液压马达111转动，履带转动将环盘式液压截桩结构的截桩中心移动至目标位置。

步骤二、调整环盘式液压截桩机构13的高程：通过高程传感器43实时监测环盘式液压截桩机构13截桩中心的高程位置，计算处理设备30比对高程位置与目标高程是否有偏差，如果有偏差，则计算出支撑液压油缸123伸缩行程，并向泵站及液压控制设备20发送包含支撑液压油缸123控制的指令，泵站及液压控制设备20根据指令控制支撑液压油缸123的油路，使监测环盘式液压截桩机构13的高程位置与目标高程相匹配。通过反复循环执行步骤一和步骤二，最终使液压截桩机10的环盘式液压截桩机构13的截桩中心的平面位置和高程与设计目标平面位置和高程的误差均在允许范围内，即可进行下一步截桩施工。

步骤三、进行截桩：计算处理设备30向泵站及液压控制设备20发送指令，驱动截桩液压油缸132进行伸缸操作，截桩液压油缸132顶推截桩钢钎133破断灌注桩混凝土面。

环盘式液压截桩机构13包括液压油缸座131、液压油缸132和截桩钢钎133，液压油缸座131括包括第一液压油缸座1311、第二液压油缸座1312、第三液压油缸座1313和锁紧机构1314，环盘式液压截桩机构13还包括驱动液压油缸134时，计算处理设备30向泵站及液压控制设备20发送指令，先驱动截桩液压油缸132进行缩缸操作，使液压油缸座处于开环状态，使液压油缸座从桩头侧方套设在桩头上，然后驱动截桩液压油缸132进行伸缸操作，使液压油缸座处于闭合状态。

步骤四、截断判定：将灌注桩混凝土面截断过程中，利用视觉传感器44实时监测截桩施工实况，图像数据传输给计算处理设备30，计算处理设备30通过视觉图像算法分析混凝土裂缝是否完全贯通判断是否已将桩头完全截断，如果判断桩头截断了则进行桩头分离，否则继续执行步骤三进行截桩。

步骤五、桩头分离：计算处理设备30向泵站及液压控制设备20发送指令，驱动设置在臂架支撑系统动臂122支撑活动机构中的支撑液压油缸123伸缩，以调高环盘式液压截桩机构13的高度，环盘式液压截桩机构13托着截断的桩头升高，实现桩头与桩体的分离，然后将截桩机移动到不影响施工的地方将桩头放下集中。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种液压截桩机的智能施工控制系统，其特征在于，

所述液压截桩机的智能施工控制系统包括液压截桩机、泵站及液压控制设备、传感器、遥控器和计算处理设备；

所述液压截桩机包括行走机构、臂架支撑机构和环盘式液压截桩机构，臂架支撑机构包括回转支承、动臂和支撑液压油缸，回转支承与行走机构可水平转动连接，回转支承用于动臂的水平转动，支撑液压油缸用于动臂的竖向转动；环盘式液压截桩机构包括液压油缸座、截桩液压油缸和截桩钢钎，液压油缸座通过连接件与动臂的悬臂端连接，液压油缸座上沿环向间隔设置有若干截桩液压油缸，截桩液压油缸沿径向设置且伸缩端与截桩钢钎一端固定连接；

所述传感器包括位移传感器、位置传感器、高程传感器和视觉传感器；位移传感器用于实时监测支撑液压油缸行程、截桩液压油缸行程，位置传感器用于实时监测环盘式液压截桩机构的施工平面位置，高程传感器用于实时监测环盘式液压截桩机构的施工高度位置，视觉传感器用于实时监测截桩施工实况；

所述计算处理设备用于接收来自传感器和泵站及液压控制设备的实时状态数据，以及来自遥控器的第一指令；根据第一指令计算得到传感器和泵站及液压控制设备的目标状态数据；根据目标状态数据与实时状态数据，得到第二指令，并将第二指令发送至泵站及液压控制设备；

所述泵站及液压控制设备接收所述计算处理设备的第二指令，并根据第二指令控制截桩液压油缸、支撑液压油缸的伸缸缩缸操作；

所述遥控器包括触摸式屏幕和若干个功能按键，用于向计算处理设备发送第一指令。

2.如权利要求1所述的液压截桩机的智能施工控制系统，其特征在于，

液压油缸座为环状结构，包括第一液压油缸座、第二液压油缸座、第三液压油缸座和锁紧机构；

第一液压油缸座为半圆环形，第二液压油缸座的一端、第三液压油缸座的一端分别与第一液压油缸座的两端销接固定，并能绕销轴在平面内转动，第二液压油缸座、第三液压油缸座的另一端连接有锁紧机构，锁紧机构能够打开和闭合，打开时液压油缸座为开环，能够从侧部套住桩头，闭合时液压油缸座形成环状结构。

3.如权利要求2所述的液压截桩机的智能施工控制系统，其特征在于，

环盘式液压截桩机构还包括两个驱动液压油缸，一个驱动液压油缸的两端分别与第一液压油缸座、第二油缸座铰接，另一个驱动液压油缸的两端分别与第一液压油缸座的、第三油缸座铰接，通过驱动液压油缸的伸长收缩，可以助推第二液压油缸座、第三液压油缸座绕着销轴作平面转动；

所述位移传感器能够监测所述驱动液压油缸行程，并将实时状态数据传输至所述计算处理设备；

当第一指令中包含液压油缸开环或闭合指令时，所述计算处理设备计算出驱动液压油缸的伸长或缩短的距离，第二指令中包含对驱动液压油缸的控制指令；所述泵站及液压控制设备根据第二指令控制所述驱动液压油缸的伸缸缩缸操作。

4.如权利要求1所述的液压截桩机的智能施工控制系统，其特征在于，

所述行走结构包括左右设置的2组的履带、液压马达、减速机、若干滚轮和上部的支撑平台，用于实现液压截桩机在复杂地形中的高适应性安全移动；滚轮通过中心轴固定在支撑平台两侧，履带套装在滚轮外圈并能与滚轮同步无滑移滚动，液压马达连接减速机并控制中心轴转动，从而带动滚轮转动，使履带转动，实现行走功能；

所述计算处理设备根据环盘式液压截桩机构的平面位置数据与目标位置数据，能够计算出液压截桩机行走方向和行走距离，并计算出液压马达的控制指令，第二指令中包含对液压马达的控制指令；所述泵站及液压控制设备根据第二指令中的对液压马达的控制指令对液压马达的油路进行控制。

5.一种采用如权利要求1所述的液压截桩机的智能施工控制系统进行人机交互式截桩的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

通过遥控器发送第一指令给计算处理设备；

计算处理设备根据第一指令得到控制截桩液压油缸、支撑液压油缸的伸缸的目标状态数据；

计算处理设备根据目标状态数据与采集到的传感器监测的实时状态数据，得到第二指令，并将第二指令发送至泵站及液压控制设备；

所述泵站及液压控制设备接收所述计算处理设备的第二指令，并根据第二指令控制截桩液压油缸、支撑液压油缸的油路，使截桩液压油缸、支撑液压油缸进行伸缸或缩缸操作，并控制伸缩行程。

6.如权利要求5所述的液压截桩机的人机交互式截桩的施工方法，其特征在于，

所述行走机构采用履带式行走机构，并采用液压马达进行驱动；

所述遥控器中能够设定目标位置并发出行走指令；

所述计算处理设备根据环盘式液压截桩机构的平面位置数据与目标位置数据，计算出液压截桩机行走方向和行走距离，并计算出液压马达的控制指令，第二指令中包含对液压马达的控制指令；所述泵站及液压控制设备根据第二指令中的对液压马达的控制指令对液压马达的油路进行控制。

7.权利要求5所述的液压截桩机的人机交互式截桩的施工方法，其特征在于，

液压油缸座为环状结构，包括第一液压油缸座、第二液压油缸座、第三液压油缸座和锁紧机构；第二液压油缸座的一端、第三液压油缸座的一端分别与第一液压油缸座的两端销接固定；环盘式液压截桩机构还包括两个驱动液压油缸，分别能够使第二液压油缸座、第三液压油缸座绕着销轴作平面转动；

所述位移传感器能够监测所述驱动液压油缸行程，并将实时状态数据传输至所述计算处理设备；当第一指令中包含液压油缸开环或闭合指令时，所述计算处理设备计算出驱动液压油缸的伸长或缩短的距离，第二指令中包含对驱动液压油缸的控制指令；所述泵站及液压控制设备根据第二指令对驱动液压油缸的油路进行控制。

8.一种采用如权利要求1所述的液压截桩机的智能施工控制系统进行截桩机状态仿真展示的方法，其特征在于，包括如下步骤：

传感器采集实时状态数据；

将传感器采集的实时状态数据上传给计算处理设备，计算处理设备通过处理数据建立数学及仿真模型；

计算处理设备将仿真模型传输给遥控器并在屏幕上展示。

通过传感器监测的支撑液压油缸行程、截桩液压油缸行程、施工平面位置、高度位置、开闭环的液压油缸行程、截桩施工实况实时数据；

将传感器监测数据上传给计算处理设备，计算处理设备通过处理数据建立数学及仿真模型；

计算处理设备将模型数据传输给遥控器并在其屏幕上展示。

9.一种采用如权利要求1所述的液压截桩机的智能施工控制系统进行自动化智能截桩的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、调整环盘式液压截桩机构的平面位置：通过行走机构实现液压截桩机在水平面内移动，位置传感器实时监测环盘式液压截桩机构的施工平面位置，使环盘式液压截桩机构的实时位置与目标位置重合；

步骤二、调整环盘式液压截桩机构的高程：通过高程传感器实时监测环盘式液压截桩机构截桩中心的高程位置，计算处理设备比对高程位置与目标高程是否有偏差，如果有偏差，则计算出支撑液压油缸伸缩行程，并向泵站及液压控制设备发送包含支撑液压油缸控制的指令，泵站及液压控制设备根据指令控制支撑液压油缸的油路，使监测环盘式液压截桩机构的高程位置与目标高程相匹配；

步骤三、进行截桩：计算处理设备向泵站及液压控制设备发送包含截桩的指令，泵站及液压控制设备根据指令控制截桩液压油缸的油路，使截桩液压油缸顶推截桩钢钎破断灌注桩混凝土面；

步骤四、截断判定：利用视觉传感器实时监测截桩施工实况，图像数据传输给计算处理设备，计算处理设备通过视觉图像算法分析混凝土裂缝是否完全贯通，判断桩头是否截断，如果判断桩头已截断，则转入步骤五，如果判断桩头未截断则转入步骤三；

步骤五、桩头分离：计算处理设备向泵站及液压控制设备发送包含支撑液压油缸控制的指令，泵站及液压控制设备根据指令控制支撑液压油缸的油路，调高环盘式液压截桩机构的高度，环盘式液压截桩机构托着截断的桩头升高，实现桩头与桩体的分离。

10.权利要求9所述的液压截桩机的人机交互式截桩的施工方法，其特征在于，

所述行走机构采用履带式行走机构，并采用液压马达进行驱动；

液压油缸座为环状结构，包括第一液压油缸座、第二液压油缸座、第三液压油缸座和锁紧机构；第二液压油缸座的一端、第三液压油缸座的一端分别与第一液压油缸座的两端销接固定；环盘式液压截桩机构还包括两个驱动液压油缸，分别能够使第二液压油缸座、第三液压油缸座绕着销轴作平面转动；

步骤一中，所述计算处理设备根据环盘式液压截桩机构的平面位置数据与目标位置数据，计算出液压截桩机行走方向和行走距离，并计算出液压马达的控制指令，并将控制指令发送至所述泵站及液压控制设备，所述泵站及液压控制设备根据控制指令对液压马达的油路进行控制，使液压截桩机行走至目标位置，环盘式液压截桩机构的实时位置与目标位置重合所述液压油缸座初始状态为开环状态，液压油缸座从侧方套住灌注桩桩体；

所述计算处理设备根据位移传感器监测的所述驱动液压油缸的实时行程，以及设定的目标行程，计算出所述驱动液压油缸的控制指令，并将控制指令发送至所述泵站及液压控制设备，所述泵站及液压控制设备根据控制指令对所述驱动液压油缸的油路进行控制，使第二液压油缸座、第三液压油缸座的端部靠近，并通过锁紧机构锁紧。