CN205100258U - 深层水泥搅拌桩施工数据监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种深层水泥搅拌桩施工数据监测装置，包括：模拟量采集器、数字量采集器、流量传感器、电流传感器、压力传感器、倾角传感器、编码器、触摸显示屏；流量传感器、电流传感器、压力传感器、倾角传感器的数据输出端分别与该模拟量采集器的数据输入端相连接，编码器的数据输出端与该数字量采集器的数据输入端相连接，模拟量采集器、数字量采集器的数据输出端分别与触摸显示屏的数据输入端相连接。本实用新型可采集多项制桩参数，并实时、直观的显示出来，便于实时监测施工质量，且测量精度高、测量量程可控，体积小、功耗低，能够满足制桩质量的检测要求。

Description

深层水泥搅拌桩施工数据监测装置

技术领域

本实用新型涉及一种深层水泥搅拌桩施工数据监测装置，属于地基工程施工用监测设备技术领域。

背景技术

在搅拌水泥桩施工过程中，一般使用深层水泥搅拌桩监测设备对工程质量进行监控。随着社会的发展与技术的进步，国家对于工程质量提出了更加严苛的标准，这就要求在制桩过程中，需要实时、精确的监测各项制桩参数，提高桩质量在线检测的效率，为保证施工质量提供依据和指导。

现有的深层水泥搅拌桩监测设备存在以下问题：数据采集器采集路数少，精度低，量程固定，且无法直观、形象的显示监测到的参数数据；能够采集的制桩参数有限，无法满足严格的制桩质量检测要求。

实用新型内容

鉴于上述原因，本实用新型的目的在于提供一种深层水泥搅拌桩施工数据监测装置，能够采集多种制桩参数，并将处理后的参数数据实时、直观的显示出来，且测量量程较宽、精度较高。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种深层水泥搅拌桩施工数据监测装置，包括：

模拟量采集器、数字量采集器、流量传感器、电流传感器、压力传感器、倾角传感器、编码器、触摸显示屏；

该流量传感器、电流传感器、压力传感器、倾角传感器的数据输出端分别与该模拟量采集器的数据输入端相连接，

该编码器的数据输出端与该数字量采集器的数据输入端相连接，

该模拟量采集器、数字量采集器的数据输出端分别与触摸显示屏的数据输入端相连接。

进一步的，

所述模拟量采集器包括ARM处理器、模数转换电路、信号调理电路、多路模拟量差分输入电路、RS485隔离通讯接口电路；所述流量传感器、电流传感器、压力传感器、倾角传感器的两路数据输出端分别通过模拟量差分输入电路、信号调理电路、模数转换电路与该ARM处理器相连接，该ARM处理器通过该RS485隔离通讯接口电路、RS485通讯线缆与所述触摸显示屏相连接。

所述数字量采集器包括ARM处理器、计数/测频电路、可编程数字滤波电路、多路差分输入电路、RS485隔离通讯接口电路；所述编码器的两路数据输出端通过差分输入电路、可编程数字滤波电路、计数/测频电路与该ARM处理器相连接，该ARM处理器通过该RS485隔离通讯接口电路、RS485通讯线缆与所述触摸显示屏相连接。

所述模拟量采集器和数字量采集器还包括用于系统异常时重启系统的看门狗电路，以及用于实现输入电路与ARM处理器之间电气隔离的隔离电路。

所述模拟量采集器的型号为IPAM4017，所述数字量采集器的型号为IPAM7404，所述触摸显示屏的型号为MT8100IE或MT8101IE

本实用新型的优点在于：

1、装置能够自动测量施工深度、水泥浆流量、钻机工作电流、注浆压力、钻孔倾角、转速等多种制桩参数，能够满足一定的制桩质量检测要求；

2、能够直观的显示各项制桩参数数据，便于实时监测施工质量；

3、测量精度较高、测量量程可控，且体积小、功耗低，适用于现场施工场合，同时满足制桩质量的检测要求。

附图说明

图1是本实用新型的组成结构框图。

图2是本实用新型的模拟采集器的组成结构框图。

图3是本实用新型的数字采集器的组成结构框图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是本实用新型的组成结构框图，如图所示，本实用新型公开的深层水泥搅拌桩施工数据监测装置，包括模拟量采集器、数字量采集器、用于测量搅拌桩施工深度的编码器、用于测量水泥浆流量的流量传感器、用于测量钻机工作电流的电流传感器、用于测量注浆压力的压力传感器、用于测量钻孔倾斜度的倾角传感器、触摸显示屏、电源单元等；流量传感器、电流传感器、压力传感器、倾角传感器的数据输出端分别与模拟量采集器的数据输入端相连接，编码器的数据输出端与数字量采集器的数据输入端相连接，模拟量采集器、数字量采集器的数据输出端分别与触摸显示屏的数据输入端相连接，电源单元(220V)用于为模拟量采集器、数字量采集器、触摸显示屏等用电单元供电。

如图2所示，模拟量采集器包括ARM处理器、模数转换电路、信号调理电路、多路模拟量差分输入电路、RS485隔离通讯接口电路、电源电路等；流量传感器、电流传感器、压力传感器的两路差分数据输出端分别两两对应的与模拟量差分输入电路相连接，倾角传感器(XY双向倾角传感器)的X、Y两路数据输出端与模拟量差分输入电路相连接，差分输入信号能够提高共模拟制比，减小长线传输产生的干扰；ARM处理器的I/O端与RS485隔离通讯接口电路相连接，用于通过RS485通讯线缆与触摸显示屏相连接；各传感器输入的模拟信号经信号调理电路进行平滑滤波、增益调整处理后由模数转换电路转换为相应的数字信号，传输给ARM处理器，ARM处理器对采集的各项数据进行处理后，生成各项制桩参数数据，经RS485隔离通讯接口电路传输至触摸显示屏显示出来，显示形式可以是直观的柱状图、曲线图等；模拟量采集器采集的各项制桩参数包括水泥浆流量、钻机的工作电流、注浆压力、钻孔的XY向倾斜角，以及根据流量数据计算得到的段浆量累积量，总注浆量等，

其中，根据流量数据计算段浆量累积量的公式是：

$L_{Dn}={\mathrm{\Σ}}_{n+1}^n(\frac{L_i}{60}\×T_s)+{\mathrm{\Σ}}_n^{n+1}(\frac{L_i}{60}\×T_s)---\left(1\right)$

公式(1)中，L_i是第i次测量的流量值，其单位是L/min，T_s是采样间隔，60表示每分钟60秒，n取整数；表示下钻阶段第n米到n+1米的段浆量累积量，表示提钻阶段第n米到n+1米的段浆量累积量。

计算总注浆量的公式是：

$L_Z={\mathrm{\Σ}}_T^0(\frac{L_{ij}}{60}\×T_s)---\left(2\right)$

公式(2)中，T表示从制桩开始到结束的总时间，L_ij表示第i次第j个流量传感器(分多路注浆时，相应的设置多个流量传感器，可测量各路注浆量及总注浆量)测量的流量值。

如图3所示，数字量采集器包括ARM处理器、计数/测频电路、可编程数字滤波电路、多路差分输入电路、RS485隔离通讯接口电路等；编码器的两路差分数据输出端与两路差分输入电路相连接，ARM处理器的I/O端与RS485隔离通讯接口电路相连接，用于通过RS485通讯线缆与触摸显示屏相连接；编码器采集的转速信号经可编程数字滤波电路进行去干扰处理后，由计数/测频电路测量转速信号的脉冲数，然后输入ARM处理器进行处理后生成位移数据(施工深度)，经RS485隔离通讯接口电路传输至触摸显示屏显示出来。数字量采集器采集的制桩参数包括施工深度，以及根据位移数据计算得到的下钻与提钻速度，其中，根据位移数据计算得到下钻与提钻速度的计算公式是：

$v_i=\frac{S_i-S_{i-1}}{T_s}---\left(3\right)$

公式(3)中，S_i是第i次测量的位移量，S_i-1是第i-1次测量的位移量，T_s是第i次测量与第i-1次测量的时间间隔。

上述的模拟量采集器和数字量采集器还可分别包括看门狗电路、隔离电路等，看门狗电路用于系统异常时重启系统，隔离电路用于实现输入信号与ARM处理器之间的电气隔离，提高采集器的抗干扰能力。

于一具体施工过程中，设置两个钻机，同时两路注浆，相应的，设置两个流量传感器、压力传感器和电流传感器，两个流量传感器、两个压力传感器分别测量两路注浆量和两路注浆压力，两个电流传感器分别测量两个钻机的工作电流。每次制桩结束后，ARM处理器生成以桩号为名的桩信息文件，该桩信息文件包括采集并处理得到的制桩参数，以及桩顶高程、设计桩长、桩坐标等桩属性信息，可供后续分析生成图表、打印报告等操作。

于优选实施例中，模拟量采集器采用型号为IPAM4017的模拟量数据采集器，该模拟量数据采集器具有32位RISCARM处理器、16位AD分辨率，八路模拟量差分输入通道(AIN0±～AIN7±)，两路数字量输出通道，其中，模拟量差分输入通道可以独立设置输入信号的测量范围，电压信号的测量范围为±150mv，±500mv，±1v，±2.5v，±5v，±10v，电流信号的测量范围为±20mA。数字量采集器采用型号为IPAM7404的数字量数据采集器，该数字量数据采集器具有32位RISCARM处理器、两路隔离输入通道(IN2+、IN2-和IN3+、IN3-)、两路非隔离输入通道(EIN0、EIN1)、四路非隔离输出通道。

触摸显示屏采用型号为MT8100IE或MT8101IE的显示屏，该触摸显示屏具有RS485通讯接口、USB接口，具有存储数据、强大的图形工具及灵活的宏指令编程功能；所述RS-485通讯线缆使用双绞线。

以上所述是本实用新型的较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本实用新型的精神和范围的情况下，任何基于本实用新型技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本实用新型保护范围之内。

Claims (5)

1.深层水泥搅拌桩施工数据监测装置，其特征在于，包括：

模拟量采集器、数字量采集器、流量传感器、电流传感器、压力传感器、倾角传感器、编码器、触摸显示屏；

该流量传感器、电流传感器、压力传感器、倾角传感器的数据输出端分别与该模拟量采集器的数据输入端相连接，

该编码器的数据输出端与该数字量采集器的数据输入端相连接，

该模拟量采集器、数字量采集器的数据输出端分别与该触摸显示屏的数据输入端相连接。

2.如权利要求1所述的深层水泥搅拌桩施工数据监测装置，其特征在于，所述模拟量采集器包括ARM处理器、模数转换电路、信号调理电路、多路模拟量差分输入电路、RS485隔离通讯接口电路；所述流量传感器、电流传感器、压力传感器、倾角传感器的两路数据输出端分别通过模拟量差分输入电路、信号调理电路、模数转换电路与该ARM处理器相连接，该ARM处理器通过该RS485隔离通讯接口电路、RS485通讯线缆与所述触摸显示屏相连接。

3.如权利要求1所述的深层水泥搅拌桩施工数据监测装置，其特征在于，所述数字量采集器包括ARM处理器、计数/测频电路、可编程数字滤波电路、多路差分输入电路、RS485隔离通讯接口电路；所述编码器的两路数据输出端通过差分输入电路、可编程数字滤波电路、计数/测频电路与该ARM处理器相连接，该ARM处理器通过该RS485隔离通讯接口电路、RS485通讯线缆与所述触摸显示屏相连接。

4.如权利要求2或3所述的深层水泥搅拌桩施工数据监测装置，其特征在于，所述模拟量采集器和数字量采集器还包括用于系统异常时重启系统的看门狗电路，以及用于实现输入电路与ARM处理器之间电气隔离的隔离电路。

5.如权利要求1所述的深层水泥搅拌桩施工数据监测装置，其特征在于，所述模拟量采集器的型号为IPAM4017，所述数字量采集器的型号为IPAM7404，所述触摸显示屏的型号为MT8100IE或MT8101IE。