CN210368931U

CN210368931U - 一种挤密砂桩在线监控仪

Info

Publication number: CN210368931U
Application number: CN201920689124.3U
Authority: CN
Inventors: 周俊; 汪攀峰; 徐芦军; 张午昀
Original assignee: Zhejiang Zhiwo Lingcheng Technology Co ltd
Current assignee: Zhejiang Zhiwo Lingcheng Technology Co ltd
Priority date: 2019-05-14
Filing date: 2019-05-14
Publication date: 2020-04-21
Anticipated expiration: 2029-05-14

Abstract

本实用新型提供了一种挤密砂桩在线监控仪，包括主控模块、供电模块、显示模块、填料量计算模块、通信模块、定位模块和采集通道；所述供电模块连接到所述主控模块、显示模块、填料量计算模块、通信模块和定位模块；所述填料量计算模块通过所述采集通道连接到所述主控模块，将填料信息发送至所述主控模块；所述主控模块连接到所述显示模块，所述主控模块根据所述填料信息控制所述显示模块显示；所述定位模块对所述挤密砂桩进行定位并连接到所述主控模块，将所述定位信息发送至所述主控模块；所述主控模块通过所述通信模块与服务器或者挤密砂桩控制柜通信。本实用新型能够在施工过程中，监控填料信息，实现数据的可监控性。

Description

一种挤密砂桩在线监控仪

技术领域

本实用新型属于施工技术领域，特别涉及一种挤密砂桩在线监控仪。

背景技术

挤密砂桩是软弱地基处理的常用方法。具有提高地基承载力、减少沉降、防止振动液化等作用。其原理是通过冲击或振动等方法将钢管按一定间距沉入地基土中挤压成孔，然后边拔管边向管内灌砂并振捣密实而成的砂质柱体，对整体地基起到挤密压实的作用。

现有技术具有以下缺点：1.目前的挤密砂桩施工系统，只能够进行施工作业操作，不具备对施工过程的实时在线监控和施工历史数据的保存追溯等功能；在作业工程中，存在操作全凭施工员经验和责任心，工程管理单位监管难度大的问题。2.目前砂桩施工设备，存在配套的电气控制柜距离桩机驾驶室距离远，需要两地操作的不便，给砂桩施工效率造成了影响。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种挤密砂桩在线监控仪，能够在挤密砂桩施工过程中，监控填料信息，实现数据的可监控性。具体采用的技术方案如下：

一种挤密砂桩在线监控仪，包括主控模块、供电模块、显示模块、填料量计算模块、通信模块、定位模块和采集通道；

所述供电模块连接到所述主控模块、显示模块、填料量计算模块、通信模块和定位模块；

所述填料量计算模块通过所述采集通道连接到所述主控模块，将填料信息发送至所述主控模块；所述主控模块连接到所述显示模块，所述主控模块根据所述填料信息控制所述显示模块显示；所述定位模块对所述挤密砂桩进行定位并连接到所述主控模块，将所述定位信息发送至所述主控模块；所述主控模块通过所述通信模块与服务器或者挤密砂桩控制柜通信。

可选的，所述填料量计算模块包括无线吊钩秤或者砂面仪。

可选的，所述无线吊钩秤包括RS485无线吊钩秤电路；

所述RS485无线吊钩秤电路包括ADM2587芯片；所述ADM2587的VCC端通过第一电容连接到GND1端；所述ADM2587的VIN端和VOUT端相连后再通过第二电容连接到GND2端；所述ADM2587的RE/和DE端相连后通过第一电阻连接到所述GND1端；所述ADM2587的TXD端通过第二电阻连接到VCC端；所述ADM2587的A、B端分别连接到Y、Z端，所述Y端通过第三电阻连接到VIN端，所述B端通过第四电阻连接到GND2端；所述GND2端通过第三电容连接到GND1端；所述A、B端分别通过保护器件连接到所述GND2端。

可选的，所述保护器件包括1SMB12CAT3G。

可选的，还包括电流互感器、电压变送器、深度编码器或者压力传感器，所述电流互感器、电压变送器、深度编码器或者压力传感器通过所述采集通道连接到所述主控模块。

可选的，所述通信模块包括第一通信单元和第二通信单元，所述第一通信单元与所述服务器通信连接；所述第二通信单元与所述挤密砂桩控制柜通信连接。

可选的，所述第一通信单元包括LTE通信单元，所述LTE通信单元包括多星座GNSS接收机；所述第二通信单元包括LORA通信单元。

可选的，所述供电模块包括电源电路，所述电源电路包括隔离变压器和双路开关电源，其中一路所述开关电源连接到所述主控模块，另一路所述开关电源连接到所述填料量计算模块。

可选的，所述主控模块包括主控板卡，所述主控板卡包括EEPROM、flash或者RTC处理器，包含16路模拟量的采集输入、2路模拟量的控制输出、8路开关量的采集输入、6路开关量的采集输出、2路频率信号的采集输入的采集模块；包含RS232串行接口、RS485串行接口、RJ45以太网接口以及USB3.0串行通信总线的有线通信接口。

本实用新型提供的一种挤密砂桩在线监控仪，包括主控模块11、供电模块12、显示模块13、填料量计算模块14、通信模块15、定位模块16和采集通道17；能够实时监测填料信息，并实现与服务器或者挤密砂桩控制柜的通信功能，让施工员在施工过程中能实时掌握施工状态。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明。本实用新型的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本申请一实施例提供的挤密砂桩在线监控仪模块框图；

图2为本申请另一实施例提供的挤密砂桩在线监控仪模块框图；

图3为本申请一实施例提供的主板板卡的模块示意图；

图4为本申请一实施例提供的RS485无线吊钩秤电路的电路示意图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

本申请实施例提供了一种挤密砂桩在线监控仪，如图1所示，一种挤密砂桩在线监控仪，包括主控模块11、供电模块12、显示模块13、填料量计算模块14、通信模块15、定位模块16和采集通道17；

供电模块12连接到主控模块11、显示模块13、填料量计算模块14、通信模块15和定位模块16；

填料量计算模块14通过采集通道17连接到所述主控模块，将填料信息发送至主控模块11；主控模块11连接到显示模块13，主控模块11根据所述填料信息控制显示模块13显示；定位模块16对挤密砂桩进行定位并连接到主控模块11，将定位信息发送至主控模块11；主控模块11通过通信模块15与服务器或者挤密砂桩控制柜通信。

在一个实施例中，如图2所示，填料量计算模块14包括无线吊钩秤141或者砂面仪142。无线吊钩秤其物理实现形式是依靠桩机设备上加装的无线吊钩秤对填料量进行称重，其接收机通过RS485通信形式连接监控仪主机，实现填料重量的采集工作。砂面仪物理实现形式是依靠桩机设备上加装的砂面仪对料筒砂面高度进行实时测量，其高度的减少量即为下放砂石的体积量，其接收机通过RS485通信形式连接监控仪主机，并通过密度换算的方式。将料筒砂料的减少体积，乘以砂料标定密度，折算成填料重量，实现填料重量的采集工作。砂面仪通过RF无线方式与接收机通信，其接收机再通过RS485通信形式连接监控仪主机，实现数据链路的贯通。

进一步的，所述无线吊钩秤可以包括RS485无线吊钩秤电路；如图4所示，在一个实施例中所述RS485无线吊钩秤电路包括ADM2587芯片；所述ADM2587的VCC端通过第一电容C1连接到GND1端；ADM2587的VIN端和VOUT端相连后再通过第二电容C2连接到GND2端；所述ADM2587的RE/和DE端相连后通过第一电阻R1连接到所述GND1端；所述ADM2587的TXD端通过第二电阻R2连接到VCC端；所述ADM2587的A端、B端分别连接到Y端、Z端，所述Y端通过第三电阻R3连接到VIN端，所述B端通过第四电阻R4连接到GND2端；所述GND2端通过第三电容C3连接到GND1端；所述A端、B端分别通过保护器件连接到所述GND2端。进一步的，本实施例中，所述保护器件包括1SMB12CAT3G。

如图2所示，在一个实施例中挤密砂桩在线监控仪还可以包括电流互感器18、电压变送器19、深度编码器20或者压力传感器21，电流互感器18、电压变送器19、深度编码器20或者压力传感器21通过采集通道17连接到主控模块11。这些传感器可以均采用DC24V供电系统，标准的4-20ma输入、频率输出等接口。本实施例中，该监控仪能够实时采集搅拌桩施工过程中各大关键施工数据，包括：桩深度、紧密电流、填料量、空压机压力、泵机压力、实时地理位置信息等，还能够实时统计分析出工艺参数，包括：桩长、反差次数、反差深度等施工数据动态曲线。能够智能控制施工，同时还会控制记录仪会根据施工中当前的分析数据，并依据设计参数指导施工，且还能够实时将记录参数，统计参数通过无线网络发送至物联网平台，实现远程施工管理监督、历史数据统计存储的功能。

进一步的，通信模块15包括第一通信单元和第二通信单元，第一通信单元与服务器通信连接；第二通信单元与制浆控制柜通信连接。在一个具体实施例中，如图2所示，第一通信单元包括LTE通信单元151，LTE通信单元151包括多星座GNSS接收机；第二通信单元包括LORA通信单元152。其中，LTE(Long TermEvolution，长期演进)是由3GPP(The 3rdGeneration Partnership Project，第三代合作伙伴计划)组织制定的UMTS(UniversalMobile TelecommunicationsSystem，通用移动通信系统)技术标准的长期演进，于2004年12月在3GPP多伦多会议上正式立项并启动。LTE系统引入了OFDM(OrthogonalFrequencyDivision Multiplexing，正交频分复用)和MIMO(Multi-Input&Multi-Output，多输入多输出)等关键技术，显著增加了频谱效率和数据传输速率(20M带宽2X2MIMO在64QAM情况下，理论下行最大传输速率为201Mbps，除去信令开销后大概为150Mbps，但根据实际组网以及终端能力限制，一般认为下行峰值速率为100Mbps，上行为50Mbps)，并支持多种带宽分配：1.4MHz，3MHz，5MHz，10MHz，15MHz和20MHz等。LoRa是LPWAN通信技术中的一种，是美国Semtech公司采用和推广的一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案。GNSS系统——GNSS是Global Navigation Satellite System的缩写。本实施例中，LTE通信单元主要实现监控仪和服务器主站进行无线通信的功能，具体可采用Quectel公司EC20模块作为核心，可采用LTE 3GPP Rel.11技术，支持最大下行速率150Mbps和最大上行速率50Mbps；而且模块集成多星座GNSS接收机，满足不同环境下对快速、精准定位的需求，通过LTE-4G能够通过4G网络上报数据至服务器，实现数据实时上传，数据存储，追溯有保障。LORA通信单元主要实现的是挤密砂桩监控仪与控制柜的无线通信功能，采用LORA技术具有低功耗，通信距离远，无通信资费的优势，具体可采用Lierda公司的SD4RF-2F717N30作为核心，其内部基于SEMTECH射频集成芯片SX127X的射频模块，是一款高性能物联网无线收发器，其特殊的LoRa调试方式可大大增加通信距离，可广泛应用于各种场合的短距离物联网无线通信领域，具有体积小、功耗低、传输距离远、抗干扰能力强等优势；工作频段：401-510；通信有限距离达5km@250bps。通过GNSS(GPS+北斗)定位功能实现挤密砂桩的定位，保证桩号与设计的对应和校对。

进一步的，所述供电模块包括电源电路，所述电源电路包括隔离变压器和双路开关电源，其中一路所述开关电源连接到所述主控模块，另一路所述开关电源连接到所述调料量计算模块或者图2所示的其它传感器。在一个实施例中，主机采用220V电压的市供交流电供电，其电路设计采用了隔离变压器、双路开关电源串联的形式，最终输出给控制系统双路隔离的24V直流电源。其中隔离变压器在电源系统中起到了低通滤波器的作用，能有效隔离施工作业环境下电源扰动，保护主机。双路开关电源具备110v-240v的宽电压输入范围，隔离的双路24v直流输出，能够将主控系统的系统电源和传感器电路电源隔离，从而提高采用精度。

进一步的，如图3所示，主控模块包括主控板卡，所述主控板卡包括EEPROM、flash或者RTC处理器，包含16路模拟量的采集输入、2路模拟量的控制输出、8路开关量的采集输入、6路开关量的采集输出、2路频率信号的采集输入的采集模块；包含RS232串行接口、RS485串行接口、RJ45以太网接口以及USB3.0串行通信总线的有线通信接口；主控板卡上的MCU可以采用NXP-LPC1768。该主控板卡11具有丰富采集口线(16路模拟量的采集输入、2路模拟量的控制输出、8路开关量的采集输入、6路开关量的采集输出、2路频率信号的采集输入的采集模块)，支持各型号的桩机类型，包括单头、双头、三头等市面所有型号。

在上述实施例中，通过显示模块实现人机交互显示，可以采用了组态架构的触摸屏电脑实现，其优势特点是触摸输入方式便捷，画面可定制程度好，具有优秀的处理运算能力，能够兼容市场上大多数产品。组态软件的设计上，结合了挤密砂桩监控数据的显示，web主站上工程管理信息的下发，施工统计分析的数据显示，施工操作的输入等等功能。

本申请提供的挤密砂桩在线监控仪具有如下优点：

1.先进的控制板卡设计：包含了16路模拟量的采集输入、2路模拟量的控制输出、8路开关量的采集输入、6路开关量的采集输出、2路频率信号的采集输入的采集模块；包含了RS232串行接口、RS485串行接口、RJ45以太网接口以及USB3.0串行通信总线的有限通信接口；包含了LTE、LORA两部分的无线通信接口。

2.组态架构的人机交互界面。人机交互界面的设计基于了组态工业触摸屏电脑，有可靠性高、处理性能高、定制方便、交互方式便捷的优势。独立于控制板卡，使系统的模块化更彻底，提供整体系统可靠性。

3.能够根据不同桩机类型实现填料量的测量计算工作。

本申请提供的挤密砂桩在线监控器及其方法具有挤密砂桩施工记录功能；该功能主要实现对桩机施工作业中，所有实时的施工参数的采集统计功能，完整的记录整个桩机施工作业参数，以供施工单位，检查单位，业主单位进行检验检测，存储归档，历史追溯。

以上，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上而顺畅地实施本实用新型；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本实用新型的等效实施例；同时,凡依据本实用新型的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本实用新型的技术方案的保护范围之内。

Claims

1.一种挤密砂桩在线监控仪，其特征在于，包括主控模块、供电模块、显示模块、填料量计算模块、通信模块、定位模块和采集通道；

所述填料量计算模块通过所述采集通道连接到所述主控模块，将填料信息发送至所述主控模块；所述主控模块连接到所述显示模块，所述主控模块根据所述填料信息控制所述显示模块显示；所述定位模块对所述挤密砂桩进行定位并连接到所述主控模块，将定位信息发送至所述主控模块；所述主控模块通过所述通信模块与服务器或者挤密砂桩控制柜通信。

2.如权利要求1所述的一种挤密砂桩在线监控仪，其特征在于，所述填料量计算模块包括无线吊钩秤或者砂面仪。

3.如权利要求2所述的一种挤密砂桩在线监控仪，其特征在于，所述无线吊钩秤包括RS485无线吊钩秤电路；

所述RS485无线吊钩秤电路包括ADM2587芯片；所述ADM2587的VCC端通过第一电容连接到GND1端；所述ADM2587的VIN端和VOUT端相连后再通过第二电容连接到GND2端；所述ADM2587的RE/和DE端相连后通过第一电阻连接到所述GND1端；所述ADM2587的TXD端通过第二电阻连接到VCC端；所述ADM2587的A端、B端分别连接到Y端、Z端，所述Y端通过第三电阻连接到VIN端，所述B端通过第四电阻连接到GND2端；所述GND2端通过第三电容连接到GND1端；所述A端、B端分别通过保护器件连接到所述GND2端。

4.如权利要求3所述的一种挤密砂桩在线监控仪，其特征在于，所述保护器件包括1SMB12CAT3G。

5.如权利要求4所述的一种挤密砂桩在线监控仪，其特征在于，还包括电流互感器、电压变送器、深度编码器或者压力传感器，所述电流互感器、电压变送器、深度编码器或者压力传感器通过所述采集通道连接到所述主控模块。

6.如权利要求5所述的一种挤密砂桩在线监控仪，其特征在于，所述通信模块包括第一通信单元和第二通信单元，所述第一通信单元与所述服务器通信连接；所述第二通信单元与所述挤密砂桩控制柜通信连接。

7.如权利要求6所述的一种挤密砂桩在线监控仪，其特征在于，所述第一通信单元包括LTE通信单元，所述LTE通信单元包括多星座GNSS接收机；所述第二通信单元包括LORA通信单元。

8.如权利要求1所述的一种挤密砂桩在线监控仪，其特征在于，所述供电模块包括电源电路，所述电源电路包括隔离变压器和双路开关电源，其中一路所述开关电源连接到所述主控模块，另一路所述开关电源连接到所述填料量计算模块。

9.如权利要求1所述的一种挤密砂桩在线监控仪，其特征在于，所述主控模块包括主控板卡，所述主控板卡包括EEPROM、flash或者RTC处理器，包含16路模拟量的采集输入、2路模拟量的控制输出、8路开关量的采集输入、6路开关量的采集输出、2路频率信号的采集输入的采集模块；包含RS232串行接口、RS485串行接口、RJ45以太网接口以及USB3.0串行通信总线的有线通信接口。