CN211201177U - 一种现浇混凝土的监控系统 - Google Patents

Abstract

一种现浇混凝土的监控系统，涉及混凝土浇筑技术领域，包括终端设备、控制器和若干个拉力监测组件，所述拉力监测组件与拉条一一对应，并且所述拉力监测组件设置在所述拉条的其中一个端部，所述拉力监测组件均与控制器数据通讯连通，所述控制器与终端设备数据通讯联通。本实用新型在拉条的螺母端安装拉力检测装置，通过处理器将检测数据传至终端设备，远程显示钢模板浇筑过程中拉条的受力情况，根据拉条受力情况精准控制浇筑速度，安全有效的提高浇筑速度，同时保证施工安全。

Description

一种现浇混凝土的监控系统

技术领域

本实用新型涉及混凝土浇筑技术领域，具体涉及一种现浇混凝土的监控系统。

背景技术

目前在中国，钢筋混凝土为应用最多的一种结构形式，占总数的绝大多数，同时也是世界上使用钢筋混凝土结构最多的地区，混凝土浇筑时钢模板的应用非常广泛，大型钢模板的出现是高大型混凝土结构一次浇筑成型成为可能，例如箱梁、水电站、航道重力式挡墙、船闸闸室墙、船坞等。目前的大型钢模板均是使用型钢做背撑、钢板做面板，通过对穿拉条(拉条选用圆钢或螺纹钢)抵消混凝土浇筑时对钢模板的侧压力，因此拉条上螺母连接处为钢模板的薄弱点。

使用钢模板浇筑高大型混凝土结构时的钢模板的稳定性问题一直是困扰施工的一个难题，在模板设计阶段已经对模板的刚度、拉条强度及整体稳定性进行验算，但是在钢模板设计验算过程中一个重要的假设前提是：假设拉条均衡受力；但是，在实际浇筑施工过程中仍然常常出现拉条断裂、钢模板胀模等事故，因此为了提高浇筑的质量，施工的工艺过程是由有经验的工人负责看管模板，并控制混凝土的浇筑速度，但是由于人为控制存在很多不确定因素，直接导致两种结果：

一、浇筑速度控制过于保守，即浇筑速度较慢，此种方法虽然提高了模板在浇筑时的安全性，但是效率低，造成大量的人力、物力的浪费；

二、浇筑速度较快，导致拉条松紧不一，容易使个别拉条应力集中而崩裂，从而引起连锁反应造成“炸模”事故，即钢模板崩裂，危险性极高；此外，对于高大型混凝土结构来说，一旦出现“爆模”事故，其经济损失巨大，且及易造成人员伤亡。

实用新型内容

为了解决上述现有技术的问题，本实用新型提供一种现浇混凝土的监控系统，在拉条的螺母端安装拉力检测装置，通过处理器将检测数据传至终端设备，远程显示钢模板浇筑过程中拉条的受力情况，根据拉条受力情况精准控制浇筑速度，安全有效的提高浇筑速度，同时保证施工安全。

本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：一种现浇混凝土的监控系统，包括终端设备、控制器和若干个拉力监测组件，所述拉力监测组件与拉条一一对应设置，并且所述拉力监测组件设置在所述拉条的其中一个端部，所述拉力监测组件均与控制器数据通讯连通，所述控制器与终端设备数据通讯联通。

优选的，所述拉力监测组件包括压力变送器和圆环型的压力传感器，所述压力传感器的压力检测面为端面，所述压力传感器套在所述拉条上并且其位于所述钢模板的外侧，并用螺母旋紧在所述拉条上固定；所述压力传感器的输出端与所述压力变送器的输入端通过信号线通讯连通，所述压力变送器的输出端与所述控制器的输入端数据通讯连通。

优选的，在所述压力传感器的两端面处分别压紧安装有压板，所述压板套在所述拉条上。

优选的，所述控制器的输出端接有无线发送器，所述终端设备上接有无线接收器，所述控制器与所述终端设备之间为无线传输。

优选的，所述控制器为集成电路板并且可拆卸的安装在所述钢模板上端的台阶上，所有的所述压力传感器的监测信号传输至所述集成电路板上。

优选的，所有的所述压力传感器均安装在所述拉条相同的一端。

优选的，所述控制器为单片机。

监控系统在安装前，需要先对压力传感器进行校准以及连接实验：

将压力传感器依次放置在实验室内的压力机上试压，并将压力传感器连接的压力变送器连接至控制器，通过控制器的无线发射功能，将数据传送至终端设备，将终端设备的显示数据与压力机的数据进行匹配校核。

此外，在终端设备上设置压力安全值、压力临界值和压力警戒值，并且压力安全值＜压力临界值＜压力警戒值，该压力安全值为拉条受拉力大小的正常安全值范围的上限，该压力临界值为拉条受力大小的调节安全值，该压力警戒值为拉条受拉力大小的最大安全值，通过压力机校验压力传感器达到压力临界值和压力警戒值时终端设备是否发出触发警报，压力传感器传输至终端设备上的压力数据转化成瞬时数值，该瞬时数值即为拉条受力值，终端设备的显示屏显示瞬时数值的方式为图表视图，横坐标为拉条点位，竖坐标为拉条拉力值。

一种带有现浇混凝土监控系统的浇筑方法，包括以下步骤：

步骤一：安装钢模板，对穿安装拉条，并在拉条上安装压力传感器；

步骤二：在终端设备上设置压力安全值F₃、压力临界值F₂和压力警戒值F₁；

步骤三：依据终端设备上显示的瞬时数值，调节拉条的受力，使每根拉条的瞬时数值相同；

步骤四：安装完成后，浇筑混凝土，浇筑过程中，拉条上的压力传感器时时将压力数据经过监控系统传输，转换为瞬时数值并记录在显示器上，并在所有拉条节点的瞬时数值中时时监控并读取最高值F_max经终端设备数据处理，将F_max与压力安全值F₃、压力临界值F₂和压力警戒值F₁做比较：

若F_max≥F₁，则采取措施一；

若F₁＞F_max≥F₂，则采取措施二；

若F₂＞F_max≥F₃，则采取措施三；

若F_max＜F₃，则采取措施四；

其中，采取相应的措施一、措施二、措施三和措施四具体为：

措施一：施工现场停止浇筑，将对应F_max的拉条放松，并加固钢模板，直至F_max低于F₃；

措施二：将浇筑混凝土的速度降低，将对应F_max的拉条放松，直至F_max低于F₃；

措施三：浇筑混凝土速度不变，将对应F_max的拉条放松，直至F_max低于F₃；

措施四：正常浇筑；

步骤五：混凝土浇筑完成并进行养护，之后拆除钢模板和压力传感器。

本实用新型所具有的的优点包括：(1)在每根拉条上均安装压力传感器，并将压力传感器测得的压力数据通过压力变送器传输至控制器，控制器再将数据无线传输至终端设备上，能够实现远程监控钢模板浇筑过程中拉条的受力情况，并能及时调整拉条的受拉状态，根据拉条受力情况精准控制浇筑速度，有效的避免在浇筑过程中拉条“松紧不一”导致拉条不均衡受力而造成的拉条断裂、模板变形、甚至“炸模”等事故，提高浇筑的效率，缩短整体工期，节约人工、机械的投入费用；此外，该监控系统中设置有拉条的最大警戒值，能够精确的了解薄弱受力点的受力情况且具备报警功能，避免人为控制浇筑速度过快造成事故，因此大大提高了混凝土浇筑的安全性；(2)本实用新型采用无线设备传送数据，不受场地限制，并且压力传感器分别单独传输数据，并且将数据集中传输至控制器，数据收集及发射装置均固定在钢模板上，施工时安装方便。

附图说明

图1是本实用新型实施例中监控系统的工作流程图。

图2是本实用新型实施例中监控系统的模块结构框图。

图3是本实用新型实施例中现浇混凝土的钢模板的结构示意图。

图4是本实用新型实施例中对应图2中的A处的结构示意图。

图5是本实用新型实施例中的控制器安装位置的结构示意图。

其中，在附图中相同的部件用相同的附图标记；附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本实用新型。

实施例

一种现浇混凝土的监控系统，安装完成的钢模板1和若干条对穿固定安装在钢模板1上拉条2，每根所述拉条2的两端均用螺母3旋紧连接，在所述拉条2的其中一个端部均设置有拉力监测组件，所述拉力监测组件包括压力变送器和圆环型的压力传感器4，在本实施例中，压力传感器4选用型号为WTP218ZA-30T环形压力传感器，所述压力传感器4的压力检测面为端面，所述压力传感器4套在所述拉条2上并且其位于所述钢模板1的外侧，在压力传感器4的两端面处分别套上压板5，并用所述螺母3旋紧在所述拉条2上固定，压板5能使压力传感器4的感压面压紧受力均匀，达到提高检测精度的目的；所述压力传感器4的输出端与所述压力变送器的输入端通过信号线通讯连通，所述压力变送器的输出端与控制器7的输入端数据通讯连通，为了安装和拆卸的方便，所有的所述压力传感器4均安装在所述拉条2相同的一端，即所有的压力传感器4均位于相同的钢模板1的外侧。

所述控制器7为集成电路板，并且可拆卸的安装在所述钢模板1上端的台阶6上，钢模板1上端的台阶6作用是在浇筑时供作业人员站立以及防置工具使用，同时控制器7通过螺栓安装在该台阶6上，方便作业人员的维护，所有的所述压力传感器4的监测信号经由压力变送器并行传输至所述集成电路板上，该集成电路板选择型号为STC15W单片机。

在控制器7的输出端接有无线发送器，在终端设备上接有无线接收器，使得所述控制器7与所述终端设备之间的信号传输为无线传输，在本实施例中，终端设备为电脑，其无线传输协议采用Zigbee无线传输，在其他的一些实施例中，还可以采用wifi或WiDi技术无线传输。

本实用新型的实施例提供一种带有现浇混凝土监控系统的浇筑方法，该方法应用在航道项目中，其中该航道项目有大型重力式墙90块，每块重力式墙的现浇混凝土体积约500立方米，浇筑模板全部采用整体钢模板1施工，其中钢模板1高8.21米，长15米，前后模板由20#精轧螺纹钢作为拉条2连接。

监控系统在安装前，需要先对压力传感器4进行校准以及连接实验：

将压力传感器4依次放置在实验室内的压力机上试压，并将压力传感器4连接的压力变送器连接至控制器7，通过控制器7的无线发射功能，将数据传送至终端设备，将终端设备的显示数据与压力机的数据进行匹配校核，每个压力传感器4分别对应终端设备上的一个节点数据显示，在校准过程中，对压力传感器4进行标记，确保终端设备的节点数据对应准确。

此外，在终端设备上设置压力安全值F₃、压力临界值F₂和压力警戒值F₁，并且压力安全值＜压力临界值＜压力警戒值，该压力安全值为拉条2受拉力大小的正常安全值范围的上限，该压力临界值为拉条2受力大小的调节安全值，该压力警戒值为拉条2受拉力大小的最大安全值，通过压力机校验压力传感器4达到压力临界值和压力警戒值时终端设备是否发出触发警报，压力传感器4传输至终端设备上的压力数据转化成瞬时数值，该瞬时数值即为拉条受力值，终端设备的显示屏显示瞬时数值的方式为图表视图，横坐标为拉条点位，竖坐标为拉条拉力值。

在浇筑混凝土过程中依据监控系统的数据采取的具体浇筑方法为：

步骤一：安装钢模板1，对穿安装拉条2，并在拉条2上安装压力传感器4，旋紧螺母3；

步骤二：在终端设备上设置压力安全值F₃、压力临界值F₂和压力警戒值F₁；

步骤三：依据终端设备上显示的瞬时数值，调节拉条2的受力，使每根拉条2的瞬时数值相同；

步骤四：安装完成后，浇筑混凝土，浇筑过程中，拉条2上的压力传感器4时时将压力数据经过监控系统传输，转换为瞬时数值并记录在显示器上，并在所有拉条节点的瞬时数值中时时监控并读取最高值F_max经终端设备数据处理，将F_max与压力安全值F₃、压力临界值F₂和压力警戒值F₁做比较：

若F_max≥F₁，则采取措施一；

若F₁＞F_max≥F₂，则采取措施二；

若F₂＞F_max≥F₃，则采取措施三；

若F_max＜F₃，则采取措施四；

其中，采取相应的措施一、措施二、措施三和措施四具体为：

措施一、施工现场停止浇筑，将对应F_max的拉条2通过转动螺母3放松，并加固钢模板1，直至F_max低于F₃；

措施二、将浇筑混凝土的速度降低，将对应F_max的拉条2通过转动螺母3放松，直至F_max低于F₃；

措施三、浇筑混凝土速度不变，将对应F_max的拉条2通过转动螺母3放松，直至F_max低于F₃；

措施四、正常浇筑；

步骤五：混凝土浇筑完成并进行养护，之后拆除钢模板1和压力传感器4。

在该航道项目中，选取5块重力式墙保持传统人为控制浇筑速度，5块重力式墙采用依据本实用新型监控系统控制浇筑速度，其结果为：传统人为控制浇筑速度的浇筑时间平均约为19小时，依据本实用新型监控系统控制浇筑速度的浇筑时间平均约为12小时；

因此，在其余80块重力式墙均采用依据本实用新型监控系统控制浇筑速度的方法施工，为整个巷道项目中重力式墙浇筑时间节省约560小时，即约70工时(每个工时按8小时标准制)，其浇筑效率有极大的提高；此外，在该航道项目中，其节约成本计算为：70工时*150元/工时+28万/月*2个月(拌合站设备费用)+15万(管理费及其他措施费)＝72.05万元，因此，本实用新型的开发应用直接带来经济效益约72.05万元，如能应用与其他高大钢模板1的施工，其经济收益更为可观。

本实用新型实施例所具有的的优点包括：(1)在每根拉条2上均安装压力传感器4，并将压力传感器4测得的压力数据通过压力变送器传输至控制器7，控制器7再将数据无线传输至终端设备上，能够实现远程监控钢模板1浇筑过程中拉条2的受力情况，并能及时调整拉条2的受拉状态，根据拉条2受力情况精准控制浇筑速度，有效的避免在浇筑过程中拉条2“松紧不一”导致拉条2不均衡受力而造成的拉条2断裂、模板变形、甚至“炸模”等事故，提高浇筑的效率，缩短整体工期，节约人工、机械的投入费用；此外，该监控系统中设置有拉条2的最大警戒值，能够精确的了解薄弱受力点的受力情况且具备报警功能，避免人为控制浇筑速度过快造成事故，因此大大提高了混凝土浇筑的安全性；(2)本实用新型实施例采用无线设备传送数据，不受场地限制，并且压力传感器4分别单独传输数据，并且将数据集中传输至控制器7，数据收集及发射装置均固定在钢模板1上，施工时安装方便。

本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

以上参考了优选实施例对本实用新型进行了描述，但本实用新型的保护范围并不限制于此，任何落入权利要求的范围内的所有技术方案均在本实用新型的保护范围内。在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。

Claims (7)

1.一种现浇混凝土的监控系统，其特征在于，包括终端设备、控制器(7)和若干个拉力监测组件，所述拉力监测组件与拉条(2)一一对应，并且所述拉力监测组件设置在所述拉条(2)的其中一个端部，所述拉力监测组件均与控制器(7)数据通讯连通，所述控制器(7)与终端设备数据通讯联通。

2.根据权利要求1所述的现浇混凝土的监控系统，其特征在于，所述拉力监测组件包括压力变送器和圆环型的压力传感器(4)，所述压力传感器(4)的压力检测面为端面，所述压力传感器(4)套在所述拉条(2)上并且其位于钢模板(1)的外侧，并用螺母(3)旋紧在所述拉条(2)上固定；所述压力传感器(4)的输出端与所述压力变送器的输入端通过信号线通讯连通，所述压力变送器的输出端与所述控制器(7)的输入端数据通讯连通。

3.根据权利要求2所述的现浇混凝土的监控系统，其特征在于，在所述压力传感器(4)的两端面处分别压紧安装有压板(5)，所述压板(5)套在所述拉条(2)上。

4.根据权利要求2所述的现浇混凝土的监控系统，其特征在于，所述控制器(7)的输出端接有无线发送器，所述终端设备上接有无线接收器，所述控制器(7)与所述终端设备之间为无线传输。

5.根据权利要求4所述的现浇混凝土的监控系统，其特征在于，所述控制器(7)为集成电路板并且可拆卸的安装在所述钢模板(1)上端的台阶(6)上，所有的所述压力传感器(4)的监测信号传输至所述集成电路板上。

6.根据权利要求3所述的现浇混凝土的监控系统，其特征在于，所有的所述压力传感器(4)均安装在所述拉条(2)相同的一端。

7.根据权利要求5所述的现浇混凝土的监控系统，其特征在于，所述控制器(7)为单片机。

Images