CN219066149U - 一种基于编码器和rfid的混凝土振捣定位监测装置 - Google Patents

Abstract

一种基于编码器和RFID的混凝土振捣定位监测装置，属于土木工程施工建造领域。为了解决现有安装传感器的振捣棒限制了其在混凝土中的插入深度，故不适用于高度方向较深的土木工程结构的混凝土振捣施工。本实用新型包括编码器拉线位移计、拉绳、支架板、射频识别读取器和贴片式RFID标签；支架板套在振捣棒外，并沿着振捣棒的轴线方向上下移动；编码器拉线位移计和射频识别读取器分别安装在支架板的上板面上，拉绳的一端连接在编码器拉线位移计上，另一端穿过支架板并连接在振捣棒上；贴片式RFID标签贴在振捣点处。本实用新型主要用于混凝土的振捣。

Description

一种基于编码器和RFID的混凝土振捣定位监测装置

技术领域

本实用新型属于土木工程施工建造领域，尤其涉及一种基于编码器和RFID的混凝土振捣定位监测装置。

背景技术

手持式混凝土振捣棒在工程建造中应用广泛，振捣棒插入混凝土内部将混凝土振捣密实，通过振捣排出刚浇筑的混凝土中的气泡，因此，混凝土振捣对混凝土结构的最终质量和耐久性有直接的影响。GB 50666—2011《混凝土结构工程施工规范》中，对混凝土振捣的位置、振捣的深度和时间都有严格的要求。然而，在实际工程中，混凝土振捣施工属于典型的隐蔽工程施工，混凝土内部的振捣情况无法直接观测，振捣施工的质量极大程度取决于施工人员的经验和责任心，而且施工质量缺乏相关的手段和方法进行及时的检验和核查，因此增加了混凝土质量的离散性和潜在的质量风险。通过数字化的技术方法，对混凝土振捣施工的水平位置和深度进行实时的监测，确保混凝土振捣施工的操作符合国家施工规范的要求，是目前混凝土振捣施工领域研究的一大热点。

目前，实现对混凝土振捣棒的数字化监测主要有两种途径，一种是在振捣施工人员身体各个关键位置安装人体定位传感器，通过人体运动模型判断振捣棒位置；另一种是在振捣工具上安装压力传感器、卫星定位模块、超宽频天线、红外超声波测距探头、倾角传感器等，直接监测振捣棒位置。为了确保传感器正常工作和良好的信号传输，故定位和测深传感器不能没入混凝土中，限制了安装有传感器的振捣棒在混凝土中的最大插入深度，故已有的振捣数字化方法仅适用于梁板、路面等水平面积较大、高度较小的土木工程结构的混凝土振捣，而不适用于大型混凝土柱、钢管混凝土组合柱、混凝土墙、砌块砌体墙等在高度方向较为深的土木工程结构的混凝土振捣施工。如中国专利“CN211577931U”公开的“一种模板外置射频识别标签定位振捣系统”，其仅能实现振捣棒的水平位置的定位，而无法测量出振捣棒的插入深度，也无法用于高度方向较深的土木工程结构的混凝土振捣施工的监测。

实用新型内容

本实用新型需要解决的技术问题是：现有安装传感器的振捣棒限制了其在混凝土中的最大插入深度，故不适用于在高度方向较深的土木工程结构的混凝土振捣施工；进而提供一种基于编码器和RFID的混凝土振捣定位监测装置。

本实用新型为解决上述技术问题采用的技术方案是：

一种基于编码器和RFID的混凝土振捣定位监测装置，它包括编码器拉线位移计、拉绳、支架板、射频识别读取器和若干个贴片式RFID标签；所述的支架板套在振捣棒外，并沿着振捣棒的轴线方向上下移动；所述的编码器拉线位移计和射频识别读取器安装在支架板的上板面上，所述拉绳的一端连接在编码器拉线位移计上，拉绳的另一端穿过支架板并可拆卸地连接在振捣棒处于支架板下方的位置处；若干个所述的贴片式RFID标签贴在振捣点处。

进一步的，所述的定位监测装置还包括一个数据传输与供电单元，所述的数据传输与供电单元安装在支架板的上板面上，并分别与编码器拉线位移计和射频识别读取器电连接。

进一步的，所述的数据传输与供电单元包括供电模块、数据采集模块、主控模块和无线数据传输模块，所述的供电模块分别与编码器拉线位移计、射频识别读取器、数据采集模块、主控模块和无线数据传输模块相连并供电，所述数据采集模块的信息接收端分别与编码器拉线位移计的信息输出端和射频识别读取器的信息输出端连接，所述数据采集模块的信息输出端与主控模块的信息接收端连接，所述主控模块的信息输出端与无线数据传输模块的信息接收端连接。

进一步的，所述的振捣棒包括振捣棒电机、振捣棒软轴和振捣棒金属棒头；所述振捣棒软轴的顶端连接在振捣棒电机上，振捣棒软轴的底端连接在振捣棒金属棒头的顶端上。

进一步的，所述的支架板为长方形板块，支架板的中心位置开有一个圆形通孔，所述圆形通孔的内径尺寸大于振捣棒软轴的外径尺寸。

进一步的，所述的振捣棒上在振捣棒软轴和振捣棒金属棒头之间的位置处设置有一个限位曲面环，所述的限位曲面环上开有一个螺纹孔，所述拉绳的另一端设置有螺柱，所述的拉绳螺接在限位曲面环上。

进一步的，所述限位曲面环的外径大于支架板的圆形通孔的中心孔径。

进一步的，所述的编码器拉线位移计为拉绳位移传感器。

进一步的，所述的拉绳为高强度不锈钢绳。

本实用新型与现有技术相比产生的有益效果是：

1、本申请通过可移动支架板、编码器拉线位移计与拉绳的设计，即使振捣棒插入较深的混凝土中，传感器依然能够保持在混凝土外并正常工作，避免了传感器没入混凝土中而导致的无线信号中断的问题；并且传感器的安装对振捣棒插入的深度不会产生限制，本申请的振捣棒可以适用于高度深而水平方向截面积不大的土木工程建筑结构，来实时准确的对结构中混凝土振捣的水平位置和深度进行数字化监测。

2、本申请使用RFID读取器配合RFID标签定位振捣水平位置，RFID标签定位具有成本低、可靠性高、可重复使用的特点。

本装置中的高强度不锈钢绳可以从振捣棒上拆卸下来，而支架板与振捣棒为分体设置，所以在振捣施工完成后，可以将传感器和支架板从振捣棒上拆下进行维护保养，一套传感器和支架板，可以安装在不同的振捣棒上重复使用，提高了装置的使用效率。

附图说明

附图作为本申请的一部分，用来提供对本实用新型的进一步的理解。

图1为本实用新型的主视图；

图2为本实用新型的侧视图；

图3为本实用新型的俯视图；

图4为振捣棒振捣前的局部放大图；

图5为振捣棒振捣时的局部放大图。

附图标记说明：1-编码器拉线位移计；2-拉绳；3-支架板；3-1-圆形通孔；4-数据传输与供电单元；5-射频识别读取器；6-振捣棒；6-1-振捣棒电机、6-2-振捣棒软轴；6-3-振捣棒金属棒头；7-限位曲面环。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

参见图1至图5，本申请实施例提供一种基于编码器和RFID的混凝土振捣定位监测装置，其包括编码器拉线位移计1、拉绳2、支架板3、射频识别读取器5和若干个贴片式RFID标签；所述的支架板3套在振捣棒6外，并沿着振捣棒6的轴线方向上下移动；所述的编码器拉线位移计1和射频识别读取器5安装在支架板3的上板面上，所述拉绳2的一端连接在编码器拉线位移计1上，拉绳2的另一端穿过支架板3并可拆卸地连接在振捣棒6处于支架板3下方的位置处；若干个所述的贴片式RFID标签贴在振捣点处。

在本实施例中，所述的编码器拉线位移计1可以选择现有的拉绳位移传感器，也可以由编码器和拉线收纳盒进行定制，由于现有的拉绳位移传感器中拉线收纳盒外观和尺寸不能满足实际使用需求，所以可以根据需要进行定制；同时现有的拉绳位移传感器中的绳索一般为尼龙绳或者细钢丝，针对一些具有酸碱性的、特制的混凝土并不适用，故可以将拉绳换成耐腐蚀的细绳。所述的编码器拉线位移计1用于振捣棒6插入混凝土深度的测量；由于编码器拉线位移计1是固定在支架板3上的，而振捣棒6与支架板3之间是可以相对轴向移动的，当振捣棒6在轴向移动的过程中，振捣棒6拉动拉绳2轴向移动，拉绳2被拉出编码器拉线位移计1的长度即为振捣棒6插入的深度。

在本实施例中，所述的射频识别读取器5采用距离可调的RFID读取器，能够根据现场情况，设定合适的RFID读取距离；所述的射频识别读取器5用于确定振捣棒6的水平位置，实现对混凝土振捣水平位置的实时定位；由于射频识别读取器5可以读取最近的贴片式RFID标签，在振捣施工前，提前在规划好的混凝土振捣点安装贴片式RFID标签，射频识别读取器5设定好合适的读取范围，当混凝土振捣棒插入混凝土中进行振捣时，射频识别读取器5读取最近的贴片式RFID标签，作为此次混凝土振捣的水平位置，实现对混凝土振捣的水平位置的实时定位。

在本实施例中，所述的贴片式RFID标签可以使用抗金属耐高温标签、柔性电子标签、不干胶电子标签、塑料外壳电子标签或纸质电子标签等，依据现场实际安装条件选择。

在本实施例中，所述的支架板3用于安装传感器件，防止传感器件产生位移导致测量结果的不准确，并且可以防止传感器件受到混凝土的污染，导致传感器件的损坏；支架板3上的传感器不会对振捣棒6的插入深度产生限制，故振捣棒6可用于较深的混凝土中实现捣振；由于混凝土定型需要提前用模板制作模具，然后向模具中灌注混凝土浆，混凝土浆灌注的高度根据需要而定，在振捣施工操作时，将支架板3搭放在振捣处混凝土周围的模板上并固定，支架板3搭放的高度位置作为浇筑混凝土的参考最高位置。

参见图1，所述的定位监测装置还包括一个数据传输与供电单元4，所述的数据传输与供电单元4安装在支架板3的上板面上，并分别与编码器拉线位移计1和射频识别读取器5电连接。

在本实施例中，所述的数据传输与供电单元4包括供电模块、数据采集模块、主控模块和无线数据传输模块，所述的供电模块分别与编码器拉线位移计1、射频识别读取器5、数据采集模块和无线数据传输模块相连并供电，所述数据采集模块的信息接收端分别与编码器拉线位移计1的信息输出端和射频识别读取器5的信息输出端连接，所述数据采集模块的信息输出端与主控模块的信息接收端连接，所述主控模块的信息输出端与无线数据传输模块的信息接收端连接；主控模块对接收到的数据进行存储、分析和处理后，通过无线数据传输模块传输到移动终端。

在本实施例中，所述的数据传输与供电单元4内置锂电池或可拆卸式电池作为供电模块，并为编码器拉线位移计1、射频识别读取器5、数据采集模块和无线数据传输模块供电，编码器拉线位移计1测量出拉绳2拉出的长度，并将数据传输给数据采集模块，射频识别读取器5将识别的信息传输给数据采集模块，数据采集模块将接收到的数据传输给主控模块，主控模块对接收到的数据进行存储、分析和处理后，通过Wi-Fi、蓝牙、数传电台、4G或5G移动通信无线网络传输到移动终端，供现场施工管理人员和远程项目部查看，实现对混凝土振捣深度和水平振捣位置的实时管理，及时发现振捣施工中不符合要求的操作，并及时更正不符合国家施工规范要求的振捣施工行为。

参见图1和图2，所述的振捣棒6包括振捣棒电机6-1、振捣棒软轴6-2和振捣棒金属棒头6-3；所述振捣棒软轴6-2的顶端连接在振捣棒电机6-1上，振捣棒软轴6-2的底端连接在振捣棒金属棒头6-3的顶端上。

在本实施例中，通过振捣棒电机6-1带动振捣棒金属棒头6-3振动，从而将混凝土中气泡迅速排出，使水泥、沙石和钢筋框架紧密地结合成一体，达到混凝土部件的密实性和表面光洁度高的要求。

参见图3、图4和图5，所述的支架板3为长方形板块，支架板3的中心位置开有一个圆形通孔3-1，所述圆形通孔3-1的内径尺寸大于振捣棒软轴6-2的外径尺寸，方便振捣棒6的轴向移动。

在本实施例中，所述的支架板3可以采用金属、塑料、PVC板或PP板进行制作，支架板3可以设计多种尺寸，并根据施工现场环境来选用。

参见图4和图5，所述的振捣棒6上在振捣棒软轴6-2和振捣棒金属棒头6-3之间的位置处设置有一个限位曲面环7，所述的限位曲面环7上开有一个螺纹孔，所述拉绳2的另一端设置有螺柱，所述的拉绳2螺接在限位曲面环7上。

进一步的，所述限位曲面环7的外径大于支架板3的圆形通孔3-1的中心孔径，用于防止支架板3从振捣棒棒头中掉落。

参见图5，所述的拉绳2为高强度不锈钢绳，高强度不锈钢绳可以由多股细钢丝构成，也可以由单根高强度不锈钢丝组成，也可以用高强度耐磨高分子材料组成，应根据混凝土实际材料性质来选择。

以下对本实用新型的工作过程做进一步的说明，以进一步展示本实用新型的工作原理和优点：

在振捣施工前，提前在规划好的混凝土振捣点安装贴片式RFID标签，射频识别读取器5设定好合适的读取范围。

在振捣施工时，振捣棒6插入混凝土中，支架板3搭放在振捣处周围的模板上并保持固定不动，混凝土振捣棒6插入混凝土中，振捣棒6上的限位曲面环7拉动高强度不锈钢绳，高强度不锈钢绳被拉出编码器拉线位移计1的长度即为振捣棒6插入的深度，编码器拉线位移计1测量出拉绳2拉出的长度，并将数据传输给数据传输与供电单元4，数据传输与供电单元4再将数据传输给施工监测平台。当混凝土振捣棒插入混凝土中进行振捣时，射频识别读取器5读取最近的贴片式RFID标签，作为此次混凝土振捣的水平位置，实现对混凝土振捣水平位置的实时定位；射频识别读取器5将识别的信息传输给数据传输与供电单元4，数据传输与供电单元4再将数据传输给施工监测平台，实现了振捣棒6的深度与位置的监测。

在振捣施工后，拉绳2的端部从限位曲面环7上拆卸下来，然后将支架板3从振捣棒6上拆下，对编码器拉线位移计1与射频识别读取器5进行保养维护。

本申请可用于混凝土柱、钢管混凝土组合柱、混凝土墙、砌块砌体墙等在高度方向较深的土木工程结构的混凝土振捣施工环节，对结构中混凝土振捣的位置和深度进行实时数字化监测，以确保振捣施工操作符合国家施工规范的要求。

虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本实用新型，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本实用新型的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本实用新型的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

Claims (9)

1.一种基于编码器和RFID的混凝土振捣定位监测装置，其特征在于：它包括编码器拉线位移计（1）、拉绳（2）、支架板（3）、射频识别读取器（5）和若干个贴片式RFID标签；所述的支架板（3）套在振捣棒（6）外，并沿着振捣棒（6）的轴线方向上下移动；所述的编码器拉线位移计（1）和射频识别读取器（5）安装在支架板（3）的上板面上，所述拉绳（2）的一端连接在编码器拉线位移计（1）上，拉绳（2）的另一端穿过支架板（3）并可拆卸地连接在振捣棒（6）处于支架板（3）下方的位置处；若干个所述的贴片式RFID标签贴在振捣点处。

2.根据权利要求1所述的一种基于编码器和RFID的混凝土振捣定位监测装置，其特征在于：所述的定位监测装置还包括一个数据传输与供电单元（4），所述的数据传输与供电单元（4）安装在支架板（3）的上板面上，并分别与编码器拉线位移计（1）和射频识别读取器（5）电连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于编码器和RFID的混凝土振捣定位监测装置，其特征在于：所述的数据传输与供电单元（4）包括供电模块、数据采集模块、主控模块和无线数据传输模块，所述的供电模块分别与编码器拉线位移计（1）、射频识别读取器（5）、数据采集模块、主控模块和无线数据传输模块相连并供电，所述数据采集模块的信息接收端分别与编码器拉线位移计（1）的信息输出端和射频识别读取器（5）的信息输出端连接，所述数据采集模块的信息输出端与主控模块的信息接收端连接，所述主控模块的信息输出端与无线数据传输模块的信息接收端连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于编码器和RFID的混凝土振捣定位监测装置，其特征在于：所述的振捣棒（6）包括振捣棒电机（6-1）、振捣棒软轴（6-2）和振捣棒金属棒头（6-3）；所述振捣棒软轴（6-2）的顶端连接在振捣棒电机（6-1）上，振捣棒软轴（6-2）的底端连接在振捣棒金属棒头（6-3）的顶端上。

5.根据权利要求4所述的一种基于编码器和RFID的混凝土振捣定位监测装置，其特征在于：所述的支架板（3）为长方形板块，支架板（3）的中心位置开有一个圆形通孔（3-1），所述圆形通孔（3-1）的内径尺寸大于振捣棒软轴（6-2）的外径尺寸。

6.根据权利要求5所述的一种基于编码器和RFID的混凝土振捣定位监测装置，其特征在于：所述的振捣棒（6）上在振捣棒软轴（6-2）和振捣棒金属棒头（6-3）之间的位置处设置有一个限位曲面环（7），所述的限位曲面环（7）上开有一个螺纹孔，所述拉绳（2）的另一端设置有螺柱，所述的拉绳（2）螺接在限位曲面环（7）上。

7.根据权利要求6所述的一种基于编码器和RFID的混凝土振捣定位监测装置，其特征在于：所述限位曲面环（7）的外径大于支架板（3）的圆形通孔（3-1）的中心孔径。

8.根据权利要求1所述的一种基于编码器和RFID的混凝土振捣定位监测装置，其特征在于：所述的编码器拉线位移计（1）为拉绳位移传感器。

9.根据权利要求1所述的一种基于编码器和RFID的混凝土振捣定位监测装置，其特征在于：所述的拉绳（2）为高强度不锈钢绳。

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