一种灰土挤密桩施工参数监控系统及方法技术方案

本发明专利技术属于灰土挤密桩施工工艺信息监控领域，特别涉及一种灰土挤密桩施工参数监控系统及方法，监控系统包括基准站、远程服务中心以及安装于夯实机处的控制处理模块、第一无线数传模块、无线网络通讯模块和信息采集模块；第一无线数传模块、无线网络通讯模块和信息采集模块均与控制处理模块连接，远程服务中通过无线网络通讯模块与控制处理模块连接，基准站通过第一无线数传模块与控制处理模块连接；通过本发明专利技术，在确保施工质量的前提下，能够提高施工效率与管理效率。

【技术实现步骤摘要】
一种灰土挤密桩施工参数监控系统及方法
本专利技术属于灰土挤密桩施工工艺信息监控领域，特别涉及一种灰土挤密桩施工参数监控系统及方法。
技术介绍
灰土挤密桩作为一种地基处理方式常被应用于路基加固处理。主要施工设备为柴油打桩机和偏心轮夹杆式夯实机。柴油打桩机主要用于完成成孔作业，利用锤击将钢管打入土中，使之侧向挤密成孔。成孔过程中，监理要在施工现场确认每根桩的成桩位置、成桩深度、垂直度。偏心轮夹杆式夯实机主要用于完成成桩作业，施工现场逐层定量向桩孔内回填2：8或3：7灰土，由夯实机逐层夯实。成桩过程中，监理要在施工现场确认夯锤重量、桩体单次填料量、桩体单次填料夯实次数、桩体单次填料夯实提锤高度、单根桩填料次数、空夯次数。目前，鉴于灰土挤密桩施工工艺较为复杂，对于上述有关灰土挤密桩的重要施工参数，主要依靠现场监理的现场查看，因施工作业强度大，监理很难做到对每根灰土挤密桩的成桩过程进行有效监控。项目管理者需要定期深入施工现场了解灰土挤密桩施工现场情况，导致管理效率低下。施工作业完成后，若单根灰土挤密桩出现质量问题，常常难以做到有效的质量追溯。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种灰土挤密桩施工参数监控系统及方法，通过本专利技术能够对灰土挤密桩的重要施工参数进行监控管理。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种灰土挤密桩施工参数监控系统，包括基准站、远程服务中心以及安装于夯实机处的控制处理模块、第一无线数传模块、无线网络通讯模块和信息采集模块；第一无线数传模块、无线网络通讯模块和信息采集模块均与控制处理模块连接，远程服务中通过无线网络通讯模块与控制处理模块连接，基准站通过第一无线数传模块与控制处理模块连接；信息采集模块：用于采集灰土挤密桩的位置和施工参数信息并将灰土挤密桩的位置和施工参数信息传输给控制处理模块；基准站：用于为预设范围内的夯实机提供基准位置信息；控制处理模块：用于接收灰土挤密桩的位置和施工参数信息以及基准站的位置信息来计算获得单根桩的空夯次数、桩体单次填料量、桩体单次填料夯实次数、桩体单次填料夯实提锤高度和单根桩填料次数；远程服务中心：用于接收、存储和展示施工参数信息。信息采集模块包括高频脉冲传感器、高频脉冲电流互感器和北斗GNSS双天线定位模块，高频脉冲传感器、高频脉冲电流互感器和北斗GNSS双天线定位模块均与控制处理模块连接；北斗GNSS双天线安装在夯实机机身前端夹杆两侧，用于对夯实机进行定位，控制处理模块连接能够根据北斗GNSS双天线以及基准站的位置信息计算得到成桩位置信息；高频脉冲传感器包括第一脉冲发射接收模块和第二脉冲发射接收模块，第二脉冲发射接收模块安装在夯实机夹杆顶部，第一脉冲发射接收模块安装在夯实机夹杆下端旁边的固定架上，控制处理模块利用第一脉冲发射接收模块和第二脉冲发射接收模块的信号能够计算得到成桩深度信息；控制处理模块根据单次填料前夯实作业完成后的成桩深度信息以及单次填料夯实作业完成后的成桩深度信息计算求得夯实后的桩体单次填料量；高频脉冲电流互感器安装于夯实机的电机处，用于采集该电机电流大小的变化信息，并将电机电流大小的变化信息传输给控制处理模块，控制处理模块根据电机电流大小的变化信息能够求得单根桩的空夯次数信息；控制处理模块通过对桩体每次填料完成后夯实机的电机的夯实电流进行计数，求得桩体单次填料夯实次数；控制处理模块通过第一脉冲发射接收模块和第二脉冲发射接收模块的信号获取桩体单次填料夯实提锤高度；控制处理模块通过对每根桩的填料电流进行计数获得单根桩填料次数。信息采集模块还包括加速度计，加速度计安装在夯实机夹杆上，用于实时监测夹杆的运动状态，加速度计与控制处理模块连接；当加速度测得的加速度为零时，控制处理模块控制高频脉冲传感器处于休眠状态。基准站包括第二无线数传模块、PTK接收机和北斗GNSS天线，北斗GNSS天线安与PTK接收机连接，第二无线数传模块与PTK接收机连接，第二无线数传模块与第一无线数传模块连接。远程服务中心包括WEB浏览器、服务器和GPRS通讯模块，WEB浏览器与服务器连接，服务器与GPRS通讯模块连接，GPRS通讯模块与无线网络通讯模块连接；服务器用于存储控制处理模块通过GPRS模块远程实时上传的灰土挤密桩的施工参数信息，WEB浏览器能够访问服务器中存储的施工参数信息。无线网络通讯模块包括GPRS通讯模块和4G模块，GPRS通讯模块和4G模块均与控制处理模块连接。控制处理模块采用工控机，用于处理和存储信息采集模块所采集的信息。还包括报警模块，报警模块与控制处理模块连接。还包括人机模块，人机模块能够与控制处理模块连接，用于显示灰土挤密桩施工过程中现场的施工参数信息。还包括移动终端，移动终端能够通过无线网络通讯模块与控制处理模块连接，能够通过APP现场实时查看灰土挤密桩的施工参数信息。一种灰土挤密桩施工参数监控方法，采用上述系统进行，其过程如下：利用信息采集模块获取灰土挤密桩位置信息和施工参数信息，通过基准站确定基准位置；控制处理模块利用灰土挤密桩位置信息和施工参数信息以及基准位置来计算获得单根桩的空夯次数、桩体单次填料量、桩体单次填料夯实次数、桩体单次填料夯实提锤高度和单根桩填料次数；远程服务中心接收、存储和展示所述单根桩的空夯次数、桩体单次填料量、桩体单次填料夯实次数、桩体单次填料夯实提锤高度和单根桩填料次数，实现对灰土挤密桩施工参数的监控。所述施工参数信息包括：夯实机夹杆顶部与夯实机夹杆下端旁边的固定架之间的相对位置信息和夯实机电机的电流信息。本专利技术具有如下有益效果：本专利技术的灰土挤密桩施工参数监控系统利用信息采集模块采集灰土挤密桩的位置和施工参数信息并将灰土挤密桩的位置，利用基准站为预设范围内的夯实机提供基准位置信息，利用控制处理模块接收灰土挤密桩的位置和施工参数信息以及基准站的位置信息，并根据这些信息来计算获得单根桩的空夯次数、桩体单次填料量、桩体单次填料夯实次数、桩体单次填料夯实提锤高度和单根桩填料次数，并且控制处理模块将得到单根桩的空夯次数、桩体单次填料量、桩体单次填料夯实次数、桩体单次填料夯实提锤高度和单根桩填料次数上传至远程服务中心，远程管理人员可通过远程服务中心进行监控管理；由于采用了控制处理模块以及信息采集模块，因此能够及时采集和存储获取的信息，若单根灰土挤密桩出现质量问题，能够做到有效的质量追溯。综上本专利技术的监控系统在确保施工质量的前提下，提高了施工效率与管理效率。进一步的，由于采用了加速度计，当加速度测得的加速度为零时，控制处理模块控制高频脉冲传感器处于休眠状态，因此能够节省第二脉冲发射接收模块电池电量，延长使用时间，保证了数据采集的及时性和准确性。进一步的，通过设置人机模块，能够随时了显示、解现场的任意一个夯实机在灰土挤密桩施工过程中的重要施工参数信息，管理人员能够随时根据人机模块获取的信息指导夯实机操作手现场施工作业，使得管理和作业效率大大提高。本专利技术的灰土挤密桩施工参数监控方法首先获取灰土挤密桩位置信息和施工参数信息，设定基准位置；然后利用灰土挤密桩位置信息和施工参数信息以及基准位置来计算获得单根桩的空夯次数、桩体单次填料量、桩体单次填料夯实次数、桩体单次填料夯实提锤高度和单根桩填料次数；最后接收、存本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种灰土挤密桩施工参数监控系统，其特征在于，包括基准站、远程服务中心以及安装于夯实机处的控制处理模块、第一无线数传模块、无线网络通讯模块和信息采集模块；第一无线数传模块、无线网络通讯模块和信息采集模块均与控制处理模块连接，远程服务中通过无线网络通讯模块与控制处理模块连接，基准站通过第一无线数传模块与控制处理模块连接；信息采集模块：用于采集灰土挤密桩的位置和施工参数信息并将灰土挤密桩的位置和施工参数信息传输给控制处理模块；基准站：用于为预设范围内的夯实机提供基准位置信息；控制处理模块：用于接收灰土挤密桩的位置和施工参数信息以及基准站的位置信息来计算获得单根桩的空夯次数、桩体单次填料量、桩体单次填料夯实次数、桩体单次填料夯实提锤高度和单根桩填料次数；远程服务中心：用于接收、存储和展示施工参数信息。

【技术特征摘要】
1.一种灰土挤密桩施工参数监控系统，其特征在于，包括基准站、远程服务中心以及安装于夯实机处的控制处理模块、第一无线数传模块、无线网络通讯模块和信息采集模块；第一无线数传模块、无线网络通讯模块和信息采集模块均与控制处理模块连接，远程服务中通过无线网络通讯模块与控制处理模块连接，基准站通过第一无线数传模块与控制处理模块连接；信息采集模块：用于采集灰土挤密桩的位置和施工参数信息并将灰土挤密桩的位置和施工参数信息传输给控制处理模块；基准站：用于为预设范围内的夯实机提供基准位置信息；控制处理模块：用于接收灰土挤密桩的位置和施工参数信息以及基准站的位置信息来计算获得单根桩的空夯次数、桩体单次填料量、桩体单次填料夯实次数、桩体单次填料夯实提锤高度和单根桩填料次数；远程服务中心：用于接收、存储和展示施工参数信息。2.根据权利要求1所述的一种灰土挤密桩施工参数监控系统，其特征在于，信息采集模块包括高频脉冲传感器、高频脉冲电流互感器和北斗GNSS双天线定位模块，高频脉冲传感器、高频脉冲电流互感器和北斗GNSS双天线定位模块均与控制处理模块连接；北斗GNSS双天线安装在夯实机机身前端夹杆两侧，用于对夯实机进行定位，控制处理模块连接能够根据北斗GNSS双天线以及基准站的位置信息计算得到成桩位置信息；高频脉冲传感器包括第一脉冲发射接收模块和第二脉冲发射接收模块，第二脉冲发射接收模块安装在夯实机夹杆顶部，第一脉冲发射接收模块安装在夯实机夹杆下端旁边的固定架上，控制处理模块利用第一脉冲发射接收模块和第二脉冲发射接收模块的信号能够计算得到成桩深度信息；控制处理模块根据单次填料前夯实作业完成后的成桩深度信息以及单次填料夯实作业完成后的成桩深度信息计算求得夯实后的桩体单次填料量；高频脉冲电流互感器安装于夯实机的电机处，用于采集该电机电流大小的变化信息，并将电机电流大小的变化信息传输给控制处理模块，控制处理模块根据电机电流大小的变化信息能够求得单根桩的空夯次数信息；控制处理模块通过对桩体每次填料完成后夯实机的电机的夯实电流进行计数，求得桩体单次填料夯实次数；控制处理模块通过第一脉冲发射接收模块和第二脉冲发射接收模块的信号获取桩体单次填料夯实提锤高度；控制处理模块通过对每根桩的填料电流进行计数获得单根桩填料次数。3.根据权利要求2所述的一种灰土挤密桩施工参数监控系统，其特征在于，信息...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海英，佘辉，李宗华，李武祥，张路路，
申请(专利权)人：长安大学，陕西西韩城际铁路有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61