一种基于物联网的多功能动力触探自动记录系统及试验方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于物联网的多功能动力触探自动记录系统及试验方法，包括钻机支架和计数记录集成装置，所述系统配置中央服务器和数据传输系统，实现对多台钻机动探试验的同步、高效掌控。本发明专利技术公开的试验方法，对标准贯入试验和圆锥动力触探试验方法进行优化，研制出适合于标准贯入试验及圆锥动力触探试验的杆长修正公式，并编程输入计数处理器和电脑。该基于物联网技术的多功能动力触探自动记录装置系统及试验方法，方法结构严谨，将计数模块、记录模块、数据传送模量、无线通讯模块集为一体，外观简单，使用方便，能实现自动记录击数，且计数准确。减少了工程勘察动力触探试验的复杂性，大大提高了岩土工程勘察原位测试的工作效率。

A Multifunctional Dynamic Penetration Automatic Recording System and Test Method Based on Internet of Things

【技术实现步骤摘要】
一种基于物联网的多功能动力触探自动记录系统及试验方法
本专利技术涉及岩土工程勘察原位测试
，具体为一种基于物联网的多功能动力触探自动记录系统及试验方法。
技术介绍
标准贯入试验和圆锥动力触探试验均属动力触探方法，是现场测定各类岩土层的二种常用原位测试方法，具有很高的参考价值，可对砂土、粉土、粘性土、碎石土、强风化岩石等的物理状态，土的强度、变形参数、地基承载力、单桩承载力，砂土和粉土液化，成桩的可能性等作出评价。具体是：标准贯入试验采用63.5kg的锤，自76cm的高度自由落下，将长度51厘米、外径5.1厘米、内径3.49厘米的触探杆击入土中15cm后，开始记录每打入10cm的锤击数，累计打入30cm的锤击数为标准贯入试验锤击数N。圆锥动力触探试验分为轻型、重型、超重型三种，每种试验方法的装置类型存在一定的差异。重型动力触探和标准贯入试验的落锤质量、落距、探杆直径等均相同，差别在于底部探头不同，重型动力触探使用实心探头，而标准贯入试验是贯入器，因此两者具有一定的可比性。但是，目前标准贯入试验和圆锥动力触探试验被区别对待，且二种原位测试方法的击数的计数和记录主要依靠现场人工数数和编录，计数方法为：首先，用尺子在钻杆上按照试验的种类进行标记，标贯试验为15cm、10cm、10cm和10cm，圆锥动探则为10cm、10cm和10cm；其次，根据标记控制贯入器入土深度，动探试验开始后，由钻探操作人员现场数记锤击数，并报编录员记录到野外记录纸上，该种方法耗费人力和时间，效率不高，人工数数易出错；此外，工程负责人难以同时有效管控所有钻机的动探试验，在工程大、钻孔数量多，工期紧的情况下，极大程度的影响了施工效率，甚至延误工期，为此我们提出了一种基于物联网的多功能动力触探自动记录系统及试验方法，用来解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于物联网的多功能动力触探自动记录系统及试验方法，以解决上述
技术介绍
中提出的一般的记录装置，都是人工记录，工作效率低下，而且容易出错，以及在工程大、钻孔数量多和工期紧的情况下，极大程度的影响了施工效率，甚至延误工期的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于物联网技术的多功能动力触探自动记录装置系统，包括钻机支架和计数记录集成装置，所述钻机支架的内部贯穿连接有导向杆，且导向杆的上端挂置有挂钩，所述挂钩的下端固定连接有穿心锤，且穿心锤套设在导向杆的外表面，所述导向杆的下端固定连接有锤垫，且锤垫上耦合连接有振动传感器，所述锤垫的下端通过丝扣连接有探杆，且探杆的下端安装有贯入器，所述贯入器的下端安装有移动环，且贯入器的外表面安装有触控传感器，所述钻机支架的下端安装有钻机履带，且钻机支架的下方设置有钻孔，并且钻孔的内部贯穿有探杆，所述计数记录集成装置安装固定在钻机支架的左侧外壳上，且计数记录集成装置通过触控传感器导线与触控传感器相连接，并且计数记录集成装置通过振动传感器导线与振动传感器相连接，所述计数记录集成装置的前侧左上端安装有报警扬声器，且计数记录集成装置的前侧右上端固定安装有报警灯，所述计数记录集成装置的前侧中部安装有显示器，且显示器的下方自左向右依次安装有键盘和语音输入按钮，并且语音输入按钮的下侧设置有强制结束按钮，所述计数记录集成装置的前面左下侧安装有USB接口，且计数记录集成装置的后侧下方开设有电池槽，并且计数记录集成装置的后侧上方设置有卡扣，所述计数记录集成装置的内部自上而下依次安装有计数器、计数处理器、存储器、数据传送模块和无线通讯模块，且计数器和存储器之间信号连接，并且计数处理器的信号输出端与显示器的信号输入端连接。优选的，所述触控传感器位于贯入器上端位置等间距设置有3个，且3个触控传感器与移动环的间距分别为10cm，20cm，30cm，触控传感器位于贯入器下端位置设置有1个，且触控传感器与移动环的间距分别为15cm，并且移动环与计数器结束传感器的间距为30cm。优选的，所述报警扬声器和报警灯的信号输入端与计数器结束传感器的信号输出端均相连接。优选的，所述显示器的屏幕为液晶显示屏，且该显示屏为非触摸屏，并且显示器的表层材质为钢化膜材质。优选的，所述数据传送模块通过无线通讯模块将存储器与中央服务器信号连接，且中央服务器包括电脑、“pad”和手机。优选的，所述无线通讯模块用于接收计数处理器与云端服务器之间的双向通讯连接，且云端服务器用于接收计数处理器的数据信息并分别与中央服务器、网络数据库进行信号连接。本专利技术还提供一种基于物联网技术的多功能动力触探自动记录装置系统及标贯和动力触探试验方法，包括步骤如下：(a)场地处理、钻孔准备：试验前对钻机进行编号，将各钻机在预定的孔位钻至预定的深度，将各钻机动探架安装平稳。标准贯入试验孔采用回转钻进，并保持孔内水位略高于地下水位。孔壁不稳定时，可用泥浆护壁，清除孔底残土；(b)装置准备：安装贯入器和自动落锤装置、振动传感器、触控传感器、触控传感器和计数记录集成器等装置。开启数据传送模块、无线通讯模块、中央服务器。对于标准贯入试验，保持贯入器、探杆、导向杆连接后的垂直度。对于圆锥动探试验，触探杆最大偏斜度不超过2％；一般情况下，先进行标贯试验，再在钻孔深部进行圆锥动力触探试验；(c)锤击贯入并计数：贯入时使穿心锤自由下落，选择标准贯入试验及重型圆锥动力触探试验时，落距为0.76±0.02m。选择轻型圆锥动力触探试验时，落距为0.50±0.02m。选择超重型圆锥动力触探试验时，落距为1.0±0.02m。锤击速率为每分钟15～30击，打入过程尽可能连续，所有超过5min的间断都在记录中予以注明；(d)计数并记录锤击数。及时记录每贯入0.1m所需的锤击数，其方法是记录每一阵击的贯入度，再换算为每贯入0.1m所需的锤击数；(e)计算修正击数并显示。当贯入器上的计数器结束传感器触动后，向DIS端输出高电平，使计数器停止计数，并锁存，显示当前计数值。计数处理器根据预先设定的修正公式对标贯或动力触探击数进行杆长修正，并将实测击数与修正击数同步显示在显示器；是否修正或修正公式可根据建立统计关系时的具体情况确定。国标(GB50021-2001)对标贯试验未给出修正系数，附录B对动力触探试验成果的杆长修正仅给出了表格，且局限于20m；查找既不方便亦不准确。针对这些问题，专利技术人参照国标(GB50021-2001)附录B，绘制修正系数(α)——触探杆长(L)的拟合曲线，并得出修正公式。本专利技术推荐修正公式为：(1)α＝-2E-06L3+0.0004L2-0.0229L+1.0404(标准贯入试验)(2)α＝0.8016×e-0.024L+0.18(重型圆锥动力触探试验)(3)α＝0.8243×e-0.020L+0.16(超重型圆锥动力触探试验)式中：α为杆长修正系数；L为杆长。(f)击数存储和传输。每台钻机的计数器将数据传入存储器，数据传送模块通过无线通讯模块，将击数信息实时传送到中央服务器，供项目负责人读取、计算多台钻机的击数，中央服务器可用电脑、平板电脑和手机承担，并能通过云端服务器及时共享和更新动探数据。(g)每次试验终止信号。每贯入0.1m所需锤击数连续3次超过50击时，即停止试验。(h)不同深度试验步骤。重复步骤(c)、(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于物联网的多功能动力触探自动记录系统，包括钻机支架（1）和计数记录集成装置（11），其特征在于：所述钻机支架（1）的内部贯穿连接有导向杆（4），且导向杆（4）的上端挂置有挂钩（2），所述挂钩（2）的下端固定连接有穿心锤（3），且穿心锤（3）套设在导向杆（4）的外表面，所述导向杆（4）的下端固定连接有锤垫（5），且锤垫（5）上耦合连接有振动传感器（6），所述锤垫（5）的下端通过丝扣连接有探杆（8），且探杆（8）的下端安装有贯入器（9），所述贯入器（9）的下端安装有移动环（10），且贯入器（9）的外表面安装有触控传感器（15），所述钻机支架（1）的下端安装有钻机履带（14），且钻机支架（1）的下方设置有钻孔（7），并且钻孔（7）的内部贯穿有探杆（8），所述计数记录集成装置（11）安装固定在钻机支架（1）的左侧外壳上，且计数记录集成装置（11）通过触控传感器导线（12）与触控传感器（15）相连接，并且计数记录集成装置（11）通过振动传感器导线（13）与振动传感器（6）相连接，所述计数记录集成装置（11）的前侧左上端安装有报警扬声器（16），且计数记录集成装置（11）的前侧右上端固定安装有报警灯（17），所述计数记录集成装置（11）的前侧中部安装有显示器（21），且显示器（21）的下方自左向右依次安装有键盘（22）和语音输入按钮（23），并且语音输入按钮（23）的下侧设置有强制结束按钮（24），所述计数记录集成装置（11）的前面左下侧安装有USB接口（30），且计数记录集成装置（11）的后侧下方开设有电池槽（32），并且计数记录集成装置（11）的后侧上方设置有卡扣（31），所述计数记录集成装置（11）的内部自上而下依次安装有计数器（18）、计数处理器（19）、存储器（20）、数据传送模块（25）和无线通讯模块（26），且计数器（18）和存储器（20）之间信号连接，并且计数处理器（19）的信号输出端与显示器（21）的信号输入端连接。...

【技术特征摘要】
1.一种基于物联网的多功能动力触探自动记录系统，包括钻机支架（1）和计数记录集成装置（11），其特征在于：所述钻机支架（1）的内部贯穿连接有导向杆（4），且导向杆（4）的上端挂置有挂钩（2），所述挂钩（2）的下端固定连接有穿心锤（3），且穿心锤（3）套设在导向杆（4）的外表面，所述导向杆（4）的下端固定连接有锤垫（5），且锤垫（5）上耦合连接有振动传感器（6），所述锤垫（5）的下端通过丝扣连接有探杆（8），且探杆（8）的下端安装有贯入器（9），所述贯入器（9）的下端安装有移动环（10），且贯入器（9）的外表面安装有触控传感器（15），所述钻机支架（1）的下端安装有钻机履带（14），且钻机支架（1）的下方设置有钻孔（7），并且钻孔（7）的内部贯穿有探杆（8），所述计数记录集成装置（11）安装固定在钻机支架（1）的左侧外壳上，且计数记录集成装置（11）通过触控传感器导线（12）与触控传感器（15）相连接，并且计数记录集成装置（11）通过振动传感器导线（13）与振动传感器（6）相连接，所述计数记录集成装置（11）的前侧左上端安装有报警扬声器（16），且计数记录集成装置（11）的前侧右上端固定安装有报警灯（17），所述计数记录集成装置（11）的前侧中部安装有显示器（21），且显示器（21）的下方自左向右依次安装有键盘（22）和语音输入按钮（23），并且语音输入按钮（23）的下侧设置有强制结束按钮（24），所述计数记录集成装置（11）的前面左下侧安装有USB接口（30），且计数记录集成装置（11）的后侧下方开设有电池槽（32），并且计数记录集成装置（11）的后侧上方设置有卡扣（31），所述计数记录集成装置（11）的内部自上而下依次安装有计数器（18）、计数处理器（19）、存储器（20）、数据传送模块（25）和无线通讯模块（26），且计数器（18）和存储器（20）之间信号连接，并且计数处理器（19）的信号输出端与显示器（21）的信号输入端连接。2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的多功能动力触探自动记录系统，其特征在于：所述触控传感器（15）位于贯入器（9）上端位置等间距设置有3个，且3个触控传感器（15）与移动环（10）的间距分别为10cm，20cm，30cm，触控传感器（15）位于贯入器（9）下端位置设置有1个，且触控传感器（15）与移动环（10）的间距分别为15cm，并且移动环（10）与计数器结束传感器（33）的间距为30cm。3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的多功能动力触探自动记录系统，其特征在于：所述报警扬声器（16）和报警灯（17）的信号输入端与计数器结束传感器（33）的信号输出端均相连接。4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：饶开永，董平，董志高，贺锦美，李俊才，叶继权，张志铖，尚明，
申请(专利权)人：南京南大岩土工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32