光纤光栅预制梁预应力智能张拉控制系统和实现方法技术方案

本发明专利技术涉及一种光纤光栅预制梁预应力智能张拉控制系统和实现方法。该系统包括张拉装置和计算机控制台，计算机控制台包括电脑、无线模块和控制台天线。结构相同的两套张拉装置对称布置。张拉装置包括液压装置和千斤顶装置；液压装置包括油箱、电机液压泵组件、阀块总成、控制面板、天线、信号处理控制单元；千斤顶装置包括千斤顶、光纤光栅位移传感器和连接器。阀块总成包括压力传感器等，光纤光栅压力传感器经由油管连接到阀块总成，采取防震安装措施，防止电机油泵工作时产生的振动对压力传感器的影响。本发明专利技术实现全自动完成预制梁施工的预应力张拉项目，并能保存和传送数据，将张拉结果数据会自动上传至远程服务器端，确保了数据的真实性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于混凝土预制梁领域，涉及一种用于预应力的光纤光栅智能张拉控制系统和实现方法。
技术介绍
预制梁承受外载荷之前对其施加预应力，可提高预制梁的刚度，推迟裂缝出现的时间，因此预制梁预应力施工是保证结构安全和耐久性的关键工序，是结构安全的生命线。 目前，我国传统的预制梁两端张拉是由人工手动控制的，人工张拉方式是通过钢尺去测量预应力筋的伸长量，通过机械压力表读得压强值，这些都受仪表的精度影响较大，而且与工人操水平息息相关，影响到读数的精确度，致使误差较大，且会造成预应力钢丝受力不均勻；人工张拉的方式对停顿点的控制随意性较大，对张拉力值的控制也很不准确，同步率低；此外，人工填写数据表格，不能避免人为修改，使不合格的数据变为合格。以上种种原因直接影响到张拉质量，影响桥梁等建筑工程的使用寿命及安全保证，增加建筑工程后期的维护和营运成本。目前也有自动控制的张拉仪出现，但是没有完全杜绝人工张拉的不利因素，比如有的设备将采集数据保存在本地，不能保证数据不被修改；有的设备操作的便捷性不高，对工人技术要求提高；有的设备控制较能力低，张拉精度不够等。中国专利CN201010620473. 3公开了一种自动张拉设备，由于电动液压油泵在工作时会产生强的电磁干扰，这种电磁干扰容易影响到该设备所采用的电类传感器的数据采集，从而影响其精度；另外虽然留有网络接口，但是把张拉数据保存在了本地，不能从根本上避免人为改动数据的可能性。由上可以看出，迫切需要提供一种新的预应力张拉技术方案，其采用抗干扰性能很强的光纤传感器，由计算机的软件控制，能够全自动的完成相关预应力张拉，并能实时传送数据至远程数据库，完全杜绝人为作弊。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种， 可以克服已有技术的缺陷，实现全自动地完成预制梁施工过程中的预应力张拉项目，并能保存和传送数据。本专利技术提供的光纤光栅预制梁预应力智能同步张拉控制系统包括张拉装置和计算机控制台，结构相同的两套张拉装置对称布置。所述张拉装置包括液压装置和千斤顶装置；所述液压装置包括油箱、电机液压泵组件、阀块总成、控制面板、天线、信号处理控制单元；电机液压泵组件通过连接在阀块总成上的进油管和回油管与千斤顶相连，为千斤顶提供预应力张拉和回顶所需的压强。所述阀块总成安装在油箱机壳上。所述天线连接到信号处理控制单元。所述千斤顶装置包括千斤顶、光纤光栅位移传感器和连接器。所述光纤光栅位移传感器安装于千斤顶的外壳上，它的位移测量弹簧与连接器相连。所述连接器与千斤顶的活塞相连，千斤顶活塞的移动通过连接器被位移传感器检测。光纤光栅压力传感器通过油管连接到阀块总成上，并采取防震安装措施，所检测的压力信号通过传感器光纤传送至光纤光栅位移传感器，与位移信号合路。所述光纤光栅位移传感器和光纤光栅压力传感器为光学传感器。所述连接器包括片状金属板、金属杆、套管。片状金属板上开有两圆孔，一个与位移传感器的弹簧相连，另一个与金属杆相连，片状金属板为圆弧形，插入千斤顶活塞的环形槽中。金属杆插入固定在千斤顶表面的套管内，并可以滑动。所述阀块总成包括油泵溢流阀、电磁控制阀、节流阀、光纤光栅压力传感器、压力传感器光纤、压力表、阀块第一内油路、阀块第二内油路、回油溢流阀、阀块第三内油路、阀块第四内油路、压力传感器油管。所述电磁控制阀安装在节流阀之上，节流阀固定在阀块总成阀体上。所述溢流阀、回油溢流阀安装在阀块总成阀体上。所述光纤光栅压力传感器通过压力传感器油管连接至阀块总成阀体上。所述压力传感器光纤与第二位移传感器光纤相连。所述压力表通过高压油管连接至阀块总成阀体上。所述阀块总成的光纤光栅压力传感器、压力表在油路上与阀块第一内油路相通， 回油溢流阀在油路上与阀块第二内油路相通，油泵溢流阀在油路上与阀块第四内油路相通；所述阀块第一内油路开口于阀块第一油口，阀块第二内油路开口于阀块第二油口。所述光纤光栅压力传感器通过油管连接至阀块总成，油管长30-50cm，在油管外设有若干圆环悬挂点，在悬挂点上通过绳套吊装于液压装置的外壳内壁上。这样防止电机油泵工作时产生的振动对光纤光栅压力传感器的影响，稳定了传感器的数据输出。所述计算机控制台包括笔记本电脑、无线模块和控制台天线。笔记本电脑中安装张拉控制软件。所述计算机控制台的笔记本电脑与无线模块通过串口电缆相连。无线模块的功能是通过控制台天线实现笔记本电脑与液压装置的数据交换，传感器数据在电脑中进一步处理，并在软件界面上显示，实现对张拉过程的监视与控制。无线模块还实现远程通信功能，最终张拉结果数据会自动上传至远程服务器端，完全避免人为改动。本专利技术提供的光纤光栅预制梁预应力智能张拉控制系统的实现方法包括的步骤1)经由安装在千斤项上的光纤光栅位移传感器测量出的千斤顶张拉和回顶所产生的活塞的位移数据，以及同时经由安装于阀块总成上的光纤光栅压力传感器测量出的张拉作业时油泵的实时压力数据，将位移数据和压力数据合成后通过光纤传送至信号处理控制单元；2)信号处理控制单元将接收的数据转换为电信号，并对其进行分析与处理，将整理好的数据通过无线或有线方式发送给计算机控制台；同时接收计算机控制台发过来的指令信号处理控制单元控制电磁阀开启与换向，控制张拉设备工作。3)计算机控制台接收到信号处理控制单元传送过来的数据，对其进行再处理，并实时显示出来；计算机控制台根据接收到的数据，分析判断后实时发出相应指令到信号处理控制单元，通过安装于阀块总成上的电磁阀来控制和实时调整张拉进程，以达到最佳的张拉效果，保证张拉质量。4)当一个张拉过程完成后，张拉控制软件会自动存储数据，并将数据打包，通过无线方式发送至远程服务器，远程服务器接入互联网，可以位于任意地点，管理人员通过访问服务器就可以查看张拉数据，这样从根本上保证了数据的真实性。本专利技术提供了一种光纤光栅预制梁预应力智能张拉控制系统，融合了现代光纤传感技术、数字控制技术、信息处理技术等，能精确控制预应力的力值和均勻度，在张拉过程实现自动化，无需人工读数与测量，不受人为、环境等外界因素影响，实现同步张拉、规范张拉，有效解决了传统桥梁预应力人工张拉方法存在的不精确性、随意性大以及存在人为修改数据的可能性等问题，真正消除了隐患，保证了张拉施工质量。同时，智能张拉仪能严格控制持荷时间、加载速率，对张拉过程进行全过程质量管理、实时监控、纠错，可对张拉施工质量进行分析、预警、评估，有效提高了施工质量管理工作的效率。可以全自动的完成预制梁施工过程中的预应力张拉项目，并能保存和传送数据。本专利技术还具有抗干扰性能好、自动化程度高、同步性能优良、张拉精度高等优点。附图说明图1是本专利技术的结构示意图a张拉装置，b计算机控制台。图2是阀块总成的油路原理示意图和结构组成示意图a为油路原理，b为结构组成。图3为连接器结构示意图a安装结构，b为a的A-A向截面图，c为a的B-B向截面图。图4张拉控制软件运行流程图。 具体实施例方式本专利技术的具体实施方案参照附图详细说明如下，但仅作说明而不是限制本专利技术。 本专利技术使用器件为市售产品，满足本专利技术的性能指标要求的器件均可使用。如图所示，1、油箱；2、电机液压泵；3、阀块总成；4、控制面板；5、天线；6、信号处理控制单元；7、阀块第一油口 ；8、阀块第二油口 ；9、油位温度显示器；1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭振武，尹银，吴骏，李维祥，
申请(专利权)人：南开大学滨海学院，
类型：发明
国别省市：