一种智能基桩检测装置的制作方法

本实用新型涉及一种智能基桩检测装置，属于岩土工程检测技术领域。

背景技术：

桩基作为建筑物基础构造形式的一种，埋于地下，属于隐蔽工程。准确判定桩基工程的质量对于确保建筑整体的质量、安全十分重要，根据《建筑桩基检测技术规范JGJ106-2014》，桩基检测的主要方法有静载试验、钻芯法、低应变法、高应变法、声波透射法等几种，其中，静载试验通常采用静载荷测试仪，如武汉岩海的静载荷测试仪RS-JTB，低应变法通常采用基桩低应变检测仪，如北京智博联的基桩动测仪ZBL-P8100，高应变法通常采用基桩高应变检测仪，如中岩科技的基桩高应变检测仪RSM-PDT（F），声波透射法通常采用基桩超声波检测仪，如北京海创高科的混凝土超声波检测仪HC-U81。

再如，中国实用新型专利CN 205676935U公开了一种建筑基桩静载检测装置；中国实用新型专利CN205475366U公开了一种基桩低应变检测装置；中国发明专利CN101078661B公开了一种在基桩高应变动力检测中测量锤击力的方法及仪器；中国发明专利CN103713049A公开了一种基桩多剖面层析成像检测控制方法及装置。上述专利中涉及的基桩检测装置，具备的共同特点是：该类装置均由一台带液晶显示屏的主机与一种或多种类型的传感器组成，检测人员通过操控主机，获取各传感器的实时数据，从而分析判断基桩的承载力或桩身的完整性。

在实际的工程应用中，上述基桩检测装置存在以下技术问题：

1、显示屏的亮度不能自动调节，都需要操作人员通过设置界面手动调节；

2、在光线比较强的工地现场，通常需要将液晶显示屏的背光调节到最亮，才能获得比较清晰的图像显示，某些特殊的应用场合，甚至需要采用高亮屏，一方面显示屏的成本会成倍增加，另一方面增加了主机的功耗，极大的缩短了主机内置电池的的使用寿命，再一方面，显示屏的发热量大幅提高，导致整机温度急剧上升，整机的稳定性会因过热的影响急剧下降。通常在炎热的夏季，桩基施工与检测进入高峰期，检测量大，工期紧，而且工地现场气温高达40℃~50℃。检测人员经常抱怨操作主机时烫手难忍，而且时不时出现死机的现象，导致基桩检测在试验过程中半途而费。此时，检测人员不得不重新启动主机，重新开始检测，极大的降低了检测效率；

3、当检测人员不在主机旁边时，主机显示屏依旧处于高亮显示状态，这样会导致电能毫无意义的浪费。

技术实现要素：

为了克服背景技术中提到的技术问题，本实用新型提供一种智能基桩检测装置及检测方法，该基桩检测装置通过内部的智能控制模块，实时监控当前试验环境下的光线强度、基桩检测主机内部温度以及检测人员是否离开等因素，智能的将基桩检测主机调整为最佳使用状态。

本实用新型所采取的技术方案是：一种智能基桩检测装置，包括基桩检测主机和基桩检测传感器两部分。其中，基桩检测主机作为整个系统的核心，通过与基桩检测传感器进行命令和数据的交互，完成对基桩检测传感器的数据采集、分析与存储，并将数据上传到指定的基桩检测系统平台，便于检测单位远程监控与分析，从而实现对工程施工质量的有效监管。

优选的，基桩检测主机包括嵌入式计算机、数据采集模块、图像处理模块、数传模块、GPS模块、电源电路、存储模块、液晶显示屏；其中，嵌入式计算机与数据采集模块通过GPMC总线相连；嵌入式计算机与图像处理模块通过DVI接口相连，图像处理模块与液晶显示屏通过LVDS接口相连；嵌入式计算机与智能控制模块、数传模块、GPS模块通过独立的UART接口依次相连；存储模块与嵌入式计算机通过SDIO接口相连；电源电路为基桩检测主机中所有模块提供电源，关键的，基桩检测主机还包括智能控制模块。

优选的，智能控制模块包括微控制器、人体感应装置、环境光强度传感装置、温度传感装置、散热装置。其中，微控制器通过实时获取人体感应装置、环境光强度传感装置、温度传感装置的数据，发送给嵌入式计算机，嵌入式计算机根据接收到的数据，进行预处理、判断后，自动的控制液晶显示屏的电源、亮度和对比度、散热装置，智能的将基桩检测主机调整为最佳使用状态。

优选的，人体感应装置包括热释电红外感应模块、人体雷达感应模块、电机驱动器、旋转电机，微控制器同时检测热释电红外感应模块和人体雷达感应模块的输出电平信号，只有当微控制器检测到热释电红外感应模块和人体雷达感应模块同时为高电平时，才判断为有人靠近。

优选的，热释电红外感应模块采用HR-SR501人体红外感应模块，人体雷达感应模块采用多普勒微波感应模块HW-M100。

优选的，环境光强度传感装置采用16位数字输出型的环境光强度传感器集成电路BH1750FVI，该集成电路通过IIC接口与微控制器进行数据交互，微控制器通过控制环境光强度传感装置，获取当前环境的光照强度，并发送给嵌入式计算机进行分析处理，自动调整液晶显示屏的亮度和对比度。

优选的，温度传感装置采用常用的温度传感器DS18B20，微控制器通过获取温度传感装置的温度数据，并与嵌入式计算机设定的温度预警值进行比较，如果基桩检测主机内部温度超过设定的预警值，立即开启散热装置，降低基桩检测主机内部温度，防止因过热导致的稳定性问题。

优选的，数据采集模块包括信号调理电路、放大电路、滤波电路、模数转换电路、逻辑控制电路；其中，信号调理电路主要功能是将基桩检测传感器输出的信号，调理成放大电路可以直接接入的信号；逻辑控制电路通过GPMC总线与嵌入式计算机进行数据的交互，依照嵌入式计算机设置的参数，控制放大电路、滤波电路、模数转换电路进行工作，并将采样的数据传输给嵌入式计算机进行分析处理。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：1、该基桩检测装置能够自动的调节液晶显示屏的亮度和对比度，解决了目前基桩检测工程应用中，仅通过采用高亮屏手工调节显示屏亮度操作繁琐，以及带来的成本高和功耗大等系列问题。2、可实时监控基桩检测装置的内部温度，当温度超过设定的阈值时，自动开启散热装置，降低内部温度，防止因过热导致基桩检测装置的稳定性问题。3、可实时准确探测是否有检测人员在基桩检测装置旁边，如果探测到检测人员离开，基桩检测装置会自动关闭液晶显示屏，最大程度的节省电能和降低显示屏的损耗。

附图说明

图1为本实用新型的其中一个实施例的一种智能基桩检测装置的整体示意图；

图2为图1所示装置中数据采集模块102的结构框图；

图3为图1所示装置中智能控制模块103的结构框图；

图4为图3所示智能控制模块103中人体感应装置302与微控制器301内部连接示意图；

图5为本实用新型的其中一个实施例的智能基桩检测方法的流程图；

图中，1—基桩检测主机；2—基桩检测传感器；101—嵌入式计算机；102—数据采集模块；103—智能控制模块；104—图像处理模块；105—数传模块；106—GPS模块；107—电源电路；108—存储模块；109—液晶显示屏；201—信号调理电路；202—放大电路；203—滤波电路；204—模数转换电路；205—逻辑控制电路；301—微控制器；302—人体感应装置；303—环境光强度传感装置；304—温度传感装置；305—散热装置；401—热释电红外感应模块；402—人体雷达感应模块；403—电机驱动器；404—旋转电机。

具体实施方式

下面结合附图和优选实施例对本实用新型进一步进行详细说明。

请参阅图1，为本实用新型一种智能基桩检测装置的整体示意图。本实用新型智能基桩检测装置包括基桩检测主机1及基桩检测传感器2。基桩检测主机1作为整个系统的核心，通过与基桩检测传感器2进行命令和数据的交互，完成对基桩检测传感器2的数据采集、分析与存储，并将数据上传到指定的基桩检测系统平台，便于检测单位远程监控与分析，从而实现对工程施工质量的有效监管。其中，基桩检测传感器2分为四大类：1、基桩静载试验类传感器，如位移传感器、压力传感器、荷重传感器等；2、基桩低应变试验类传感器，如速度传感器、加速度传感器等；3、基桩高应变试验类传感器，如应变传感器、加速度传感器等；4、基桩超声波试验类传感器，如超声波径向换能器、超声波平面换能器等。用户可根据实际工程应用，选择所需基桩试验类传感器和对应的基桩检测主机，即可方便、快捷的构建整个基桩检测系统。

基桩检测主机1由嵌入式计算机101、数据采集模块102、智能控制模块103、图像处理模块104、数传模块105、GPS模块106、电源电路107、存储模块108、液晶显示屏109组成；其中，嵌入式计算机101与数据采集模块102通过GPMC总线相连；嵌入式计算机101与图像处理模块104通过DVI接口相连，图像处理模块104与液晶显示屏109通过LVDS接口相连；嵌入式计算机101与智能控制模块103、数传模块105、GPS模块106通过独立的UART接口依次相连；存储模块108与嵌入式计算机101通过SDIO接口相连；电源电路107为基桩检测主机中所有模块提供电源。本实用新型智能基桩检测装置，除了可实现对各类基桩检测传感器的数据采集、显示、预警、保存、分析、定位、上传等现有功能外，通过内置的智能控制模块103，可对液晶显示屏109的亮度和对比度进行自动调节，实现在不同工地现场环境下的图像均清晰可见。同时，智能控制模块103实时监控基桩检测主机1的内部温度，自动开启过热保护功能。另外，当检测人员离开或长时间不操作主机时，智能控制模块103自动控制基桩检测主机1进入节能模式，极大的提高了整机的续航能力。

基桩检测主机1中的嵌入式计算机101采用武汉华和机电有限公司推出的一款以 TI Sitara AM437x系列处理器为核心的嵌入式工业计算机。该计算机主频高达1GHz，搭载SGX530显示核心，板载4GB eMMC，支持MMC、QSPI、USB多种启动方式，板载USB2514、LAN9220、SGTL5000等芯片，外设接口丰富，性能卓越，为基桩检测主机1在实际应用中的各种操作、图像的分析与处理，提供流畅的用户体验。

基桩检测主机1中的图像处理模块104通过嵌入式计算机101接收来自智能控制模块103输出的环境光线强度数据，并读取嵌入式计算机101显卡里的图像信息，经过灰度驱动芯片HV632进行灰度转换，采用脉冲宽度调制的方式去调整液晶显示屏109的背光亮度和灰度，从而达到自动调节液晶显示屏的亮度和对比度的功能。

基桩检测主机1中的数传模块105采用厦门四信公司的4G数传终端(4G DTU) F2A16，该上传模块支持4G、3G、2.5G等全线网络，数据传输更顺畅更高速。

请参阅图2，为本实用新型智能基桩检测装置的数据采集模块102的结构框图。数据采集模块102由信号调理电路201、放大电路202、滤波电路203、模数转换电路204、逻辑控制电路205组成；逻辑控制电路205与放大电路202、滤波电路203、模数转换电路204依次相连；信号调理电路201与放大电路202相连；放大电路202与滤波电路203相连；滤波电路203与模数转换电路204相连；其中，信号调理电路201主要功能是将基桩检测传感器2输出的信号，调理成放大电路202可以直接接入的信号；逻辑控制电路205通过GPMC总线与嵌入式计算机101进行数据的交互，依照嵌入式计算机101设置的参数，控制放大电路202、滤波电路203、模数转换电路204进行工作，并将采样的数据传输给嵌入式计算机101进行分析处理。

请参阅图3，为本实用新型智能基桩检测装置的智能控制模块103的结构框图。智能控制模块103由微控制器301、人体感应装置302、环境光强度传感装置303、温度传感装置304、散热装置305组成。微控制器301分别与人体感应装置302、环境光强度传感装置303、温度传感装置304、散热装置相连305。其中，微控制器301通过实时获取人体感应装置302、环境光强度传感装置303、温度传感装置304的数据，发送给嵌入式计算机101，嵌入式计算机101根据接收到的数据，进行预处理、判断后，自动的控制液晶显示屏109的电源、亮度和对比度、散热装置305，智能的将基桩检测主机1调整为最佳使用状态。

智能控制模块103中的人体感应装置302由热释电红外感应模块401、人体雷达感应模块402、电机驱动器403、旋转电机404组成。热释电红外感应模块401、人体雷达感应模块402和电机驱动器403分别与微控制器301相连；电机驱动器403与旋转电机404相连；热释电红外感应模块401与人体雷达感应模块402分别固定在旋转电机404的转动轴上，以扩大检测范围和检测灵敏度。其中，热释电红外感应模块401采用HR-SR501人体红外感应模块，该模块采用德国原装进口LHI778探头设计，灵敏度高，可靠性强。当检测到人进入其感应范围则输出高电平，当人离开感应范围则自动延时关闭高电平，输出低电平；人体雷达感应模块402采用多普勒微波感应模块HW-M10，该模块不受环境温度、湿度等影响，抗干扰能力强，且输出方式同热释电红外感应模块401完全相同。微控制器301同时检测热释电红外感应模块401和人体雷达感应模块402的输出电平信号，只有当微控制器301检测到热释电红外感应模块401和人体雷达感应模块402同时为高电平时，才判断为有人靠近。该人体感应装置302有效的解决了现有技术中采用热释电红外传感器对人体进行检测时，受环境温度影响导致探测灵敏度明显下降的问题。

智能控制模块103中的环境光强度传感装置303采用16位数字输出型的环境光强度传感器集成电路BH1750FVI。该集成电路接口电路简单，通过IIC接口与微控制器301进行数据交互。微控制器301通过控制环境光强度传感装置303，获取当前环境的光照强度，并发送给嵌入式计算机101进行分析处理，从而自动调整液晶显示屏109的亮度和对比度。

智能控制模块103中的温度传感装置304采用常用的温度传感器DS18B20，该传感器具有体积小，抗干扰能力强，精度高等特点，采用独特的单线接口方式，测温范围广，可达-55℃～+125℃。微控制器301通过获取温度传感装置304的温度数据，并与嵌入式计算机101设定的温度预警值进行比较，如果基桩检测主机1内部温度超过设定的预警值，立即开启散热装置305，降低基桩检测主机1内部温度，防止因过热导致的稳定性问题。

请参阅图4，为本实用新型的其中一个实施例的智能基桩检测方法的流程图，本方法按以下步骤进行：

步骤1：系统初始化；具体为系统上电后，自动加载系统配置，将基桩检测主机1各项采样参数、液晶显示屏亮度和对比度等设置为默认值。

步骤2：开启采样控制线程和智能控制线程；具体为系统初始化后，基桩检测主机1同时开启采样控制线程和智能控制线程，且智能控制线程在后台运行。进入基桩检测采样主界面后，智能控制线程在后台通过智能控制模块103实时获取人体感应装置302、环境光强度传感装置303、温度传感装置304的数据，并经过分析、判断，自动的控制液晶显示屏109的电源、亮度和对比度、散热装置305，智能的将基桩检测主机1调整为最佳使用状态。

步骤3：参数设置；具体为检测人员根据现场的试验类型及要求，对基桩检测主机1采样参数进行设置。

步骤4：数据采样；具体为基桩检测主机1将检测人员设置的各项参数，发送给数据采集模块102，开启对基桩检测传感器2的输出信号进行采样，并将采样数据进行实时显示。

步骤5：分析保存；具体为基桩检测传感器2的数据采集完成后，可以对采集的数据进行现场分析，判断基桩的完整性和承载力，也可以将数据进行预先保存，试验结束后，采用配套的分析工具进行批量分析。

步骤6：数据上传；具体为基桩检测主机1将保存的数据，通过数传模块105上传到指定的基桩检测平台，便于工程监管，促进工程质量提高。

在步骤3-6的整个操作过程中，智能控制线程在后台通过智能控制模块103实时获取人体感应装置302、环境光强度传感装置303、温度传感装置304的数据，并经过分析、判断，自动的控制液晶显示屏109的电源、亮度和对比度、散热装置305，智能的将基桩检测主机1调整为最佳使用状态。

虽然之前的说明和附图描述了本实用新型的实施例，应当理解在不脱离权利要求书所界定的本实用新型原理的精神和保护范围的前提下可以有各种增补、修改和替换。本领域技术人员应该理解，本实用新型在实际应用中可根据具体的环境和工作要求在不背离发明准则的前提下在形式、结构、布局、比例、材料、元素、组件及其它方面有所变化。因此，在此披露的实施例仅用于说明而非限制，本实用新型的保护范围由权利要求书中技术方案及其合法等同物界定，而不限于此前的描述。