振捣机实时监测定位系统及方法
【专利摘要】本发明涉及振捣机实时监测定位系统及方法，在振捣机的大臂上设有定向天线和定位天线，振捣机的小臂上设有角度传感器，所述的定向天线、定位天线和角度传感器均通过有线连接至监测定位主机，监测定位主机通过无线网络与远程服务器连接。本发明的振捣机实时监测定位系统及方法，能够实时获得振捣机上振捣棒的精确三维坐标信息，获得的数据能够作为振捣机振捣质量监控方案的基础，辅助施工管理人员控制混凝土振捣施工质量，避免各种不规范振捣行为的发生。
【专利说明】振捣机实时监测定位系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于水利工程混凝土工程浇筑施工质量控制的系统，具体的讲是振捣机实时监测定位系统及方法。
【背景技术】
[0002]混凝土振捣是混凝土浇筑的关键工艺，工艺过程中振捣质量的监测与控制是混凝土质量控制的重要环节之一。目前施工现场振捣质量控制，是通过振捣棒的交错插入来保证混凝土浇筑区域的全覆盖，同时通过粗放的经验方式来控制振捣棒插入位置、振捣间距、振后高程等过程控制参数，从而保证混凝土振捣密实。一般的经验控制方式为:施工人员按照条带方向依次有序进行振捣。但实际施工中，往往存在不按条带法施工的现象，容易增加各工序之间的干扰，尤其是振捣工序中容易出现漏振、重复振捣、欠振等问题，可能产生质量缺陷且难以及时获知和处理。这已成为混凝土振捣质量控制的通病，需要采用精细化、智能化的技术手段和设备有效的监测振捣位置、控制混凝土振捣质量。
[0003]振捣机是在混凝土浇筑施工过程中，为保证混凝土振捣施工效率和效果，将多个振捣棒集成安装在可旋转履带车活动臂前端的一种振捣机械。振捣机作为大体积混凝土振捣的重要施工设备，其振捣施工的质量控制尤为关键。在振捣机振捣施工质量控制中，通过对振捣机的振捣棒进行精确定位是其振捣质量监控解决方案的基础和前提。在实际对振捣机的振捣棒进行定位的过程中，需要考虑定位技术方案、定位传感设备的安装、定位坐标的解算等实施细节，确保定位结果精确可靠。
[0004]现有技术中主要依靠旁站监理通过旁站观察判断混凝土振捣的过程，对振捣机的位置判定采用参照仓面内相对固定物体目测距离的方式，定位精度低，且难以全程、连续监督振捣过程，容易出现有缝搭接、无序振捣的现象；且对振捣机定位过程以定性为主，受个人主观因素影响明显，缺乏准确的数据支撑。若施工过程中出现有缝搭接、振捣后高程超标而带来的漏振等现象，难以准确的识别、实时纠正偏差及事后的追溯。这不利于振捣施工质量的管理，难以有效的保证混凝土浇筑施工质量。
【发明内容】
[0005]本发明提供了一种振捣机实时监测定位系统及方法，实时获得振捣机上振捣棒的精确三维坐标信息，对振捣机进行监测定位，为振捣质量管理提供准确实时的数据支撑。
[0006]本发明振捣机实时监测定位系统，在振捣机的大臂上设有定向天线和定位天线，振捣机的小臂上设有角度传感器，所述的定向天线、定位天线和角度传感器均通过有线连接至监测定位主机，监测定位主机通过无线网络与远程服务器连接。
[0007]优选的，所述的定向天线设置在大臂的中部靠近驾驶室一侧，且定向天线的底部位置高于驾驶室高度。将定向天线的设置位置尽量提高，能够避免其它信号的干扰。
[0008]优选的，所述的定位天线设置在靠近大臂与小臂的连接关节处的顶端。将定位天线的设置位置尽量提高能够保证定向天线与定位天线之间有足够距离，以加强卫星定位信号的接收和避免信号干扰。
[0009]由于振捣机的大臂和小臂均是可运动的，为了保证天线的稳定性使相应的信号数据准确，优选的一种方式是将定向天线和定位天线与大臂间均设置为可旋转连接，并均设有使其保持稳定的配重。这样当大臂在上下运动时两个天线都能保持原有的方向位置，不会歪斜。
[0010]进一步的，角度传感器设于小臂靠近与大臂的连接关节处附近，使测得的角度数据更加准确。
[0011]本发明还提供了一种用于上述系统的振捣机实时监测定位方法，包括:
[0012]a.通过定向天线确定振捣机大臂与正北方向的水平夹角，通过定位天线接收卫星定位信号实时获得定位天线处的坐标P (X，y, z)，通过角度传感器实时获取振捣机小臂与竖直方向的夹角；
[0013]b.根据所述水平夹角、定位天线的坐标P(x，y, z)、小臂与竖直方向的夹角，以及定位天线顶端至大臂与小臂的连接关节旋转中心的距离，定位天线底端至振捣机的振捣台架中心关节的距离，计算出振捣台架上表面中心的坐标位置Q(xl, yl, zl)；
[0014]c.通过所述振捣台架上表面中心的坐标位置Q(xl，yl，zl)和振捣台架的三维形体数据，实时获得振捣台架上的每个振捣棒的坐标。
[0015]进一步的，定位天线通过接收GPS查分定位信号或北斗差分定位信号实时获得定位天线处的坐标P(X，y, Z)，也可以采用其它适合的定位方式。
[0016]进一步的，步骤b中是将所述的各种数据通过无线网络发送到远程服务器中进行计算获得所述的坐标位置Q(xl，yl, zl)，以减少振捣机上的设备复杂度，提高计算的准确性和效率。
[0017]本发明的振捣机实时监测定位系统及方法，能够实时获得振捣机上振捣棒的精确三维坐标信息，获得的数据能够作为振捣机振捣质量监控方案的基础，辅助施工管理人员控制混凝土振捣施工质量，避免各种不规范振捣行为的发生。
[0018]以下结合实施例的【具体实施方式】，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例。在不脱离本发明上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包括在本发明的范围内。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为本发明振捣机实时监测定位系统的示意图。
[0020]图2为图1的俯视图。
【具体实施方式】
[0021]如图1和图2所示本发明的振捣机实时监测定位系统，振捣机具有大臂1和小臂
2。在振捣机的大臂1中部靠近驾驶室一侧，且高于驾驶室高度的位置设有定向天线3，在靠近大臂1与小臂2的连接关节处的顶端定位天线4。将两个天线尽量提高安装高度以保证定向天线3与定位天线4之间有足够距离以加强卫星信号接收、避免信号干扰。为了保证天线的稳定性使相应的信号数据准确，定向天线3和定位天线4与大臂1间均为可旋转连接，并均设有使其保持稳定的配重。在振捣机的小臂2靠近与大臂1的连接关节处附近设有角度传感器5，所述的定向天线3、定位天线4和角度传感器5均通过有线连接至监测定位主机(设置在驾驶室内，未示出)，监测定位主机通过无线网络与远程服务器连接。
[0022]对振捣机工作过程检测时，首选通过定向天线3确定振捣机大臂1与正北方向的水平夹角A，通过定位天线4接收GPS差分定位信号或北斗差分定位信号实时获得定位天线4处的坐标P(x，y, z)，通过角度传感器5实时获取振捣机小臂2与竖直方向的夹角B ；
[0023]然后，将所述水平夹角A、定位天线4的坐标P(x，y, z)、小臂2与竖直方向的夹角
B,以及定位天线4顶端至大臂1与小臂2的连接关节旋转中心的距离a,定位天线4底端至振捣机的振捣台架6 (其上安装有多个振捣棒)中心关节的距离b，均通过无线网络发送到远程服务器中，计算出振捣台架6上表面中心的坐标位置Q(xl，yl, zl)，公式为:
[0024]xl = x + bX sinAX sinB
[0025]yl = y + bX sinAX cosB
[0026]zl = z — bXcosA — a
[0027]最后，通过所述振捣台架6上表面中心的坐标位置Q(xl，yl, zl)和振捣台架6的三维形体数据，实时获得振捣台架6上的每个振捣棒的坐标。
【权利要求】
1.振捣机实时监测定位系统，其特征包括:在振捣机的大臂(1)上设有定向天线(3)和定位天线(4)，振捣机的小臂(2)上设有角度传感器(5)，所述的定向天线(3)、定位天线(4)和角度传感器(5)均通过有线连接至监测定位主机，监测定位主机通过无线网络与远程服务器连接。
2.如权利要求1所述的振捣机实时监测定位系统，其特征为:所述的定向天线(3)设置在大臂(1)的中部靠近驾驶室一侧，且定向天线(3)的底部位置高于驾驶室高度。
3.如权利要求1所述的振捣机实时监测定位系统，其特征为:所述的定位天线(4)设置在靠近大臂(1)与小臂(2)的连接关节处的顶端。
4.如权利要求1所述的振捣机实时监测定位系统，其特征为:定向天线(3)和定位天线(4)与大臂(1)间均为可旋转连接，并均设有使其保持稳定的配重。
5.如权利要求1至4之一所述的振捣机实时监测定位系统，其特征为:角度传感器(5)设于小臂(2)靠近与大臂(1)的连接关节处附近。
6.用于权利要求1所述系统的振捣机实时监测定位方法，其特征包括:a.通过定向天线(3)确定振捣机大臂(1)与正北方向的水平夹角(A),通过定位天线(4)接收卫星定位信号实时获得定位天线(4)处的坐标P(x，y, z)，通过角度传感器(5)实时获取振捣机小臂(2)与竖直方向的夹角(B);b.根据所述水平夹角(A)、定位天线(4)的坐标P(x，y，z)、小臂(2)与竖直方向的夹角(B),以及定位天线(4)顶端至大臂(1)与小臂(2)的连接关节旋转中心的距离(a)，定位天线(4 )底端至振捣机的振捣台架(6 )中心关节的距离(b )，计算出振捣台架(6 )上表面中心的坐标位置Q(xl, yl, zl)；c.通过所述振捣台架(6)上表面中心的坐标位置Q(xl，yl，zl)和振捣台架(6)的三维形体数据，实时获得振捣台架(6)上的每个振捣棒的坐标。
7.如权利要求6所述的检测定位方法，其特征为:定位天线(4)通过接收GPS查分定位信号或北斗差分定位信号实时获得定位天线(4)处的坐标P(x，y, z)。
8.如权利要求6或7所述的检测定位方法，其特征为:步骤b中是将所述的各种数据通过无线网络发送到远程服务器中进行计算获得所述的坐标位置Q(xl，yl, zl)。
【文档编号】E02D15/02GK103711127SQ201310738341
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年12月27日 优先权日:2013年12月27日
【发明者】王仁坤, 陈万涛, 邱向东, 尹习双, 刘金飞, 钟桂良, 赖刚, 刘永亮 申请人:中国水电顾问集团成都勘测设计研究院有限公司