一种基于四参数的灌浆饱和度检测系统的制作方法

1.本实用新型属于灌浆饱和度检测技术领域，尤其是涉及一种基于四参数的灌浆饱和度检测系统。


背景技术：

2.随着城市化的高度发展，高层建筑的地下室深度和规模不断加大。地下水位较高时,地下室抗浮问题是地下结构设计的一个重要课题。为防止地下结构上浮,一般采用抗拔措施，抗拔锚杆受拉力是通过杆体和灌浆来形成锚固体，然后同锚固岩层之间产生摩阻力来提供抗上浮力。灌浆是锚杆锚固系统的重要组成部分，而灌浆饱和程度对锚杆抗拔力起到关键性作用。若灌浆不当产生锚杆损坏，导致锚固体粘结力达不到要求，会严重影响支护效果，给工程安全带来威胁。在施工过程中若灌浆密实度过高，会造成有害的水力劈裂和扩缝效应，从而引发地层抬动或其他对主体工程造成严重破坏的灌浆事故；若灌浆密实度偏低，浆液将无法有效充填被灌岩体的细小裂隙和空洞，影响锚固体成型质量，造成安全隐患。为确保工程的安全和质量，急需对灌浆过程参数进行实时监测。但是目前现有的灌浆检测系统主要是通过动态检测灌浆流量、压力和水灰比等三种参数来控制灌浆过程，较难准确把握灌浆饱和度。
3.因此，现如今缺少一种基于四参数的灌浆饱和度检测系统，实时检测灌浆流量、浆液密度、灌浆压力和地层抬动值等灌浆施工参数，以便准确地判断灌浆饱和度，确保灌浆施工质量。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于四参数的灌浆饱和度检测系统，其结构简单，设计合理，方便安装，实时检测灌浆流量、浆液密度、灌浆压力和地层抬动值等灌浆施工参数，以便准确地判断灌浆饱和度，确保灌浆施工质量。
5.为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种基于四参数的灌浆饱和度检测系统，其特征在于：包括流量和密度检测模块、压力检测模块、地层抬动检测模块，以及与所述流量和密度检测模块、所述压力检测模块和所述地层抬动检测模块连接的监控模块；
6.所述监控模块包括监控计算机、以及与监控计算机连接的主无线通信模块和显示屏，所述流量和密度检测模块、所述压力检测模块和所述地层抬动检测模块均通过主无线通信模块和监控计算机进行数据无线通信。
7.上述的一种基于四参数的灌浆饱和度检测系统，其特征在于：所述流量和密度检测模块包括第一检测箱、设置在所述第一检测箱中的第一电子线路板和集成在所述第一电子线路板上的第一主控器，以及与第一主控器连接的第一无线通信模块，所述第一主控器的输入端连接有电磁流量传感器和密度传感器；
8.所述压力检测模块包括第二检测箱、设置在所述第二检测箱中的第二电子线路板和集成在所述第二电子线路板上的第二主控器，以及与第二主控器连接的第二无线通信模块，所述第二主控器的输入端连接有压力传感器；
9.所述地层抬动检测模块包括第三检测箱、设置在所述第三检测箱中的第三电子线路板和集成在所述第三电子线路板上的第三主控器，以及与第三主控器连接的第三无线通信模块，所述第三主控器的输入端连接有地层抬动传感器；
10.所述第一无线通信模块、第二无线通信模块和第三无线通信模块均与主无线通信模块无线连接。
11.上述的一种基于四参数的灌浆饱和度检测系统，其特征在于：所述电磁流量传感器和密度传感器设置在注浆管上；
12.所述压力传感器设置在密闭橡胶球中，所述密闭橡胶球设置在待灌浆孔的顶部内，所述密闭橡胶球上设置有连接筒，所述压力传感器的连接线通过连接筒和第二主控器的输入端连接；
13.所述地层抬动传感器布设在待灌浆孔所处区域的地表上。
14.上述的一种基于四参数的灌浆饱和度检测系统，其特征在于：所述第一检测箱内设置有第一电源模块，所述第一电源模块包括第一电池和与第一电池连接的第一电压模块；
15.所述第二检测箱内设置有第二电源模块，所述第二电源模块包括第二电池和与第二电池连接的第二电压模块；
16.所述第三检测箱内设置有第三电源模块，所述第三电源模块包括第三电池和与第三电池依次连接的第三电压模块。
17.上述的一种基于四参数的灌浆饱和度检测系统，其特征在于：所述第一电压模块包括第一5v转3.3v模块和第一5v转24v模块，所述第二电压模块包括第二5v转3.3v模块和第二5v转24v模块，所述第三电压模块包括第三5v转3.3v模块和第三5v转24v模块。
18.上述的一种基于四参数的灌浆饱和度检测系统，其特征在于：所述注浆管和注浆泵的出口连接，所述注浆泵的入口和浆液桶之间连接有供浆管。
19.本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
20.1、结构简单、设计合理且安装布设简便，提高灌浆施工质量。
21.2、本实用新型设置流量和密度检测模块对注浆管中的灌浆流量和浆液密度进行检测；通过压力检测模块对待灌浆孔内的灌浆压力进行检测，通过地层抬动传感器对待灌浆孔所处区域的地表的地层抬动值进行检测，以实时检测灌浆流量、浆液密度、灌浆压力和地层抬动值等灌浆施工参数。
22.3、本实用新型通过流量和密度检测模块、压力检测模块、地层抬动检测模块检测到的灌浆流量、浆液密度、灌浆压力和地层抬动值分别符合灌浆流量要求设定值、浆液密度要求设定值、灌浆压力要求设定值和地层抬动要求设定值时，则灌浆饱和度满足要求，以便准确地判断灌浆饱和度，确保灌浆施工质量。
23.4、本实用新型流量和密度检测模块、压力检测模块和地层抬动检测模块均通过主无线通信模块和监控计算机进行数据无线通信，从而便于远程进行灌浆施工参数的监控，提升水利水电工程灌浆施工质量的可控性。
24.综上所述，本实用新型结构简单，设计合理，方便安装，实时检测灌浆流量、浆液密度、灌浆压力和地层抬动值等灌浆施工参数，以便准确地判断灌浆饱和度，确保灌浆施工质量。
25.下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
26.图1为本实用新型的结构示意图。
27.图2为本实用新型的电路原理框图。
28.附图标记说明:
29.1—第一检测箱；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ1‑
1—第一主控器；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ1‑
2—电磁流量传感器；
[0030]1‑
3—密度传感器；
ꢀꢀꢀꢀ1‑
4—第一无线通信模块；
ꢀꢀ1‑
5—第一电池；
[0031]1‑
6—第一电压模块；
ꢀꢀ
2—第二检测箱；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ2‑
1—第二主控器；
[0032]2‑
2—压力传感器；
ꢀꢀꢀꢀ2‑3‑
1—密闭橡胶球；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ2‑3‑
2—连接筒；
[0033]2‑
4—第二无线通信模块； 2
‑
5—第二电池；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ2‑
6—第二电压模块；
[0034]
3—第三检测箱；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ3‑
1—第三主控器；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ3‑
2—地层抬动传感器；
[0035]3‑
4—第三无线通信模块； 3
‑
5—第三电池；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ3‑
6—第三电压模块；
[0036]
5—注浆管；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
6—监控模块；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ6‑
1—主无线通信模块；
[0037]6‑
3—监控计算机；
ꢀꢀꢀꢀ6‑
4—显示屏；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
7—注浆泵；
[0038]
8—浆液桶；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
9—供浆管；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
10—待灌浆孔。
具体实施方式
[0039]
如图1和图2所示的一种基于四参数的灌浆饱和度检测系统，包括流量和密度检测模块、压力检测模块、地层抬动检测模块，以及与所述流量和密度检测模块、所述压力检测模块和所述地层抬动检测模块连接的监控模块6；
[0040]
所述监控模块6包括监控计算机6
‑
3、以及与监控计算机6
‑
3连接的主无线通信模块6
‑
1和显示屏6
‑
4，所述流量和密度检测模块、所述压力检测模块和所述地层抬动检测模块均通过主无线通信模块6
‑
1和监控计算机6
‑
3进行数据无线通信。
[0041]
如图2所示，本实施例中，所述流量和密度检测模块包括第一检测箱1、设置在所述第一检测箱1中的第一电子线路板和集成在所述第一电子线路板上的第一主控器1
‑
1，以及与第一主控器1
‑
1连接的第一无线通信模块1
‑
4，所述第一主控器1
‑
1的输入端连接有电磁流量传感器1
‑
2和密度传感器1
‑
3；
[0042]
所述压力检测模块包括第二检测箱2、设置在所述第二检测箱2中的第二电子线路板和集成在所述第二电子线路板上的第二主控器2
‑
1，以及与第二主控器2
‑
1连接的第二无线通信模块2
‑
4，所述第二主控器2
‑
1的输入端连接有压力传感器2
‑
2；
[0043]
所述地层抬动检测模块包括第三检测箱3、设置在所述第三检测箱3中的第三电子线路板和集成在所述第三电子线路板上的第三主控器3
‑
1，以及与第三主控器3
‑
1连接的第三无线通信模块3
‑
4，所述第三主控器3
‑
1的输入端连接有地层抬动传感器3
‑
2；
[0044]
所述第一无线通信模块1
‑
4、第二无线通信模块2
‑
4和第三无线通信模块3
‑
4均与主无线通信模块6
‑
1无线连接。
[0045]
本实施例中，所述电磁流量传感器1
‑
2和密度传感器1
‑
3设置在注浆管5上；
[0046]
所述压力传感器2
‑
2设置在密闭橡胶球2
‑3‑
1中，所述密闭橡胶球2
‑3‑
1设置在待灌浆孔10的顶部内，所述密闭橡胶球2
‑3‑
1上设置有连接筒2
‑3‑
2，所述压力传感器2
‑
2的连接线通过连接筒2
‑3‑
2和第二主控器2
‑
1的输入端连接；
[0047]
所述地层抬动传感器3
‑
2布设在待灌浆孔10所处区域的地表上。
[0048]
本实施例中，所述第一检测箱1内设置有第一电源模块，所述第一电源模块包括第一电池1
‑
5和与第一电池1
‑
5连接的第一电压模块1
‑
6；
[0049]
所述第二检测箱2内设置有第二电源模块，所述第二电源模块包括第二电池2
‑
5和与第二电池2
‑
5连接的第二电压模块2
‑
6；
[0050]
所述第三检测箱3内设置有第三电源模块，所述第三电源模块包括第三电池3
‑
5和与第三电池3
‑
5依次连接的第三电压模块3
‑
6。
[0051]
本实施例中，所述第一电压模块1
‑
6包括第一5v转3.3v模块和第一5v转24v模块，所述第二电压模块2
‑
6包括第二5v转3.3v模块和第二5v转24v模块，所述第三电压模块3
‑
6包括第三5v转3.3v模块和第三5v转24v模块。
[0052]
本实施例中，所述注浆管5和注浆泵7的出口连接，所述注浆泵7的入口和浆液桶8之间连接有供浆管9。
[0053]
本实施例中，所述第一电池1
‑
5、第二电池2
‑
5和第三电池3
‑
5均为5v电池，所述第一5v转3.3v模块、第二5v转3.3v模块和第三5v转3.3v模块均可参考lm1117
‑
3.3电压转换模块，所述第一5v转24v模块、第二5v转24v模块和第三5v转24v模块均可参考tps61042
‑
24v电压转换模块。
[0054]
本实施例中，第一主控器1
‑
1、第二主控器2
‑
1和第三主控器3
‑
1均采用msp430g2553微控制器，电磁流量传感器1
‑
2可参考ldg
‑
fmt型电磁流量传感器，所述密度传感器1
‑
3可参考hx1520型密度传感器，压力传感器2
‑
3可参考bmp180型压力传感器，所述地层抬动传感器3
‑
2可参考wy－2l型地层抬动传感器。
[0055]
本实施例中，所述第一5v转3.3v模块、第二5v转3.3v模块和第三5v转3.3v模块分别为第一主控器1
‑
1、第二主控器2
‑
1和第三主控器3
‑
1提供3.3v工作电压；所述第一5v转24v模块、第二5v转24v模块和第三5v转24v模块分别为电磁流量传感器1
‑
2与密度传感器1
‑
3、压力传感器2
‑
3和地层抬动传感器3
‑
2提供24v工作电压。
[0056]
本实施例中，实际连接时，电磁流量传感器1
‑
2和密度传感器1
‑
3均通过rs485总线与第一主控器1
‑
1连接，所述压力传感器2
‑
3通过i2c总线与第二主控器2
‑
1连接，所述地层抬动传感器3
‑
2通过rs485总线与第三主控器3
‑
1连接。
[0057]
本实施例中，所述第一无线通信模块1
‑
4、第二无线通信模块2
‑
4、第三无线通信模块3
‑
4、主无线通信模块6
‑
1均可参考zigbee无线通信模块。
[0058]
本实施例中，进一步优选，所述第一无线通信模块1
‑
4、第二无线通信模块2
‑
4、第三无线通信模块3
‑
4、主无线通信模块6
‑
1均为ncs36510的zigbee无线通信模块。
[0059]
本实施例中，主无线通信模块6
‑
1通过串口与监控计算机6
‑
3连接，所述第一无线通信模块1
‑
4、第二无线通信模块2
‑
4、第三无线通信模块3
‑
4分别通过串口与第一主控器1
‑
1、第二主控器2
‑
1和第三主控器3
‑
1连接。
[0060]
本实用新型具体使用时，注浆管5对待灌浆孔10灌浆的过程中，电磁流量传感器1
‑
2对注浆管5内的流量进行检测，并将检测到的灌浆流量发送至第一主控器1
‑
1，密度传感器1
‑
3对注浆管5中的浆液密度进行检测，并将检测到的浆液密度发送至第一主控器1
‑
1，第一主控器1
‑
1接收到灌浆流量和浆液密度，并通过第一无线通信模块1
‑
4和主无线通信模块6
‑
1发送至监控计算机6
‑
3；
[0061]
压力传感器2
‑
2对待灌浆孔10内的灌浆压力进行检测，并将检测到的灌浆压力发送至第二主控器2
‑
1，第二主控器2
‑
1接收到灌浆压力，并通过第二无线通信模块2
‑
4和主无线通信模块6
‑
1发送至监控计算机6
‑
3；
[0062]
地层抬动传感器3
‑
2对待灌浆孔10所处区域的地表的地层抬动值进行检测，并将检测到的地层抬动值发送至第三主控器3
‑
1，第三主控器3
‑
1接收到地层抬动值，并通过第三无线通信模块3
‑
4和主无线通信模块6
‑
1发送至监控计算机6
‑
3；
[0063]
监控计算机6
‑
3将接收到的灌浆流量、浆液密度、灌浆压力和地层抬动值分别与灌浆流量要求设定值、浆液密度要求设定值、灌浆压力要求设定值和地层抬动要求设定值进行比较，当监控计算机6
‑
3接收到的灌浆流量、浆液密度、灌浆压力和地层抬动值分别符合灌浆流量要求设定值、浆液密度要求设定值、灌浆压力要求设定值和地层抬动要求设定值时，则灌浆饱和度满足要求，以便准确地判断灌浆饱和度，确保灌浆施工质量；另外监控计算机6
‑
3同步控制显示屏6
‑
4对收到的灌浆流量、浆液密度、灌浆压力和地层抬动值进行显示，便于监控人员查看调整灌浆措施。
[0064]
综上所述，本实用新型结构简单，设计合理，方便安装，实时检测灌浆流量、浆液密度、灌浆压力和地层抬动值等灌浆施工参数，以便准确地判断灌浆饱和度，确保灌浆施工质量。
[0065]
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。