施工现场混凝土工作性能在线智能监控方法
【专利摘要】本发明公开了一种施工现场混凝土工作性能在线智能监控方法，通过实时采集检测相同拌合批次的拌合物在拌合楼出料口及浇筑现场流变参数经时变化规律，并通过终端服务器分析、评价、反馈的方法，对混凝土施工生产、运输过程工作性能进行实时监控。本发明实现了检测过程自动智能化，并可避免施工现场混凝土工作性能差异性偏差过大，保证了混凝土拌合物质量稳定性。
【专利说明】
施工现场混凝土工作性能在线智能监控方法
【技术领域】
[0001]本发明具体涉及一种用于施工现场混凝土工作性能质量在线智能化监控方法。
【背景技术】
[0002]混凝土工作性能是指拌和好的混凝土在不发生离析与泌水的情况下，能够顺利进行运输浇筑振捣的性能。测试评价拌合物的工作性能一直是混凝土施工现场质量控制的重要环节之一。目前现场测试是采用塌落度方法，但它存在明显缺陷，如手工操作误差大、需要一定操作技巧、拌合物工作性能存在适用范围区别以及物理意义并不明确等。
[0003]为此，利用混凝土流变参数(屈服剪切应力τ C1和塑性黏度Π)测试评价其工作性能的方法及其相关装置应运而生。但这些方法及装置大多仅局限于室内使用，仅少数用于现场工地，且缺少实时工作性能变化原因分析及在线动态信息化反馈调节等功能环节。众所周知，受原材料性能、配合比、拌合工艺、运输条件等诸多因素的影响，工程现场的混凝土拌合物工作性能的稳定控制愈发困难，而通常采用的抽检式拌合物坍落度检验方法，无法及时准确地评价整体混凝土工作性能变化，导致混凝土工作性能难以被及时精确地掌控与调节，更谈不上反馈优化分析和智能化指导管理操作人员及时调节配比方案以保障拌合物的质量均匀性，可见混凝土拌合物的检验已成为影响混凝土施工质量的一个重要环节，开发一种能够在施工现场实时连续监测混凝土工作性能的系统已成为亟待解决的技术问题。
【发明内容】
[0004]发明目的:为克服目前施工现场混凝土工作性控制调节及时性差的不足，本发明提出了一种施工现场混凝土工作性能的在线智能监控方法，实时获取、反馈控制混凝土工作性能变化，以保证混凝土拌合物质量稳定性。
[0005]技术方案:为解决上述技术问题，本发明提供的施工现场混凝土工作性能在线智能监控方法，包括以下步骤:
a.分别在拌合楼出料口处和浇筑现场获得同一拌合批次的混凝土工作性能数据；
b.将步骤a获得的混凝土工作性能数据处理后，实时发送至终端服务器并进行分析评价；
根据分析评价结果，当判断出工作性能满足要求后，终端服务器通过网络通讯向拌合楼控制室主机和现场管理人员手机实时发送拌合物正常的提示信息；
当判断出工作性能不满足要求后，终端服务器则发送拌合物不稳定信息，并提供调节方案信息；
c.拌合楼控制室主机和施工现场管理人员手机接收步骤b发来的信息，及时根据方案中的措施内容，实施混凝土工作性能质量反馈调节步骤，完成后向终端服务器发送反馈完工请求；终端服务器收到请求后，自动更新工作性能数据并再次进行分析评价，满足要求后则向监控终端发送结束指令，不满足则继续发送新的反馈调节方案信息，直至满足要求发送结束指令。
[0006]具体地，所述步骤a中的混凝土工作性能数据由混凝土流变参数进行量化表征，所述混凝土流变参数包括屈服剪切应力τ ^和塑性黏度η。
[0007]具体地，所述混凝土流变参数由机械手式流变仪采集，所述机械手式流变仪包括安装于竖架上的机械手和智能模块，所述机械手上安装的扭矩传感器模块、距离传感器模块和温湿度传感器模块均连接到智能模块。
[0008]具体地，所述机械手式流变仪包括拌合楼出料口处流变仪和浇筑现场处流变仪，能准确反映出相同拌合批次的拌合物经出料口至现场入仓时的工作性能经时变化。
[0009]具体地，所述步骤b的数据处理是将步骤a采集的流变参数、工作环境温度、湿度、采集时刻、采集位置等信息进行整合打包，其中工作环境温湿度由流变仪的温湿度传感器采集，采集时刻、采集位置及后续的信息整合打包由流变仪的智能模块实现完成。
[0010]具体地，所述步骤b的数据实时发送是通过流变仪的3G/GPRS模块进行发送。
[0011]具体地，所述步骤b的分析、评价及反馈包括以下步骤:
bl终端服务器根据采集时刻和采集位置计算判定混凝土运输时间和出料、入仓流变参数，并将其与工作环境温湿度一起保存至参数数据库中。
[0012]b2根据设定的合理流变参数数值区间，分析判断出料流变参数是否满足要求，即是否处于合理的数值区间内，满足的话进入步骤b3，不满足的话则发送相应配合比调节方案如增减水胶比、减水剂掺量、砂率等措施至拌合楼控制室主机；
b3分析入仓流变参数是否满足要求，满足的话发送拌合物正常的提示信息，不满足的话则发送拌合物不稳定信息，根据作业环境温/湿度及运输时间情况一并发送相应配合比及运输调节方案信息；其中配合比调节方案仍然发送至拌合楼控制室主机，运输调节方案包括增减运输时间及距离、遮蔽防晒、喷雾降温加湿等措施将发送至现场管理人员手机上。
具体地，上述步骤b2、b3中所述的相应反馈调节方案的优化比选流程为:终端服务器调用反馈方案数据库，并利用具体工程特征参数如混凝土设计配合比、合理流变参数值区间、工作环境温湿度、运输时间等作为前提条件，自动找寻库中与其匹配的方案信息，若有则发送至接收端，若无则利用库中数据信息，并基于人工智能算法如遗传神经网络、支持向量机等建立流变参数与配合比及运输参数包括工作环境温湿度、运输时间、运输距离等的关系模型；建立后根据模型和设定的合理流变参数值区间进行参数反演，获得合理配合比及运输参数，最终与实际情况比较得到反馈调节方案信息，发送该方案并被自动保存入库。
[0013]具体地，所述步骤c的拌合楼控制室主机和施工现场管理人员手机通过网络通讯模式接收信息，该信息支持文本和图形化两种显示方式，便于管理人员快速了解反馈方案信息。
[0014]有益效果:本发明的施工现场混凝土工作性能的在线智能监控方法通过实时采集检测相同拌合批次的拌合物在拌合楼出料口及浇筑现场流变参数经时变化规律，并通过终端服务器分析、评价、反馈的方法，对混凝土施工生产、运输过程工作性能进行实时监控，具备以下显著的进步:
1.实现了混凝土工作性能的实时监控，避免工作性差异性偏差过大，以保证混凝土拌合物质量稳定性。
[0015]2.机械手式流变仪的工作方式简单，采集过程全自动化，无需人工操作，使得流变参数检测过程自动智能化。
[0016]3.混凝土工作性质量反馈调节方案自动优化比选，无需人工操作，优化过程中考虑配比参数、环境温湿度、运输时间、运输距离等因素对混凝土工作性能的共同作用影响，提高了反馈方案的准确适用性。此外，新的方案还将被自动入库，以备其他工程项目使用。
[0017]除了上面所述的本发明解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的优点外，本发明的施工现场混凝土工作性能在线智能监控方法所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的优点，将结合附图做出进一步详细的说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本发明实施例的系统框图；
图2为本发明实施例中混凝土机械手式流变仪的逻辑结构示意图；
图3为本发明实施例的分析反馈流程图；
图4为图3中反馈调节方案的优化比选流程图。
【具体实施方式】
[0019]实施例:本实施例的系统框图如图1所示，包括终端服务器及与之通信连接的拌合楼出料口处流变仪和浇筑现场处流变仪。流变仪与终端服务器之间进行混凝土工作性能数据和反馈信息的通讯。
[0020]其中拌合楼出料口处流变仪和浇筑现场处流变仪均为机械手式流变仪，如图2所示，包括竖架1、机械手2、转轴及焊接叶片3、扭矩传感器模块4、距离传感器模块5、温湿度传感器模块6、智能模块7。竖架I和机械手2可自由伸缩，并且机械手2可绕竖架I水平转动。转轴及焊接叶片3位于机械手2末端，它在混凝土内旋转产生的扭矩将被扭矩传感器模块4采集，发送至智能模块7后换算为流变参数。距离传感器模块5用于感应确定拌合楼出料口闸门启闭状态、浇筑现场料盒的装填状态、作业过程中机械手2插入待测混凝土中深度，它与温湿度传感器模块6也都连接至智能模块7。智能模块7内嵌单片机和通讯丰吴块等。
[0021]其中出料口处流变仪固定在其外端支撑钢梁上，距离传感器模块将感应出料口底部闸门的启闭状态，当闸门关闭后机械手自动伸入料口内的混凝土中采集流变参数，完成后自动伸出并保持待机状态，直至闸门开启并再次关闭后重复上述采集过程。
[0022]浇筑现场处流变仪布置在混凝土运输车卸料处附近，距离传感器模块将感应流变仪前方的料盒是否被待测混凝土填满，若填满则机械手自动伸入料盒中采集参数，完成后自动伸出并保持待机状态，直至更换混凝土并再次填满料盒后重复上述采集过程。
[0023]如图3所示，本实施例的施工现场混凝土工作性能在线智能监控方法的分析反馈流程如下:
分别在拌合楼出料口处和浇筑现场通过采集处理获得同一拌合批次的混凝土工作性能数据A和B，并将其发送给终端服务器。
[0024]终端服务器对A和B进行分析评价:
根据分析评价结果，当判断出A与B均在设定控制值范围内时，向现场管理人员手机实时发送拌合物正常的提示信息。
[0025]当判断出A不在设定范围内时，向拌合楼控制室主机发送配合比调节方案信息，使其进行反馈调节。
[0026]当判断出B不在设定范围内时，拌合楼控制室主机和施工现场管理人员手机接收终端服务器发来的信息，及时根据方案中的措施内容，实施混凝土工作性能质量反馈调节步骤，完成后向终端服务器发送反馈完工请求；终端服务器收到请求后，自动更新工作性能数据并再次进行分析评价，满足要求后则向监控终端发送结束指令，不满足则继续发送新的反馈调节方案信息，直至满足要求发送结束指令。
[0027]如图4所示，反馈调节方案的优化比选流程为:终端服务器调用反馈方案数据库，并利用具体工程特征参数如混凝土设计配合比、合理流变参数值区间、工作环境温湿度、运输时间等作为前提条件，自动找寻库中与其匹配的方案信息，若有则发送至接收端，若无则利用库中数据信息，并基于人工智能算法如遗传神经网络、支持向量机等建立流变参数与配合比及运输参数包括工作环境温湿度、运输时间、运输距离等的关系模型；建立后根据模型和设定的合理流变参数值区间进行参数反演，获得合理配合比及运输参数，最终与实际情况比较得到反馈调节方案信息，发送该方案并被自动保存入库。
[0028]使用时，具体操作步骤如下:
1.打开终端服务器中混凝土工作性监控程序，新建保存工程项目；
2.根据混凝土设计技术指标要求，在监控程序菜单栏中“设置”一 “参数”中选择里面已保存的混凝土设计配合比参数值(水胶比、砂率、用水量、外加剂掺量等)、合理流变参数值区间、反馈信息发送频率，若无合适值，则手动输入，完成后点击保存。
[0029]3.启动拌合楼出料口处的机械手式流变仪，机械手待出料口闸门临时关闭后自动伸入料口里的混凝土中采集流变参数，完成后再自动伸出，直至闸门开启并再次关闭后重复上述米集过程。
[0030]4.启动位于浇筑现场处的机械手式流变仪，机械手待料盒内填满混凝土后自动伸入盒中采集其流变参数，完成后再自动伸出，直至更换混凝土并再次填满料盒后重复上述米集过程。
[0031]5.终端服务器监控程序上实时刷新显示工作性能数据，点击“分析”后弹出分析结果界面窗口，显示查看工作性能质量状态是否满足要求及相应的反馈提示信息。
[0032]6.点击分析结果窗口下的“发送”选项后，在拌合楼控制室主机及浇筑现场管理人员手机上查看接收到的反馈信息，若显示“拌合物正常”，则正常施工，若未显示“拌合物不稳定”，则根据一并接收的调节方案信息改善混凝土工作性能质量。
[0033]7.反馈作业完成后，拌合楼控制室主机及浇筑现场管理人员手机发出反馈完工请求信息，终端服务器接收该信息后自动刷新分析混凝土工作性能，满足要求则自动发出反馈结束指令，若没有满足要求则发送新的反馈调节方案直至满足要求。
[0034]以上结合附图对本发明的实施方式做出详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对本领域的普通技术人员而言，在本发明的原理和技术思想的范围内，对这些实施方式进行实施方式进行多种变化、修改、替换和变形仍落入本发明的保护范围内。
【权利要求】
1.一种施工现场混凝土工作性能在线智能监控方法，其特征在于包括以下步骤: a.分别在拌合楼出料口处和浇筑现场获得同一拌合批次的混凝土工作性能数据； b.将步骤a获得的混凝土工作性能数据处理后，实时发送至终端服务器并进行分析评价；根据分析评价结果，当判断出工作性能满足要求后，终端服务器通过网络通讯向拌合楼控制室主机和现场管理人员手机实时发送拌合物正常的提示信息；当判断出工作性能不满足要求后，终端服务器则发送拌合物不稳定信息，并提供调节方案信息； c.拌合楼控制室主机和施工现场管理人员手机接收步骤b发来的信息，及时根据方案中的措施内容，实施混凝土工作性能质量反馈调节步骤，完成后向终端服务器发送反馈完工请求；终端服务器收到请求后，自动更新工作性能数据并再次进行分析评价，满足要求后则向监控终端发送结束指令，不满足则继续发送新的反馈调节方案信息，直至满足要求发送结束指令。
2.根据权利要求1所述的施工现场混凝土工作性能在线智能监控方法，其特征在于:所述步骤a中的混凝土工作性能数据由混凝土流变参数进行量化表征，所述混凝土流变参数包括屈服剪切应力^和塑性黏度Π。
3.根据权利要求2所述的施工现场混凝土工作性能在线智能监控方法，其特征在于:所述混凝土流变参数由机械手式流变仪采集，所述机械手式流变仪包括安装于竖架上的机械手和智能模块，所述机械手上安装的扭矩传感器模块、距离传感器模块和温湿度传感器模块均连接到智能模块。
4.根据权利要求3所述的施工现场混凝土工作性能在线智能监控方法，其特征在于:所述机械手式流变仪包括拌合楼出料口处流变仪和浇筑现场处流变仪。
5.根据权利要求1所述的施工现场混凝土工作性能在线智能监控方法，其特征在于:所述步骤b的数据处理是将步骤a采集的流变参数、工作环境温度、湿度、采集时刻、采集位置信息进行整合打包，其中工作环境温湿度由流变仪的温湿度传感器采集，采集时刻、采集位置及后续的信息整合打包由流变仪的智能模块实现完成。
6.根据权利要求1所述的施工现场混凝土工作性能在线智能监控方法，其特征在于:所述步骤b的数据实时发送是通过流变仪的3G/GPRS模块进行发送。
7.根据权利要求1所述的施工现场混凝土工作性能在线智能监控方法，其特征在于:所述步骤b的分析、评价及反馈包括以下步骤: bl终端服务器根据采集时刻和采集位置计算判定混凝土运输时间和出料、入仓流变参数，并将其与工作环境温湿度一起保存至参数数据库中； b2根据设定的合理流变参数数值区间，分析判断出料流变参数是否满足要求，即是否处于合理的数值区间内，满足的话进入步骤b3，不满足的话则发送相应配合比调节方案至拌合楼控制室主机； b3分析入仓流变参数是否满足要求，满足的话发送拌合物正常的提示信息，不满足的话则发送拌合物不稳定信息，根据作业环境温/湿度及运输时间情况一并发送相应配合比及运输调节方案信息；其中配合比调节方案仍然发送至拌合楼控制室主机，运输调节方案发送至现场管理人员手机上。
8.根据权利要求7所述的施工现场混凝土工作性能在线智能监控方法，其特征在于:所述步骤b2、b3中所述的相应反馈调节方案的优化比选流程为:终端服务器调用反馈方案数据库，并利用具体工程特征参数作为前提条件，自动找寻库中与其匹配的方案信息，若有则发送至接收端，若无则利用库中数据信息，并基于人工智能算法建立流变参数与配合比及运输参数的关系模型；建立后根据模型和设定的合理流变参数值区间进行参数反演，获得合理配合比及运输参数，最终与实际情况比较得到反馈调节方案信息，发送该方案并被自动保存入库。
9.根据权利要求1所述的施工现场混凝土工作性能在线智能监控方法，其特征在于:所述步骤c的拌合楼控制室主机和施工现场管理人员手机通过网络通讯模式接收信息，该信息包括文本信息和图形化信息。
【文档编号】G05B19/418GK104345718SQ201410566126
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年10月22日 优先权日:2014年10月22日
【发明者】田正宏, 边策, 毛文龙, 刘代鸿, 刘建波 申请人:河海大学, 中国水利水电第七工程局有限公司