本实用新型属于土方填筑监控技术领域，尤其是涉及一种基于三维激光扫描的土方填筑监控装置。
背景技术：
土方填筑工程均建在荒山荒坡区、地形地貌复杂、建设时间短，挖填规模大，土方填筑所形成的土方填筑体的压实质量要求高。土方填筑施工中常采用的工法为强力夯实法和冲击碾压法，强力夯实法即强夯法，又称动力固结法，就是利用大型履带式强夯机将8吨～40吨的重锤从6米～40米高度自由落下，利用强大的夯击能，在地基中产生强烈的冲击波和动应力，对土层进行强力夯实；冲击碾压法利用压实原理，通过机械碾压夯击，把土层地基压实；因为冲击碾压法比强力夯实法具有更高的生产效率和经济性，所以目前土方填筑施工中尤以冲击碾压法为主，对土方填筑施工中碾压质量进行有效地监控是保证土方填筑工程安全的关键，依照现行规范，土方填筑冲击碾压质量监控主要包括土方填筑过程中的冲击碾压参数和土方填筑层的压实系数监控。现如今采用的监控装置，虽然对土方填筑有一定的监控作用，但是最后监测结果合格与否不能判断土方填筑整体工程的质量；另外，土方填筑层过程中一般为传统环刀法现场取样，检测土方填筑中填土层的压实系数，一般以填土层中一个点的压实系数作为一个填土层面的压实系数，再以各个填土层面的压实系数去等效整个土方填筑体的压实系数，是“以点代面，以面代体”的检测，检测结果存在离散性，其检测结果不能真实地反应整个土方填筑体的压实系数，且整个土方填筑体的压实系数往往取决于取样的数量和频率，这样操作不仅复杂，成本高，而且每次取样及检测的都耗费人力和时间，工作人员往返于施工现场和测试室，测试效率低，测试进度不能高效率满足施工需求。
由上述内容可知，采用目前的监控装置进行土方填筑时，不仅操作复杂，效率极低，不能满足施工需求，而且检测数据有所偏离，检测数据准确度较低，测量结果误差较大，不能满足施工准确需求。
技术实现要素：
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，提供一种基于三维激光扫描的土方填筑监控装置，其结构简单、设计合理且成本低，使用操作简便，能实时、准确地对所施工土方填筑进行监控，且监测结果准确。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种基于三维激光扫描的土方填筑监控装置，其特征在于：包括安装在冲击碾压机上的数据检测模块和对所施工土方填筑进行监控的监控模块，所述监控模块包括现场处理模块、与所述现场处理模块进行通信的远程监控模块和设置在工作人员身上且向冲击碾压机发送控制命令的手持式无线终端，所述现场处理模块包括设置在所施工土方填筑现场且用于存储检测数据的现场服务器和与所述现场服务器连接且对检测数据进行去噪处理的现场处理终端，所述远程监控模块包括与现场处理终端连接的远程服务器和与远程服务器连接的远程监控终端，所述现场服务器通过第一3G无线通信模块与所述数据检测模块进行无线数据通信，所述数据检测模块包括三维激光扫描单元和用于检测所述冲击碾压机的碾压速度的速度检测单元，所述三维激光扫描单元和速度检测单元均与第一3G无线通信模块相接。
上述的一种基于三维激光扫描的土方填筑监控装置，其特征在于：所述现场服务器包括与第一3G无线通信模块双向通信的第二3G无线通信模块和与第二3G无线通信模块相接的数据存储器，所述数据存储器和现场处理终端连接。
上述的一种基于三维激光扫描的土方填筑监控装置，其特征在于：所述远程监控终端包括监控计算机以及与监控计算机相接的第一GSM模块，所述监控计算机的输入端接有参数设置单元，所述监控计算机的输出端接有第一显示器和报警单元。
上述的一种基于三维激光扫描的土方填筑监控装置，其特征在于：所述手持式无线终端包括主控器和与主控器相接的第二GSM模块，所述主控器的输出端接有第二显示器，所述主控器向冲击碾压机发送控制命令。
上述的一种基于三维激光扫描的土方填筑监控装置，其特征在于：所述三维激光扫描单元和速度检测单元的数量均与冲击碾压机的数量相同且三者的数量均为多个，多个所述三维激光扫描单元和速度检测单元分别安装在多个冲击碾压机上，多个所述三维激光扫描单元和多个所述速度检测单元均与第一3G无线通信模块相接。
上述的一种基于三维激光扫描的土方填筑监控装置，其特征在于：所述三维激光扫描单元包括三维激光扫描仪和定位定姿模块。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
1、所采用的监控装置结构简单、设计合理且安装布设简便，投入成本较低。
2、所采用的监控装置使用操作简便，能实时、准确地对所施工土方填筑进行监控，且监测结果准确。
3、所采用监控装置的检测效率高，降低工作人员现场取样及检测的复杂度，不仅成本低，而且减少人力和时间耗费，提高检测效率低，满足高效率施工需求。
4、所采用的监控装置使用效果好且监测结果准确，第一，能对所施工土方填筑过程中的每一填土层进行实时检测，减少因每一填土层检测不准确带来的误差，而且保证最终形成的土方填筑体满足施工质量要求；第二，在冲击碾压机上安装三维激光扫描单元，采用三维激光扫描单元对每一填土层进行实时检测，取代了现如今采用的事后监测，使土方填筑体的检测改为每一填土层的检测，通过保证每一填土层的质量，从而保证了土方填筑体的质量，消除了对土方填筑体最后检测而存在的误差，确保满足施工要求；第三，采用三维激光扫描单元填土层的压实系数，取代了目前“以点代面，以面代体”的检测方法，大大降低了由于采样的数量和频率不当而造成的误差，导致对每一填土层的干密度检测不准确；第四、节省检测时间及人工能耗：安装好三维激光扫描单元和速度检测单元，不需要工作人员现场参数，便能实时地或定时地对每一填土层进行检测，而且将检测数据无线发送至现场监控终端进行去噪处理，且最终发送至远程监控终端进行远程监控与诊断，并将监控与诊断处理结果无线发送至手持式无线终端，工作人员通过操作手持式无线终端发送至控制命令至满足施工要求，智能化程度高，提高了监控效率，且使得所施工土方填筑施工过程易于控制且实现方便。第五、通过设置现场处理终端对检测数据进行去噪处理，减少干扰信号带来的影响，提高了检测数据的准确度。
综上所述，本实用新型设计合理、操作简便且使用效果好，能实时、准确地对所施工土方填筑进行监控，且监测结果准确。
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
图1为本实用新型的电路原理框图。
附图标记说明:
1—三维激光扫描单元； 2—速度检测单元； 3—现场服务器；
3-1—第二3G无线通信模块； 3-2—数据存储器；
4—现场处理终端； 5—远程服务器； 6—远程监控终端；
6-1—第一显示器； 6-2—报警单元； 6-3—参数设置单元；
6-4—第一GSM模块； 6-5—监控计算机；
7—第一3G无线通信模块； 8—手持式控制终端；
8-1—第二显示器； 8-2—主控器； 8-3—第二GSM模块；
9—冲击碾压机。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型包括安装在冲击碾压机9上的数据检测模块和对所施工土方填筑进行监控的监控模块，所述监控模块包括现场处理模块、与所述现场处理模块进行通信的远程监控模块和设置在工作人员身上且向冲击碾压机9发送控制命令的手持式无线终端8，所述现场处理模块包括设置在所施工土方填筑现场且用于存储检测数据的现场服务器3和与所述现场服务器3连接且对检测数据进行去噪处理的现场处理终端4，所述远程监控模块包括与现场处理终端4连接的远程服务器5和与远程服务器5连接的远程监控终端6，所述现场服务器3通过第一3G无线通信模块7与所述数据检测模块进行无线数据通信，所述数据检测模块包括三维激光扫描单元1和用于检测所述冲击碾压机9的碾压速度的速度检测单元2，所述三维激光扫描单元1和速度检测单元2均与第一3G无线通信模块7相接。
本实施例中，通过设置三维激光扫描单元1和速度检测单元2，不需要工作人员接近现场检测，便能实时地对每一填土层进行检测。
本实施例中，在冲击碾压机9上安装三维激光扫描单元1，采用三维激光扫描单元1对每一填土层进行实时检测，取代了现如今采用的事后监测，使所施工土方填筑的检测改为每一填土层的检测，通过保证每一填土层的质量，从而保证了所施工土方填筑形成的土方填筑体质量，消除了对土方填筑体最后检测而存在的误差，确保满足施工要求。
本实施例中，采用三维激光扫描单元1计算得到填土层的压实系数，取代了目前“以点代面，以面代体”的检测，大大降低了由于采样的数量和频率不当而造成的误差，导致对每一填土层的压实系数检测不准确。
本实施例中，所述现场服务器3包括与第一3G无线通信模块7双向通信的第二3G无线通信模块3-1和与第二3G无线通信模块3-1相接的数据存储器3-2，所述数据存储器3-2和现场处理终端4连接。
本实施例中，所述远程监控终端6包括监控计算机6-5以及与监控计算机6-5相接的第一GSM模块6-4，所述监控计算机6-5的输入端接有参数设置单元6-3，所述监控计算机6-5的输出端接有第一显示器6-1和报警单元6-2。
本实施例中，所述手持式无线终端8包括主控器8-2和与主控器8-2相接的第二GSM模块8-3，所述主控器8-2的输出端接有第二显示器8-1，所述主控器8-2向冲击碾压机9发送控制命令。
本实施例中，通过第二显示器8-1对主控器8-2接收到的碾压速度、碾压遍数和所述填土层的压实系数进行显示，便于工作人员查看。
本实施例中，所述三维激光扫描单元1和速度检测单元2的数量均与冲击碾压机9的数量相同且三者的数量均为多个，多个所述三维激光扫描单元1和速度检测单元2分别安装在多个冲击碾压机9上，多个所述三维激光扫描单元1和多个所述速度检测单元2均与第一3G无线通信模块7相接。
本实施例中，所述三维激光扫描单元1包括三维激光扫描仪和定位定姿模块。
本实施例中，通过设置所述三维激光扫描仪对所述填土层的激光点云数据进行采集，经过远程监控终端6处理最后得到所述填土层的压实系数。通过设置所述定位定姿模块对冲击碾压机9的碾压航迹数据进行采集，经过远程监控终端6处理最后得到碾压遍数。
本实用新型具体实施时，所施工土方填筑为沿厚度方向由下至上分层填筑碾压处理，每一层填筑碾压处理形成一填土层，每个所述填土层的施工方法均相同，其中对任一所述填土层进行监控时，在冲击碾压机9上安装三维激光扫描单元1和速度检测单元2，三维激光扫描单元1实时地将冲击碾压机9的碾压航迹数据和所述填土层的点云数据发送至第一3G无线通信模块7，同时，速度检测单元2实时地将冲击碾压机9的速度信息发送至第一3G无线通信模块7，第一3G无线通信模块7接收冲击碾压机9的速度数据、三维激光扫描单元1的碾压航迹数据和所述填土层的点云数据并发送出去，现场服务器3中数据存储器3-2通过第二3G无线通信模块3-1接收第一3G无线通信模块7发送的速度数据、碾压航迹数据和所述填土层的点云数据，并进行存储和更新，现场监控终端4将速度数据、碾压航迹数据和所述填土层的点云数据等检测数据进行去噪处理，减少干扰信号带来的影响，提高了检测数据的准确度，并将去噪处理后的检测数据传输至远程服务器5，远程服务器5将去噪处理后的检测数据进行相应的存储并及时更新，远程服务器5将去噪处理后的检测数据传送至远程监控终端6，远程监控终端6中的监控计算机6-5将得到的去噪处理后的检测数据进行分析处理，得到冲击碾压机9的碾压速度、冲击碾压机9的碾压遍数和所述填土层的压实系数，监控计算机6-5控制一第一显示器6-1进行显示；工作人员预先通过参数设置单元6-3设置最小碾压速度阈值、最大碾压速度阈值、碾压遍数阈值和压实系数阈值，根据预先设定的最小碾压速度阈值和最大速度阈值，监控计算机6-5将速度检测单元2所检测到的碾压速度和碾压速度阈值进行判断，当碾压速度小于最小速度阈值或者碾压速度大于最大速度阈值时，监控计算机6-5控制报警单元6-2输出预警信号，同时，监控计算机6-5将得到的碾压速度发送回设置在工作人员身上的手持式无线终端8，工作人员操作手持式无线终端8给冲击碾压机9发送控制命令至冲击碾压机9的碾压速度处于预先设定的最小碾压速度阈值和最大速度阈值之间；根据预先设定的碾压遍数阈值，监控计算机6-5将所得到的碾压遍数和碾压遍数阈值进行判断，当碾压遍数小于碾压遍数阈值时，监控计算机6-5控制报警单元6-2输出预警信号，同时，监控计算机6-5将所得到的碾压遍数发送回设置在工作人员身上的手持式无线终端8，工作人员操作手持式无线终端8给冲击碾压机9发送命令，至冲击碾压机9的碾压遍数符合预先设定的碾压遍数阈值；当碾压遍数大于碾压遍数阈值时，监控计算机6-5控制报警单元6-2输出预警信号,同时，监控计算机6-5将所得到的碾压遍数发送回设置在工作人员身上的手持式无线终端8，工作人员操作手持式无线终端8给冲击碾压机9发送命令，使冲击碾压机9停止碾压，监控计算机6-5进一步判断所述填土层的压实系数是否满足压实系数阈值；监控计算机6-5判断所述填土层的压实系数是否满足压实系数阈值的过程为：首先，采用远程监控终端6根据三维激光扫描单元1采集到所述填土层的激光点云数据进行处理得到所述填土层的体积，最终得到所述填土层的压实系数；然后，监控计算机6-5将所述填土层的压实系数和压实系数阈值进行判断，当所述填土层的压实系数大于或者等于压实系数阈值时，说明所述填土层的碾压满足所施工土方填筑的施工要求；当所述填土层的压实系数小于压实系数阈值时，说明所述填土层的碾压不满足所施工土方填筑的施工要求，监控计算机6-5控制报警单元6-2输出预警信号，同时，监控计算机6-5将所得到的填土层的压实系数发送回设置在工作人员身上的手持式无线终端8，工作人员操作手持式无线终端8给冲击碾压机9发送命令，调整至所述填土层的压实系数满足压实系数阈值，智能化程度高，提高了监控效率，且使得所施工土方填筑施工过程易于控制且实现方便。依次重直至完成所有所施工土方填筑的监测过程。
实际使用过程中，远程监控终端6中的监控计算机6-5通过第一GSM模块向手持式无线终端8中发送碾压速度、碾压遍数和所述填土层的压实系数，主控器8-2通过第二GSM模块8-3接收到第一GSM模块向发送的碾压速度、碾压遍数和所述填土层的压实系数，实现远程监控终端6和设置在工作人员身上的手持式无线终端8的无线数据通信。
由上述内容可知，本实用新型采用结构简单、设计合理且使用效果好且监测结果准确，能对所施工土方填筑中的每一填土层进行实时检测，保证每一填土层施工过程中碾压速度、碾压遍数和所述填土层的压实系数分别符合预先设定的碾压速度阈值、碾压遍数阈值和压实系数阈值，保证每一填土层的检测参数符合施工要求，减少因每一填土层检测不准确带来的误差，从而保证最终形成的土方填筑体满足施工质量要求。以此类推，直至完成所施工土方填筑的监测。
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。