专利名称：强夯施工自动记录仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种强夯施工自动记录仪。
背景技术：
地基加固处理中的强夯施工工艺源于欧洲。由于该工艺设备简易、操作方便、效果显著、资金投入周期短、经济效益高，因此在地基处理中被广为采用。其原理主要是利用夯锤下落时产生的动能，夯实地表下相应深度的松散土体，以提高地基承载力。在夯击中，对每个夯点夯击次数的确定，一般以最后两击地面沉降平均值达到设定要求值为准。实际的施工设计中，也常常根据地质情况以经验数据确定单点夯击数。在强夯施工中，对夯击落距、夯击次数的监督是质量控制的要点。而在目前强夯作业中，要依靠人工现场记录来实现上述监督。锤体夯击击数由现场监理人员和施工人员各自逐锤记录；再由内业人员对所有资料进行分析、统计、整理，人工进行现场记录。在此过程中难免存在由于人为因素造成的失误，且现场监理人员旁站记录和后期资料的统计整理分析均需耗费较多人力，施工质量控制风险及成本较大，因此传统方法存在明显缺点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是要提供一种不需要人工现场记录夯击各项指标，而是使用仪器代替人工的各项工作，能够对每个夯击点的锤体落距和夯击次数自动跟踪测定与自动存录并实现数据资料后期处理的自动分析、判断，完全排除了人为因素造成的质量控制的失控。实现上述目的的技术方案如下:强夯施工自动记录仪，其特征在于:包括测距仪、地面接收装置、PC机，所述测距仪与地面接收装置电连接或网络连接、地面接收装置与PC机电连接或网络连接，测距仪安装在强夯机的顶部，其内具有激光光束发生器、测距系统；地面接收装置包括测距数据地面接收与转存U盘系统；PC机包括U盘监测数据读取与PC机数据后处理系统；测距系统自动跟踪监测夯锤提升过程；地面接收装置完成数据接受、存录与数据转存；PC机查阅夯击监测数据，打印夯击监测数据报表。进一步的，测距系统包括激光光束发生器模块a、激光光束发射频率控制模块b、激光光束反射信号光学透镜模块C、激光光束发射光学透镜模块d、激光光束反射信号接收及光电转换模块e、激光光束自发射到反射接收所需时间计量控制模块f、时间计量与距离计量数据的数字化转换控制模块g、测距数据查询地址指令无线接收模块h、查询应答测距数据无线发射模块i ;其中，激光光束发生器上具有激光光束发生器模块a与激光光束发射频率控制模块b ;激光光束发生器模块a分别与激光光束发射频率控制模块b、激光光束反射信号光学透镜模块C、激光光束发射光学透镜模块d、激光光束反射信号接收及光电转换模块e相互电连接或网络连接；激光光束反射信号接收及光电转换模块e与激光光束自发射到反射接收所需时间计量控制模块f连接，激光光束自发射到反射接收所需时间计量控制模块f与时间计量与距离计量数据的数字化转换控制模块g连接。进一步的，测距数据地面接收与转存U盘系统部分由多路无线局域网地址发射控制与测距数据接收模块j、人-机互动操作界面与液晶显示控制模块k、测距数据存录与监测数据转存U盘控制模块I组成；多路无线局域网地址发射控制与测距数据接收模块j与测距数据查询地址指令无线接收模块h连接，人-机互动操作与界面液晶显示控制模块k和测距数据存录与监测数据转存U盘控制模块I与查询应答测距数据无线发射模块i分别连接。进一步的，测距系统工作过程如下:激光光束发生器模块a按激光光束发射频率控制模块b设定的时间间隔，发射激光光束，当光束到达夯锤锤体表面时，产生反射激光光束，这个反射光波，经过光学透镜聚焦后，被反射信号接收及光电转换模块e接收后，就被转换成电压脉冲；上述过程中，电压脉冲所用时间经计量控制模块f处理后，可获得精确的时间数据；该数据传送到时间计量与距离计量数据的数字化转换控制模块g后，便可以获得精确的距离数据，当测距系统部分的测距数据查询地址指令无线接收模块h接收到地面接收装置的测距数据地面接收与转存U盘系统部分的多路无线局域网地址发射控制与测距数据接收模块j的查询测距数据指令后，把测距数据通过查询应答测距数据无线发射模块i发射出去，供测距数据地面接收与转存U盘系统的测距数据存录与监测数据转存U盘控制模块I和人-机互动操作界面与液晶显示控制模块k接收。进一步的，测距数据地面接收与转存U盘系统部分的工作过程是，多路无线局域网地址发射控制与测距数据接收模块j与测距仪内的查询应答测距数据无线发射模块i连接，同时查询应答测距数据无线发射模块i还分别与人-机互动操作界面与液晶显示控制模块k、测距数据存录与监测数据转存U盘控制模块I连接；在多路无线局域网地址发射控制与测距数据接收模块j中，其控制程序按设定时间周期分别向每台强夯机的测距仪发出指令，要求不同代码的测距仪回答各自的夯锤测距数据，测距系统做出测距回答，把数据传送给人-机互动操作界面与液晶显示控制模块k，并实时显示出夯锤测距数据，这组数据同时也传送给测距数据存录与监测数据转存U盘控制模块1，至此完成了数据存录与数据转存U盘。进一步的，U盘监测数据与PC机监测数据后处理部分工作过程是，首先把U盘插入P C机的U S B接口，点击强夯监测数据后处理图标，进入强夯施工监测数据后处理界面，点击打开U盘，选择目录中强夯机编号，把监测数据读入所选强夯机编号的数据库中，点击数据文件目录，点击目录中所需日期编号文件，点击目录中所需夯击点序号文件，查阅其夯击监测数据，点击打印，就开始打印此点夯击监测数据报表。进一步的，还包括实现测距仪自动跟踪锤体的定向吊挂装置，定向吊挂装置包括左短轴、右短轴、长轴、十字环、轴承座、摆杆，所述左短轴、右短轴在同一水平面上，且对应布置，并且左短轴与右短轴内侧分别连接在十字环对应的孔内，左短轴与右短轴的外侧连接在轴承座上，摆杆放置在十字环内，长轴穿过摆杆，长轴的两端连接在十字环的另两个孔内，轴承座的上端连接有螺栓，螺栓与吊机固定连接，摆杆下端固定连接测距仪。
该机构能使测距仪垂直吊挂、在重力力矩的作用下会产生定向指示的作用，使测距仪能够连续不断地跟踪夯锤的夯距。本发明实现对每个夯击点的锤体落距和夯击次数的自动跟踪测定与自动存录，它不仅保证了工程施工质量，也大大节省了人力资源。上述过程不需与PC机连接，“U”盘数据资料的后期分析、判断、打印均由PC机自动完成，完全排除了人为因素造成的质量控制的失真。
图1为本发明的原理示意2为测距仪示意3为地面接收装置中模块分布示意4为地面接收装置上按键的布置示意5为测距仪与定向指示仪吊挂装置示意6为图5的俯视7为测距仪内部模块分布结构8为本发明强夯施工自动记录仪流程示意图附图序号说明:1-显示屏、2-网络接收装置、3-标定按钮、4-夯锤起始键、5-夯锤提升最高点键、6-U盘、7-测距仪、8-左短轴、9-右短轴、10 -长轴、11-轴承座、12-摆杆、13-螺栓、14-十字环。
具体实施例方式下面结合附图对本发明做详细的说明。强夯施工自动记录仪，包括测距仪、地面接收装置、PC机。图中，在强夯机顶部安装测距仪，实现对落距的测定。测距仪内具有激光光束发生器JG、测距系统，测距系统自动跟踪监测夯锤提升过程，测距系统包括激光光束发生器模块a (其作用是控制激光的发射，其原理是向激光发生器发出指令，使激光发生器发射激光)、激光光束发射频率控制模块b (其作用是控制激光发射的频率)、激光光束反射信号光学透镜模块c (其作用是对接收反射激光聚焦，其原理是接收模块d反射的激光，将接收的激光通过光学透镜反射给模块e)、激光光束发射光学透镜模块d (其作用是聚焦，其原理是接收激光发生器发出的激光，通过光学透镜把激光进行聚焦，之后传送给模块e )、激光光束反射信号接收及光电转换模块e (其作用是将接收的反射激光转换成电压脉冲，其原理是接收模块c反射回的激光，将反射回的激光转化成电压脉冲，转化成的电压脉冲传送给模块f)、激光光束自发射到反射接收所需时间计量控制模块f (其作用是进行精确时间测量，其原理是:激光光束自发射打开时间“计时器”，当接收到反射激光光束关闭时间“计时器”。)、时间计量与距离计量数据的数字化转换控 制模块g (其作用是把距离计量数据进行数字化编码，通过网络接收装置2传送到地面接收装置，其原理是把测量数据进行数字化编码，编码后的测量数据通过网络接收装置传送到地面接收装置)、测距数据查询指令(地址)无线接收模块h (其作用是接收查询指令，其原理是接收查询指令，把查询后的结果传送给模块i)、查询应答测距数据无线发射模块i (其作用是将测得的数据信息传送到地面接收装置，其原理是接收测量数据，接收到的测量数据传送给地面接收装置)。激光光束发生器模块a按照激光光束发射频率控制模块b设定的时间间隔，向夯锤锤体表面发射激光光束，当光束到达夯锤表面时，产生反射激光光束，这个反射光束被激光光束反射信号接收光学透镜c及反射信号接收光电转换模块e接收后，就被转换成电压脉冲；上述过程中，电压脉冲所用时间经激光光束自发射到反射接收所需时间计量控制模块f处理后，可获得精确的时间数据；该数据传送到时间计量与距离计量数据的数字化转换控制模块g后，便可以获得精确的距离数据，当测距系统的测距数据查询地址指令无线接收模块h接收到测距数据地面接收与转存U盘系统部分的查询测距数据指令后，把测距数据通过查询应答测距数据无线发射模块i发射出去，供测距数据地面接收与转存U盘系统接收。地面接收装置内包括测距数据地面接收与转存U盘系统部分。测距数据地面接收与转存U盘系统由以下模块组成:多路无线局域网地址发射控制与测距数据接收模块j (其作用是:巡回跟踪查询与接收每台强夯机“夯锤”的每击“提升落距”数据，原理是:按设定的时间周期，巡回发射每台强夯机的无线局域网地址编码，跟踪接收每台强夯机“回答”的“夯锤”每击提升过程的“测距”数据)、人-机互动操作界面与液晶显示控制模块k (其作用是:实现和完成所需要各项功能的“人-机互动操作”，主要包括:①每台强夯机的“夯锤”起始点与最高点的计量标定进行每台强夯机监测数据的实时查阅与转存操作；原理是:由安装在后台的“操作与控制软件”完成“人-机互动操作与液晶显示”)、测距数据存录与监测数据转存U盘控制模块I (其作用是:把每台强夯机发送的监测数据，按设定的“数据库”分别进行保存和记录。原理是:由安装在后台的“操作与控制软件”完成。)，在多路无线局域网控制与测距数据接收模块j中，其控制程序按设定时间周期分别向每台强夯机的测距仪发出指令，具体的是向测距仪的测距数据查询指令(地址)无线接收模块h发出指令，要求不同代码的测距仪回答各自的夯锤测距数据，测距系统做出测距回答，把数据传送给人-机互动操作界面与液晶显示控制模块k，并实时显示出夯锤测距数据，这组数据同时也传送给测距数据存录与监测数据转存U盘控制模块1，至此完成了数据存录与数据转存U盘的任务。地面接收装置上还具有网络数据接收器、显示屏、标定按钮、夯锤起始键、U盘、夯锤提升最高点键，网络接收器与多路无线局域网地址发射控制与测距数据接收模块j连接，显示屏与人-机互动操作与界面液晶显示控制模块k连接，显示屏显示接收与处理的各项数据，U盘与测距数据存录与监测数据转存U盘控制模块I连接，标定按钮、夯锤起始键、夯锤提升最高点键与人-机互动操作与界面液晶显示控制模块k连接。U盘监测数据与PC机监测数据后处理系统在显示屏I上会显示处理数据的各项图标，根据图标的目录选择需要的功能，例如显示屏I上会显示强夯监测数据后处理图标，图标中具有“强夯施工监测数据后处理”界面，“强夯施工监测数据后处理”界面的目录下具有打开“U”盘的图标，“U”盘的图标目录之下具有强夯机编号的选项，检测的数据读入在强夯机编号的数据库中。U盘监测数据与PC机监测数据后处理系统工作过程是，首先把“U”盘插入P C机的U S B接口，点击强夯监测数据后处理图标，进入“强夯施工监测数据后处理”界面，点击“打开“U”盘”，选择点击目录中“强夯机编号”，把监测数据读入所选强夯机编号的数据库中，点击打开数据文件目录，点击目录中所需日期编号文件，点击目录中所需“夯击点序号”文件，查阅其夯击监测数据，点击打印，就开始打印此点夯击监测数据报表。测距仪连接在定向吊挂装置上，定向吊挂装置包括左短轴8、右短轴9、长轴10、十字环14、轴承座11、摆杆12，十字环14的外圆周上均布有四个孔，四个孔在同一水平面上，对应的孔连线相互垂直，左短轴8、右短轴9对应布置在十字环14上,左短轴与右短轴内侧分别连接在十字环的孔内，左短轴与右短轴的外侧连接在轴承座上，摆杆放置在十字环内，长轴10穿过摆杆12，长轴的两端连接在十字环的另两个对应的孔内，轴承座的上端连接有螺栓，螺栓与吊机固定连接，摆杆下端固定连接测距仪7。当夯锤提升时安装在强夯机顶部的测距仪测得的锤距(仪器与夯锤的距离)逐渐变小，每个夯锤的最大锤距与最小锤距之差即为本锤的落距即夯距。在使用测距仪时，首先需要对测距仪进行计量标定测定，计量标定是对激光测距测量准确性进行的核准，它保证了测量精度的提高，其被记忆保存后，将成为PC机强夯施工监测数据处理软件进行质量判断的重要依据；计量标定的步骤是:首先将地面接收装置调整至标定状态，夯锤提升到距离地面平均距离约0.1米高度(监理人员用“钢卷测尺”核准);用测绳测得测距仪底面到夯锤顶面的距离；查看接收装置显示屏所显示的距离数值，是否与“测尺绳”所测距离相同(容许误差在土 1%)；如果二个数据在允许误差范围内，按下接收装置显示屏上的夯锤起始键进行确认，确定夯锤起始“零点”；接收装置显示屏同时显示二组数据:①测距仪监测数据:XX.XXX米②夯锤提升距离:ΧΧ.XXX米提升夯锤，当接收装置显示夯锤提升距离达到设计要求的夯距时，按下夯锤提升最闻点键进行确认；这两个监测数据是计量标定的关键信息资料，被操作系统控制软件录存，保存在仪器后台，作为判断落距是否符合设计要求的根据。至此现场计量标定完成；多台强夯吊机同时强夯时，要逐台进行计量标定。利用无线局域网数据传送技术，可以同时对五台强夯机24小时的连续施工过程进行监控，并记录检测数据；接收装置与五台强夯机之间组成无线局域网。地面接收装置的测距数据地面接收与转存U盘系统会将监测数据转换为U盘认可格式，监理人员按下地面接收装置显示屏菜单上的转存U盘键，就可完成“XX”号强夯机监测数据转存。PC机包括U盘监测数据与PC机数据后处理系统，PC机中使用现有技术的U盘监测数据与PC机“强夯施工监测数据后处理”软件，它不仅使资料整理工作更加准确、简便、迅速、及时，而且可节省大量人力。强夯数据的信息数据化管理在现有强夯施工质量控制手段中将有效解决目前强夯作业监理质量控制过程中存在的问题。在4000平方米的作业面内，一台接收仪可同时接收五台强夯机的信息。对于进行强夯地基处理的大型工地，监理人员的人力会显著节省，降低监理成本，这将使经济效益得到提高。
权利要求
1.强夯施工自动记录仪，其特征在于:包括测距仪、地面接收装置、PC机，所述测距仪与地面接收装置电连接或网络连接、地面接收装置与PC机电连接或网络连接， 测距仪安装在强夯机的顶部，其内具有激光光束发生器、测距系统； 地面接收装置包括测距数据地面接收与转存U盘系统； PC机包括U盘监测数据读取与PC机数据后处理系统； 测距系统自动跟踪监测夯锤提升过程； 地面接收装置完成数据接受、存录与数据转存； PC机查阅夯击监测数据，打印夯击监测数据报表。
2.根据权利要求1所述的强夯施工自动记录仪，其特征在于:测距系统包括激光光束发生器模块(a)、激光光束发射频率控制模块(b)、激光光束反射信号光学透镜模块(C)、激光光束发射光学透镜模块(d)、激光光束反射信号接收及光电转换模块(e)、激光光束自发射到反射接收所需时间计量控制模块(f)、时间计量与距离计量数据的数字化转换控制模块(g)、测距数据查询地址指令无线接收模块(h)、查询应答测距数据无线发射模块(i); 其中，激光光束发生器上具有激光光束发生器模块(a)与激光光束发射频率控制模块(b);激光光束发生器模块(a)分别与激光光束发射频率控制模块(b)、激光光束反射信号光学透镜模块(C)、激光光束发射光学透镜模块(d)、激光光束反射信号接收及光电转换模块(e)相互电连接或网络连接； 激光光束反射信号接收及光电转换模块(e)与激光光束自发射到反射接收所需时间计量控制模块(f)连接，激光光束自发射到反射接收所需时间计量控制模块(f)与时间计量与距离计量数据的数字化转换控制模块(g)连接。
3.根据权利要求1所述的强夯施工自动记录仪，其特征在于:测距数据地面接收与转存U盘系统部分由多路无线局域网地址发射控制与测距数据接收模块(j)、人-机互动操作界面与液晶显示控制模块(k)、测距数据存录与监测数据转存U盘控制模块(I)组成； 多路无线局域网地址发射控制与测距数据接收模块(j)与测距数据查询地址指令无线接收模块(h)连接，人-机互动操作与界面液晶显示控制模块(k)和测距数据存录与监测数据转存U盘控制模块(I)与查询应答测距数据无线发射模块(i )分别连接。
4.根据权利要求2或3所述的强夯施工自动记录仪，其特征在于:测距系统工作过程如下:激光光束发生器模块(a)按激光光束发射频率控制模块(b)设定的时间间隔，发射激光光束，当光束到达夯锤表面时，产生反射激光光束，这个反射光波，经过光学透镜聚焦后，被反射信号接收及光电转换模块(e)接收后，就被转换成电压脉冲；上述过程中，电压脉冲所用时间经计量控制模块(f)处理后，可获得精确的时间数据；该数据传送到时间计量与距离计量数据的数字化转换控制模块(g)后，便可以获得精确的距离数据，当测距系统部分的测距数据查询地址指令无线接收模块(h)接收到地面接收装置的测距数据地面接收与转存U盘系统部分的多路无线局域网地址发射控制与测距数据接收模块(j)的查询测距数据指令后，把测距数据通过查询应答测距数据无线发射模块(i )发射出去，供测距数据地面接收与转存U盘系统的测距数据存录与监测数据转存U盘控制模块(I)和人-机互动操作界面与液晶显示控制模块(k)接收。
5.根据权利要求2或3所述的强夯施工自动记录仪，其特征在于:测距数据地面接收与转存U盘系统部分的工作过程是:多路无线局域网地址发射控制与测距数据接收模块(j )与测距仪内的查询应答测距数据无线发射模块(i )连接，同时查询应答测距数据无线发射模块(i)还分别与人-机互动操作界面与液晶显示控制模块(k)、测距数据存录与监测数据转存U盘控制模块(1)连接； 在多路无线局域网地址发射控制与测距数据接收模块(j)中，其控制程序按设定时间周期分别向每台强夯机的测距仪发出指令，要求不同代码的测距仪回答各自的夯锤测距数据，测距系统做出测距回答，把数据传送给人-机互动操作界面与液晶显示控制模块(k)，并实时显示出夯锤测距数据，这组数据同时也传送给测距数据存录与监测数据转存U盘控制模块(I)，至此完成了数据存录与数据转存U盘。
6.根据权利要求1所述的强夯施工自动记录仪，其特征在于:U盘监测数据与PC机监测数据后处理部分工作过程是:首先把U盘插入P C机的U S B接口，点击强夯监测数据后处理图标，进入强夯施工监测数据后处理界面，点击打开U盘，选择目录中强夯机编号，把监测数据读入所选强夯机编号的数据库中，点击数据文件目录，点击目录中所需日期编号文件，点击目录中所需夯击点序号文件，查阅其夯击监测数据，点击打印，就开始打印此点夯击监测数据报表。
7.根据权利要求1所述的强夯施工自动记录仪，其特征在于:还包括实现测距仪自动跟踪锤体的定向吊挂装置，定向吊挂装置包括左短轴、右短轴、长轴、十字环、轴承座、摆杆，所述左短轴、右短轴在同一水平面上，且对应布置，并且左短轴与右短轴内侧分别连接在十字环对应的孔内，左短轴与右短轴的外侧连接在轴承座上，摆杆放置在十字环内，长轴穿过摆杆，长轴的两端连接在十字环的另两个孔内，轴承座的上端连接有螺栓，螺栓与吊机固定连接，摆杆下端固定连接测距仪。
全文摘要
本发明涉及一种强夯施工自动记录仪，包括测距仪、地面接收装置、PC机等。测距仪安装在强夯机的顶部，测距仪测量出夯锤提升高度(夯距)，将夯距数据信息传送到地面接收装置。地面接收装置可同时接收多路测距仪信息，可进行人-机互动操作，还可进行数据信息存录并把监测数据转存到“U”盘中。上述过程不需与PC机连接，“U”盘数据资料的后期分析、判断、打印均由PC机自动完成，完全排除了人为因素造成的使质量控制的失真。本发明实现对每个夯击点的锤体落距和夯击次数的自动跟踪测定与自动存录，它不仅保证了工程施工质量，也大大节省了人力资源。
文档编号G07C3/00GK103106701SQ20131002746
公开日2013年5月15日 申请日期2013年1月24日 优先权日2013年1月24日
发明者童旭东, 袁光义, 薛文鼎 申请人:中交水规院京华工程监理有限公司