基于光纤传感的混凝土振捣时间统计方法与流程

本发明涉及一种基于光纤传感的混凝土振捣时间统计方法，属于混凝土施工技术领域。

背景技术：

混凝土浇筑过程中，为了保证混凝土的强度，需要进行振捣工作，以保证混凝土的密实。混凝土振捣作业是有规范的，单次振捣规定：1、插入时要快，拔出时要慢，以免在混凝土中留下空隙；2、每次插入振捣的时间为20～30秒左右，并以混凝土不再显著下沉，不出现气泡，开始泛浆时为准；3、振捣时间不宜过久，太久会出现砂与水泥浆分离，石子下沉，并在混凝土表面形成砂层，影响混凝土质量；4、振捣时振捣器应插入下层混凝土10cm，以加强上下层混凝土的结合；5、振捣插入前后间距一般为30～50cm，防止漏振；6、三不靠：指振捣时不要碰到模板、钢筋和预埋件，在模板附近振捣时，应同时用木锤轻击模板，在钢筋密集处和模板边角处，应配合使用铁钎捣实。

现场施工过程中，混凝土振捣完全凭借施工人员的经验及监理人员的监督，没有有效的监控手段来监控振捣过程，因此在进行振捣作业时，由于施工人员操作不规范，单次振捣达不到快插慢拔的标准，或振捣时间不满足振捣要求，导致混凝土浇筑质量受影响，混凝土强度降低，需要后续进行补救，造成工程进度的延误、资源的浪费。

中国专利文献cn104007717a提供了一种混凝土振捣有效深度及有效时间监控方法，其技术方案可概括为：当振捣棒插入混凝土后，系统开始计时，并每隔一定时间发送振捣监控数据，直至振捣棒完全拔出混凝土后，停止计时，并发送振捣完成指令，服务器端接收到振捣完成指令后，根据之前接收到的振捣监控数据及振捣完成指令计算有效振捣深度、有效振捣时间、插入时间及拔出时间，并分别与预存的工艺规范中的最大深度、最大振捣时间、最大插入时间及最大拔出时间进行比较，判断振捣是否合格，并将判断结果向用户呈现。该技术方案是根据振捣棒插入后系统开始计时、振捣棒完全拔出后停止计时来获取振捣棒振捣时间的，但并未给出判断振捣棒插入和拔出状态的关键方法。

技术实现要素：

因此，本发明的目的在于提供一种基于光纤传感的混凝土振捣时间统计方法，可以获取混凝土振捣施工过程中的每次振捣时长；还可以进一步根据数据特征获取振捣棒插入和拔出动作特征，用以判断是否满足快插慢拔的操作规范。

为了实现上述目的，本发明的一种基于光纤传感的混凝土振捣时间统计方法，包括以下步骤：

(1)将混凝土浇筑区域划分为n个振捣区域，在混凝土浇筑区域铺设传感光纤，并且预先在传感光纤指定若干振动检测点，使每个振捣区域内具有多个振动监测点；

(2)通过传感光纤即时获取的振幅数据计算得出该时刻各个振捣区域的振幅平均值ard[i]，其中i取1、2……n，振幅平均值ard[i]为该振捣区域内各个振动监测点获取的振幅数据的平均值；

(3)比对n个振捣区域的振幅平均值ard[i]，其中数值最大的为混凝土浇筑区域的最大振幅平均值ardmax；

(4)判断最大振幅平均值ardmax是否大于或等于预设的阈值atd，如果否，则判定混凝土浇筑区域无振捣棒振捣；如果是，则进入步骤5；

(5)判断是否区域i的振幅平均值ard[i]大于或等于阈值atd，且最大振幅平均值ardmax与该区域i的振幅平均值ard[i]的差值小于预设的阈值arddiff，如果否，则判定该区域i无振捣棒振捣；如果是，则进入步骤6；

(6)调取该区域i的振捣状态，并判断区域i是否处于振捣中，如果否，进入步骤7，如果是，进入步骤9；

(7)判断是否该区域i内的振幅峰值app大于或等于预设阈值aptd，如果否，则判定该区域i依然处于未振捣的状态，如果是，则进入步骤8；

(8)读取该区域i的前x秒时刻的振幅平均值ardprx，其中x为预设值，判断是否该区域i的振幅平均值ard[i]与前x秒时刻的振幅平均值ardprx的差值大于或等于预设的阈值ainc，如果是，则判定该区域i振捣开始，记录开始时间为ts，记录振捣状态为处于振捣中；

(9)判断是否该区域i的振幅平均值ard[i]小于预设的阈值arde，如果否，则判定该区域i依然处于振捣中的状态，如果是，则进入步骤10；

(10)读取该区域i的前y秒时刻的振幅平均值ardpry，其中y为预设值，判断是否该区域i的振幅平均值ard[i]与前y秒时刻的振幅平均值ardpry的差值大于或等于预设的阈值adec，如果是，则判定该区域i振捣结束，记录结束时间为te，记录振捣状态为振捣结束，并进入步骤11；

(11)调取该区域i的振捣开始时间ts和结束时间te并计算时间间隔tc，判断tc是否大于预设的阈值t1，并且小于预设的阈值t2，如果否，则判定为此次振捣不规范。

当区域i振捣开始时，读取该区域i的振捣开始前z秒之内各时刻的振幅平均值，其中z为预设值，并记录振幅平均值等于预设的插拔阶段平均振幅下限值ardl的时刻trdl，以及记录振幅平均值等于预设的插入阶段平均振幅上限值ardh的时刻trdh，判断trdh与trdl的时间间隔是否小于预设的阈值tfast，如果是，则判定此次插入满足快插标准。

当区域i振捣结束时，读取该区域i的振捣开始前z秒之内各时刻的振幅平均值，其中z为预设值，并记录振幅平均值等于预设的插拔阶段平均振幅下限值ardl的时刻trdl，以及记录振幅平均值等于预设的插入阶段平均振幅上限值ardh的时刻trdh，判断trdh与trdl的时间间隔是否大于预设的阈值tslow，如果是，则判定此次拔出满足慢拔标准。

采用上述技术方案，具有以下有益效果：

1、对混凝土浇筑区域进行振捣区域划分，既能匹配施工工段混凝土浇筑施工特点，又能有效降低对混凝土振捣特征的提取难度。

2、使用区域平均振幅的上升/下降陡峭程度来获取振捣棒振捣开始/结束时间，准确获取到每次混凝土振捣的持续时间；通过固定区间区域平均振幅的上升/下降时间，能够获取振捣的快插慢拔特征。

3、弱化振捣监控算法对振捣监控系统振幅数据精度的依赖；可实时纠正施工人员的不规范振捣习惯。

附图说明

图1为本发明的中传感光线排布的实施例示意图。

图2为某一振捣区域的振幅平均值随时间变化的曲线图。

图3为多个振捣区域的振幅平均值的某一时刻的实时振幅图。

图4为本发明的方法流程示意框图。

具体实施方式

本发明的基于光纤传感的混凝土振捣时间统计方法，通过光纤传感技术可以实时监控振捣棒的振捣情况，及时发现振捣作业中出现的振捣不规范现象，指导现场施工人员及时进行改正，避免出现因混凝土振捣不规范导致混凝土强度不满足要求的现象。以下通过附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

本发明提供了一种基于光纤传感的混凝土振捣时间统计方法，包括以下步骤：

(1)将混凝土浇筑区域划分为n个振捣区域，在混凝土浇筑区域铺设传感光纤，并且预先在传感光纤指定若干振动检测点，使每个振捣区域内具有多个振动监测点；如图1所示，以n为8为例，传感光纤100在混凝土浇筑区域内往复折返铺设，同时对混凝土浇筑区域划分为8个区域，分别为区域1、区域2……区域8。预先在传感光纤100上指定若干振动检测点101，在每个振捣区域内分别包含多个所述振动监测点101。

传感光纤既是信号和数据传输的媒介，其本身还是传感器。当外界振动作用于传感光纤上时，光纤的折射率、长度会发生微小的变化，从而导致光纤内传输的光信号发生变化。通过检测振动前后的光信号变化，即可实现对光纤沿线振动事件的探测和定位。光纤传感检测单元就是采集光纤上不同位置的振动或温度数据，并传输给实时数据分析处理单元进行处理分析。

(2)在进行振捣时，通过传感光纤即时获取的振幅数据计算得出该时刻各个振捣区域的振幅平均值ard[i]，其中i取1、2……n，振幅平均值ard[i]为该振捣区域内各个振动监测点获取的振幅数据的平均值；

(3)比对n个振捣区域的振幅平均值ard[i]，其中数值最大的为混凝土浇筑区域的最大振幅平均值ardmax；

(4)判断最大振幅平均值ardmax是否大于或等于预设的阈值atd，如果否，则判定混凝土浇筑区域内并无振捣棒振捣；如果是，则进入步骤5；

(5)判断是否区域i的振幅平均值ard[i]大于或等于阈值atd，且最大振幅平均值ardmax与该区域i的振幅平均值ard[i]的差值小于预设的阈值arddiff，如果否，则判定该区域i无振捣棒振捣；如果是，则进入步骤6；

(6)调取该区域i的振捣状态，并判断区域i是否处于振捣中，如果否，进入步骤7，如果是，进入步骤9；

(7)判断是否该区域i内的振幅峰值app大于或等于预设阈值aptd，如果否，则判定该区域i依然处于未振捣的状态，如果是，则进入步骤8；

(8)读取该区域i的前x秒时刻的振幅平均值ardprx，其中x为预设值，判断是否该区域i的振幅平均值ard[i]与前x秒时刻的振幅平均值ardprx的差值大于或等于预设的阈值ainc，如果是，则判定该区域i振捣开始，记录开始时间为ts，记录振捣状态为处于振捣中；

(9)判断是否该区域i的振幅平均值ard[i]小于预设的阈值arde，如果否，则判定该区域i依然处于振捣中的状态，如果是，则进入步骤10；

(10)读取该区域i的前y秒时刻的振幅平均值ardpry，其中y为预设值，判断是否该区域i的振幅平均值ard[i]与前y秒时刻的振幅平均值ardpry的差值大于或等于预设的阈值adec，如果是，则判定该区域i振捣结束，记录结束时间为te，记录振捣状态为振捣结束，并进入步骤11；

(11)调取该区域i的振捣开始时间ts和结束时间te并计算时间间隔tc，判断tc是否大于预设的阈值t1，并且小于预设的阈值t2，如果否，则判定为此次振捣不规范。

通过上述步骤，能够通过区域平均振幅的单位时间间隔的变化值来判断振捣棒是否振捣开始或振捣结束，进而能够计算每次振捣的持续时长。如图2所示，区域平均振幅的单位时间间隔的变化值能够较为直观地体现在图中的曲线上升或下降的陡峭程度。

当区域i振捣开始时，读取该区域i的振捣开始前z秒之内各时刻的振幅平均值，其中z为预设值，并记录振幅平均值等于预设的插拔阶段平均振幅下限值ardl的时刻trdl，以及记录振幅平均值等于预设的插入阶段平均振幅上限值ardh的时刻trdh，判断trdh与trdl的时间间隔tr是否小于预设的阈值tfast，如果是，则判定此次插入满足快插标准。

当区域i振捣结束时，读取该区域i的振捣开始前z秒之内各时刻的振幅平均值，其中z为预设值，并记录振幅平均值等于预设的插拔阶段平均振幅下限值ardl的时刻trdl，以及记录振幅平均值等于预设的插入阶段平均振幅上限值ardh的时刻trdh，判断trdh与trdl的时间间隔td是否大于预设的阈值tslow，如果是，则判定此次拔出满足慢拔标准。

显然，上述实施例仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。