一种混凝土振捣过程中的振捣棒定位方法与流程

本发明涉及光纤传感检测振动技术领域，具体为一种混凝土振捣过程中的振捣棒定位方法。

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。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，由于操作不规范，经常会出现漏振、欠振、过振等现象，需要后续进行补救，造成工程进度的延误、资源的浪费。

通过光纤进行振捣棒定位，就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漏振、欠振、过振等现象，指导现场施工人员及时进行补振，避免后期返工。

专利申请号cn201110370446.x，公开了一种基于gps实时定位振捣棒在混凝土中振捣轨迹的方法，包括以下步骤：首先，在振捣棒棒头的相对端安装gps天线，接着，将振捣棒插拔于待测混凝土拌合物，且在振捣棒插拔待测混凝土拌合物时，采用传统rtk工作模式对gps天线所反馈的数据进行处理，以获得gps天线在振捣棒上固定点的坐标数据，并将该gps天线在振捣棒上固定点的坐标数据反馈至单片机，根据振捣棒棒头的定位坐标数据与gps天线在振捣棒上固定点的坐标数据之间的关系，即可得到每一次振捣棒插拔时的振捣轨迹。这种方法的不足之处在于：gps定位会受工程现场人员走动、钢筋网、模板等因素的影响，导致定位不准。

专利申请号cn201510357522.1，公开了一种基于双gps和姿态校正的振捣棒工作位置模糊定位方法，其特征是，包括如下步骤：1)采用rtk通过两个gps进行定位；2)通过gps天线得到两个pjk格式的定位点坐标；3)两个定位点坐标中的高度坐标之间的差值作为姿态判定准则，将工作姿态按振捣棒位置分为三种：正前方、左前方和右前方；4)根据此时工作姿态下给出的坐标修正量，并计算出该工作姿态下的振捣棒的坐标。这种方法的不足之处在于：对gps的定位精度要求非常高，在实际施工环境下，很难保证理想的gps定位环境，导致gps定位精度难以满足应用要求。

专利申请号cn201310731200.x，涉及人工振捣棒实时监测定位系统，包括有人工振捣棒，在人工振捣棒上设有无线信号发射装置，在混凝土浇筑施工区域内设有至少3个无线信号接收装置，各无线信号接收装置将接收到的所述无线信号发射装置发射的信号发送到服务器中。这种方法的不足之处在于：1、人工振捣棒上需要安装无线信号发射装置，当振捣棒头部深入墙体模板或完全没入混凝土时，会影响无线信号发射，导致定位无效；2、混凝土浇筑施工区域内存在大量的钢铁结构，对无线信号的接收干扰很大，会大大增加振捣棒定位误差。

专利申请号cn201620608377.x，公开了一种混凝土振捣定位导向器，包括定位导向管道和穿过定位导向管道的振捣棒，定位导向管道包括工作管和多节连接管，并通过工作台固定，在连接管最上端节上距其顶端30cm处焊接有环状固定器；工作管的中部外壁上设有视频组件，视频组件配套有视频显示终端，显示终端具有液晶显示屏内置有wifi功能；工作台上设有圆孔，圆孔周边通过合页连接有两块对接且可开合的不锈钢板；使用反锁式工作台使得定位导向管道固定或移动。采用混凝土振捣定位导向器进行振捣棒定位的不足之处在于：1、每一根振捣棒都需要配一个混凝土振捣定位导向器，不够灵活；2、混凝土振捣定位导向器前端的高清摄像头在振捣过程中受到混凝土的污损而失效的可能性很高；3、振捣棒振捣带来的震动对高清摄像头图像的影响难以消除。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种混凝土振捣过程中的振捣棒定位方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种混凝土振捣过程中的振捣棒定位方法，包括如下步骤：

s1、在振捣区域铺设传感光纤，传感光纤上分布有多个振动监控点；

s2、通过光纤传感系统采集各个监控点的振幅和相位数据，将得到的振幅和相位数据发送给服务器；

s3、服务器接收到振幅数据后，在时域上对各个监控点的振幅数据做时域滑动平均处理，消除掉大幅波动的振幅数据；服务器接收到相位数据后，对相位数据做变换处理，得到监控点频域数据；

s4、从经过时域滑动平均处理过的振幅数据中，获取振幅最大点的位置及最大振幅值，将最大振幅值与预设的振捣阈值做比较，只有当最大振幅值大于振捣阈值时，才认为光纤振动大概率是由振捣棒振捣引起的；

s5、从振幅最大点对应的监控点的频域数据中，求取零频外幅值前五的频率分量，得到对应的频率值，判断幅值最大的频率值是否和振捣棒频率相匹配；

s6、当振幅最大点对应的监控点的幅值最大的频率和振捣棒频率匹配时，将此监控点的位置、振幅、时间等信息写入数据库；

s7、根据监控点位置信息从数据库中读取5秒范围内此监控点的所有记录，当读到的监控点的记录次数大于3条时，认为此位置有振捣棒在振捣，监控点所在的位置即为振捣棒实际位置。

优选的，所述步骤s2中光纤传感器通过网络接口将得到的振幅和相位数据发送给服务器。

优选的，所述步骤s3中相位数据的变换处理方式采用512点快速傅里叶变换。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、使用光纤传感器来定位振捣棒位置，把振捣棒定位集中到混凝土浇筑施工区域内，可以有效的消除施工现场外部环境的影响；2、在对光纤上的振幅数据处理时，引入时域滑动平均算法，消除了振幅数据瞬时波动对振捣棒定位的影响，提高振捣棒定位精度；3、引入振捣频域数据，通过频域数据可以明确振动是否由振捣棒引起，从而消除水泥灌注过程被误判成振捣棒振捣的问题；4、通过5秒内满足振捣棒判定条件的次数大于3条的这个设定，从概率的角度进一步确认振捣棒位置的有效性，提高振捣棒定位精度。

附图说明

图1为发明的流程图；

图2为振捣棒振捣振幅图；

图3为非振捣棒振捣振幅图；

图4为振捣棒振捣频谱图；

图5为非振捣棒振捣频谱图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1～5，本发明提供一种技术方案：一种混凝土振捣过程中的振捣棒定位方法，包括如下步骤：

s1、在振捣区域铺设传感光纤，传感光纤上分布有多个振动监控点；

s2、通过光纤传感系统采集各个监控点的振幅和相位数据，通过网络接口将得到的振幅和相位数据发送给服务器；

s3、服务器接收到振幅数据后，在时域上对各个监控点的振幅数据做时域滑动平均处理，消除掉大幅波动的振幅数据；服务器接收到相位数据后，对相位数据做512点快速傅里叶变换，得到监控点频域数据；

s4、从经过时域滑动平均处理过的振幅数据中，获取振幅最大点的位置及最大振幅值，将最大振幅值与预设的振捣阈值做比较，只有当最大振幅值大于振捣阈值时，才认为光纤振动大概率是由振捣棒振捣引起的；

s5、从振幅最大点对应的监控点的频域数据中，求取零频外幅值前五的频率分量，得到对应的频率值，判断幅值最大的频率值是否和振捣棒频率相匹配；

s6、当振幅最大点对应的监控点的幅值最大的频率和振捣棒频率匹配时，将此监控点的位置、振幅、时间等信息写入数据库；

s7、根据监控点位置信息从数据库中读取5秒范围内此监控点的所有记录，当读到的监控点的记录次数大于3条时，认为此位置有振捣棒在振捣，监控点所在的位置即为振捣棒实际位置。

在本发明方法中，振捣棒定位完全采用光纤传感器所得到的振动数据，不受施工现场外部环境的影响，振捣棒定位结果稳定；光纤传感器上越靠近振动源的监控点检测到的振幅越大，利用这一特性，通过获取混凝土浇筑区域内各光纤监控点中振幅最大的位置，可以有效对应振捣棒位置，并能明确知道振捣棒正在振捣；振动频谱的引入，有效降低了非振捣棒振动引起的光纤传感器振动被误识别为振捣棒的概率；通过分析振捣棒振捣的位置分布数据，可以直观的看出混凝土施工中漏振的位置，方便施工人员进行有针对性的补振；通过分析单位体积混凝土中的振捣能量，可以得到混凝土欠振、过振状态，对于指导现场施工、保证混凝土振捣施工质量，具有重要参考意义。

采用上述方法进行定位检测后，振捣棒振捣振幅图见图2，非振捣棒振捣振幅图见图3，振捣棒振捣频谱图见图4，非振捣棒振捣频谱图见图5。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。