一种搅拌车混凝土的坍落度监控方法及装置与流程

本发明涉及混凝土领域，尤其涉及一种搅拌车混凝土的坍落度监控方法及装置。

背景技术：

混凝土在运输过程中会产生坍落度损失，随着运输时间的延迟，这种坍落度损失会逐渐加大。因此，即使能够保证出机混凝土的坍落度得到有效控制，入泵混凝土的坍落度依然会经常偏离目标值，造成顾客满意度降低、退货甚至混凝土报废。由于影响混凝土坍落度经时损失的因素众多，且在一定时间内，混凝土坍落度损失并非一个定值，因此很难根据出机时间推测出机后某一个时间点的运输车内混凝土的坍落度大小。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种搅拌车混凝土的坍落度监控方法及装置，能够在线实时连续测量并且调控混凝土的坍落度，以保证混凝的土坍落度符合用户要求。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种搅拌车混凝土的坍落度监控方法，包括：实时测量所述搅拌车罐体驱动轴的扭矩和转速；根据所述搅拌车罐体驱动轴的扭矩和转速计算搅拌车中混凝土的实时坍落度；计算出所述实时坍落度与预设目标坍落度的差值；当所述差值为正且大于第一预设值时，则往所述搅拌车中加入第一减水剂，其中，加入第一减水剂的质量为第一质量；当所述差值为正，所述差值大于第二预设值且小于所述第一预设值时，则往所述搅拌车中加入第一减水剂，其中，加入第一减水剂的质量为第二质量，所述第二质量小于第一质量；当所述差值为负，所述差值的绝对值大于第一预设值时，则往所述搅拌车中加入第二减水剂，其中，加入第二减水剂的质量为胶凝材料的质量的为第三质量；当所述差值为负，所述差值的绝对值大于第二预设值且小于所述第一预设值时，则往所述搅拌车中加入第二减水剂，其中，加入第二减水剂的质量为第四质量，所述第四质量小于第三质量。

优选地，所述根据所述搅拌车罐体驱动轴的扭矩和转速计算搅拌车中混凝土的实时坍落度的步骤包括：根据公式y＝a*t⁴-b*t³+c*t²-d*t+e，计算搅拌车中混凝土的实时坍落度，其中，y为混凝土的实时坍落度，t为所述搅拌车罐体驱动轴的扭矩，a、b、c、d以及e为与所述搅拌车罐体驱动轴的转速相关的常数。

优选地，当所述搅拌车罐体驱动轴的转速为48r/min时，所述a的值为0.0092，b的值为0.1002，c的值为3.93、d的值为66.561，e的值为480.38。

优选地，所述第一质量为胶凝材料的质量的0.16％～0.25％，所述第二质量为胶凝材料的质量的0.05％～0.15％。

优选地，所述第三质量为胶凝材料的质量的0.16％～0.25％，所述第四质量为胶凝材料的质量的0.05％～0.15％。

本发明还提供了一种搅拌车混凝土的坍落度监控装置，包括坍落度监控机构以及车载控制机构；所述坍落度监控机构包括扭矩测量模块、转速测量模块、减水剂添加模块、第一供电模块、第一控制模块以及第一通信模块，所述扭矩测量模块和转速测量模块均设于所述搅拌车的罐体驱动轴上，所述扭矩测量模块用于测量所述罐体驱动轴的扭矩，所述转速测量模块用于测量所述罐体驱动轴的转速，所述第一控制模块用于根据所述扭矩和转速计算出混凝土的实时坍落度并计算出所述实时坍落度与预设目标坍落度的差值，所述减水剂添加模块用于根据所述差值往搅拌车内添加减水剂；所述扭矩测量模块和转速测量模块均设于所述搅拌车的罐体驱动轴上，所述扭矩测量模块用于测量所述罐体驱动轴的扭矩，所述转速测量模块用于测量所述罐体驱动轴的转速，所述第一控制模块用于根据所述扭矩和转速计算出混凝土的实时坍落度并计算出所述实时坍落度与预设目标坍落度的差值，所述减水剂添加模块用于根据所述差值往搅拌车内添加减水剂。

优选地，所述减水剂添加模块包括第一减水剂储存子模块、第二减水剂储存子模块、切换子模块以及输送计量子模块，所述第一减水剂储存子模块和第二减水剂储存子模块均通过所述切换子模块与所述输送计量子模块连接，所述切换子模块和输送计量子模块均与所述第一控制模块连接；所述第一减水剂储存子模块用于存储第一减水剂，所述第二减水剂储存子模块用于存储第二减水剂，所述第一减水剂用于减少混凝土的坍落度，所述第二减水剂用于增加混凝土的坍落度。

优选地，所述第一控制模块包括第一mcu、第一时间继电器、第二时间继电器以及第三时间继电器，所述第一mcu分别通过所述第一时间继电器、第二时间继电器以及第三时间继电器与所述输送计量模块连接。

优选地，所述第一控制模块、第一供电模块以及第一通信模块封装在壳体内，所述壳体的外表面设有光伏发电模块，所述光伏发电模块与所述第一供电模块连接。

优选地，所述坍落度监控机构还包括图像获取模块，所述图像获取模块设于所述搅拌车的进料口处，所述图像获取模块与所述第一控制模块连接，所述图像获取模块用于获取所述搅拌车内混凝土的图像。

实施本发明的有益效果在于：

本发明，通过所述扭矩测量模块和转速测量模块分别实时测量所述罐体驱动轴的扭矩和转速，所述第一控制模块根据所述扭矩和转速计算出混凝土的实时坍落度并计算出所述实时坍落度与预设目标坍落度的差值，所述减水剂添加模块根据所述差值往搅拌车内添加减水剂。采用本发明，在混凝土运输过程中，能够在线、实时、连续测量混凝土的坍落度，当混凝土坍落度发生偏离时，加入减水剂进行调整，保证混凝土坍落度在入摸时符合预定的要求。另外，本发明，所述第二控制模块依次通过所述第二通信模块和第一通信模块与所述第一控制模块通信并通过所述第三通信模块与后台控制中心通信，可以实现对所述搅拌车内混凝土的坍落度进行车内或远程控制。

附图说明

图1是本发明提供的搅拌车混凝土的坍落度监控方法的流程图；

图2是本发明提供的搅拌车混凝土的坍落度监控装置的结构框图；

图3是本发明提供的搅拌车混凝土的坍落度监控装置的减水剂添加模块的结构框图；

图4是本发明提供的搅拌车混凝土的坍落度监控装置的第一控制模块的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。仅此声明，本发明在文中出现或即将出现的上、下、左、右、前、后、内、外等方位用词，仅以本发明的附图为基准，其并不是对本发明的具体限定。

如图1所示，本发明还提供了一种搅拌车混凝土的坍落度监控方法，包括：

s1，实时测量所述搅拌车罐体驱动轴的扭矩和转速。

s2，根据所述搅拌车罐体驱动轴的扭矩和转速计算搅拌车中混凝土的实时坍落度。

s3，计算出所述实时坍落度与预设目标坍落度的差值。

s41，当所述差值为正且大于第一预设值时，则往所述搅拌车中加入第一减水剂，其中，加入第一减水剂的质量为第一质量；

s42，当所述差值为正，所述差值大于第二预设值且小于所述第一预设值时，则往所述搅拌车中加入第一减水剂，其中，加入第一减水剂的质量为第二质量；

s43，当所述差值为负，所述差值的绝对值大于第一预设值时，则往所述搅拌车中加入第二减水剂，其中，加入第二减水剂的质量为第三质量；

s44，当所述差值为负，所述差值的绝对值大于第二预设值且小于所述第一预设值时，则往所述搅拌车中加入第二减水剂，其中，加入第二减水剂的质量为第四质量。

优选地，所述根据所述搅拌车罐体驱动轴的扭矩和转速计算搅拌车中混凝土的实时坍落度的步骤包括：根据公式y＝a*t⁴-b*t³+c*t²-d*t+e，计算搅拌车中混凝土的实时坍落度，其中，y为混凝土的实时坍落度，t为所述搅拌车罐体驱动轴的扭矩，a、b、c、d以及e为与所述搅拌车罐体驱动轴的转速相关的常数。进一步地，当所述搅拌车罐体驱动轴的转速为48r/min时，所述a的值为0.0092，b的值为0.1002，c的值为3.93、d的值为66.561，e的值为480.38。

更佳地，所述第一质量为胶凝材料的质量的0.16％～0.25％，所述第二质量为胶凝材料的质量的0.05％～0.15％。所述第三质量为胶凝材料的质量的0.16％～0.25％，所述第四质量为胶凝材料的质量的0.05％～0.15％。

本发明，通过所述扭矩测量模块11和转速测量模块12分别实时测量所述罐体驱动轴的扭矩和转速，所述第一控制模块15根据所述扭矩和转速计算出混凝土的实时坍落度并计算出所述实时坍落度与预设目标坍落度的差值，所述减水剂添加模块13根据所述差值往搅拌车内添加减水剂。采用本发明，在混凝土运输过程中，能够在线、实时、连续测量混凝土的坍落度，当混凝土坍落度发生偏离时，加入减水剂进行调整，保证混凝土坍落度在入摸时符合预定的要求。

需要说明的是，本发明通过在混凝土运输车罐体驱动轴上安装扭矩传感器、转速传感器，在线、实时、连续测量混凝土运输车罐体驱动轴的扭矩、转速，建立混凝土坍落度与混凝土运输车罐体驱动轴的扭矩、转速之间函数关系。进一步地，试验过程中测定相应坍落度及在固定转速n＝48r/min条件下揽拌均匀后扭矩数值，得到坍落度和扭矩之间的函数关系；坍落度(y)和扭矩(t)之间近似呈现多项式关系：y＝0.0092t⁴-0.1002t³+3.93t²-66.561t+480.38。通过所述第一公式可以实时在线测量搅拌车内的混凝土的坍落度。

所述减水剂添加模块用于根据所述差值往搅拌车内添加减水剂，其中；当所述差值为正且大于第一预设值时，通过所述减水剂添加模块往所述搅拌车中加入第一减水剂，其中，加入第一减水剂的质量为胶凝材料的质量的0.16％～0.25％(作为本发明优选实施例，取0.2％，但不限于此)；当所述差值为正，所述差值大于第二预设值且小于所述第一预设值时，通过所述减水剂添加模块往所述搅拌车中加入第一减水剂，其中，加入第一减水剂的质量为胶凝材料的质量的0.05％～0.15％(作为本发明优选实施例，取0.1％，但不限于此)；当所述差值为负，所述差值的绝对值大于第一预设值时，通过所述减水剂添加模块往所述搅拌车中加入第二减水剂，其中，加入第二减水剂的质量为胶凝材料的质量的0.16％～0.25％(作为本发明优选实施例，取0.2％，但不限于此)；当所述差值为负，所述差值的绝对值大于第二预设值且小于所述第一预设值时，通过所述减水剂添加模块往所述搅拌车中加入第二减水剂，其中，加入第二减水剂的质量为胶凝材料的质量的0.05％～0.15％(作为本发明优选实施例，取0.1％，但不限于此)。

如图2所示，本发明提供了一种搅拌车混凝土的坍落度监控装置，包括坍落度监控机构1以及车载控制机构2；所述坍落度监控机构1包括扭矩测量模块11、转速测量模块12、减水剂添加模块13、第一供电模块14、第一控制模块15以及第一通信模块16，所述车载控制机构2包括第二控制模块21、第二供电模块22、第二通信模块23以及第三通信模块24，所述扭矩测量模块11、转速测量模块12、减水剂添加模块13、第一供电模块14以及第一通信模块16均与所述第一控制模块15连接，所述第二控制模块21依次通过所述第二通信模块23和第一通信模块16与所述第一控制模块15通信并通过所述第三通信模块24与后台控制中心3通信；所述扭矩测量模块11和转速测量模块12均设于所述搅拌车的罐体驱动轴上，所述扭矩测量模块11用于测量所述罐体驱动轴的扭矩，所述转速测量模块12用于测量所述罐体驱动轴的转速，所述第一控制模块15用于根据所述扭矩和转速计算出混凝土的实时坍落度并计算出所述实时坍落度与预设目标坍落度的差值，所述减水剂添加模块13用于根据所述差值往搅拌车内添加减水剂。

本发明，通过所述扭矩测量模块11和转速测量模块12分别实时测量所述罐体驱动轴的扭矩和转速，所述第一控制模块15根据所述扭矩和转速计算出混凝土的实时坍落度并计算出所述实时坍落度与预设目标坍落度的差值，所述减水剂添加模块13根据所述差值往搅拌车内添加减水剂。采用本发明，在混凝土运输过程中，能够在线、实时、连续测量混凝土的坍落度，当混凝土坍落度发生偏离时，加入减水剂进行调整，保证混凝土坍落度在入摸时符合预定的要求。另外，本发明，所述第二控制模块21依次通过所述第二通信模块23和第一通信模块16与所述第一控制模块15通信并通过所述第三通信模块24与后台控制中心3通信，可以实现对所述搅拌车内混凝土的坍落度进行车内或远程控制。

优选地，所述第一控制模块15根据第一公式计算搅拌车中混凝土的实时坍落度，其中，所述第一公式为：y＝a*t⁴-b*t³+c*t²-d*t+e，y为混凝土的实时坍落度，t为所述罐体驱动轴的扭矩，a、b、c、d以及e为与所述罐体驱动轴的转速相关的常数。进一步地，当所述罐体驱动轴的转速为48r/min时，所述第一公式为：y＝0.0092t⁴-0.1002t³+3.93t²-66.561t+480.38。需要说明的是，本发明通过在混凝土运输车罐体驱动轴上安装扭矩传感器、转速传感器，在线、实时、连续测量混凝土运输车罐体驱动轴的扭矩、转速，建立混凝土坍落度与混凝土运输车罐体驱动轴的扭矩、转速之间函数关系。进一步地，试验过程中测定相应坍落度及在固定转速n＝48r/min条件下揽拌均匀后扭矩数值，得到坍落度和扭矩之间的函数关系；坍落度(y)和扭矩(t)之间近似呈现多项式关系：y＝0.0092t⁴-0.1002t³+3.93t²-66.561t+480.38。通过所述第一公式可以实时在线测量搅拌车内的混凝土的坍落度。

如图3所示，优选地，所述减水剂添加模块13包括第一减水剂储存子模块131、第二减水剂储存子模块132、切换子模块133以及输送计量子模块134，所述第一减水剂储存子模块131和第二减水剂储存子模块132均通过所述切换子模块133与所述输送计量子模块134连接，所述切换子模块133和输送计量子模块134均与所述第一控制模块15连接；所述第一减水剂储存子模块131用于存储第一减水剂，所述第二减水剂储存子模块132用于存储第二减水剂，所述第一减水剂用于减少混凝土的坍落度，所述第二减水剂用于增加混凝土的坍落度。需要说明的是，所述切换子模块134优选采用三通电磁阀，所述输送计量子模块134为齿轮计量泵，但不限于此。

进一步地，所述减水剂添加模块用于根据所述差值往搅拌车内添加减水剂，其中；当所述差值为正且大于第一预设值时，所述切换子模块134将所述第一减水剂储存子模块131与所述输送计量模块连通，通过所述减水剂添加模块往所述搅拌车中加入第一减水剂，其中，加入第一减水剂的质量为胶凝材料的质量的0.16％～0.25％(作为本发明优选实施例，取0.2％，但不限于此)；当所述差值为正，所述差值大于第二预设值且小于所述第一预设值时，所述切换子模块134将所述第一减水剂储存子模块131与所述输送计量模块连通，通过所述减水剂添加模块往所述搅拌车中加入第一减水剂，其中，加入第一减水剂的质量为胶凝材料的质量的0.05％～0.15％(作为本发明优选实施例，取0.1％，但不限于此)；当所述差值为负，所述差值的绝对值大于第一预设值时，所述切换子模块134将所述第二减水剂储存子模块131与所述输送计量模块连通，通过所述减水剂添加模块往所述搅拌车中加入第二减水剂，其中，加入第二减水剂的质量为胶凝材料的质量的0.16％～0.25％(作为本发明优选实施例，取0.2％，但不限于此)；当所述差值为负，所述差值的绝对值大于第二预设值且小于所述第一预设值时，所述切换子模块134将所述第二减水剂储存子模块131与所述输送计量模块连通，通过所述减水剂添加模块往所述搅拌车中加入第二减水剂，其中，加入第二减水剂的质量为胶凝材料的质量的0.05％～0.15％(作为本发明优选实施例，取0.1％，但不限于此)。

如图4所示，优选地，所述第一控制模块15包括第一mcu151、第一时间继电器152、第二时间继电器153以及第三时间继电器154，所述第一mcu151分别通过所述第一时间继电器152、第二时间继电器153以及第三时间继电器154与所述输送计量模块连接。需要说明的是，本发明通过设置三个时间继电器对所述输送计量模块的开启时间进行调节，能够充分利用时间继电器的延时性，按时添加减水剂，定量添加减水剂。具体地，操作人员在驾驶室内通过所述第二通信模块与所述第一通信模块进行无线通信，将减水剂添加操作指令传输至所述第一mcu151，所述第一mcu151再通过高低电平驱动第一时间继电器152、第二时间继电器153以及第三时间继电器154，同时设置延时触发时间，当达到设定时间时，启动齿轮计量泵进行减水剂的添加操作并且设置具体的添加时长。

进一步地，所述第一控制模块15、第一供电模块14以及第一通信模块16封装在壳体内，所述壳体的外表面设有光伏发电模块17，所述光伏发电模块17与所述第一供电模块14连接。所述第一通信模块、第二通信模块以及第三通信模块均为无线通信模块。本发明，所述坍落度监控机构1和所述车载控制机构2进行无线通信，人可以坐在驾驶室中对坍落度监控机构1进行无线遥控，无需下车进行操作；同时，所述坍落度监控机构1额外设置第一供电模块14，而无需通过铺设线路与车载电瓶连接，减少布线麻烦的同时减少了漏电安全隐患，另外本发明还通过光伏发电模块17进行发电，能够延长第一供电模块14的使用时间，同时具有环保节能的优点。

更佳地，所述坍落度监控机构1还包括图像获取模块18，所述图像获取模块设于所述搅拌车的进料口处，所述图像获取模块18与所述第一控制模块15连接，所述图像获取模块用于获取所述搅拌车内混凝土的图像。需要说明的是，本发明通过图像获取模块获取所述搅拌车内混凝土的图像，并将混凝土的图像上传至车载控制机构，车载控制机构再上传至后台控制中心，控制中心人员对车内混凝土坍落度可以进行目视观察、估测，控制中心人员根据观测结果判断是否需要人工干预。

优选地，所述坍落度监控机构1还包括滤波模块，所述滤波模块采用数字滤波技术。混凝土运输车罐体驱动轴上安装扭矩需要在汽车行驶过程中测量，车辆颠簸必然会影响扭矩测量的准确性，因此此可以使用数字滤波技术对传感器信号进行滤波处理。以每日3-5次的高频次人工测量混凝土坍落度，将测量值输入混凝土坍落度测量系统，实现混凝土坍落度测量的高频反馈系统。

进一步地，述坍落度监控机构1还包括报警模块，所述报警模块与第一mcu电性连接。在不加减水剂的情况下，若混凝土坍落度的变化速度大于定值(预设值)，则通过所述报警模块进行远程报警。控制中心人员判断是否需要人工干预；在一段时间内，若加入减水剂的数量超过定值，进行远程报警。控制中心人员判断是否需要人工干预。

更佳地，所述第一通信模块和第二通信模块均为wifi模块、蓝牙模块或zigbee模块。

优选地，所述第三通信模块2g或3g或4g或5g通信模块。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。