基于盾构管片混凝土预制构件振捣力场监测系统的制作方法

本发明涉及振捣力场监测系统，具体为基于盾构管片混凝土预制构件振捣力场监测系统。

背景技术：

1、在预制构件生产过程中，振捣作为混凝土预制构件生产的关键环节，对构件后期抗渗、强度指标有关键影响；在传统的盾构管片混凝土预制构件生产过程中，振动效果主要依赖人工经验听声判断，根据经验人为延长振捣时间，并手动记录，人为随意性较大。

2、目前行业内对于振捣环节的力场监测往往不够精准，无法发现实际振捣参数和设定数值的差异，可能会影响到预制构件后续的性能指标。

3、现有的振捣力场监测系统存在的缺陷是：

4、1、申请文件cn115248416a公开了一种基于uwb-tdoa三维定位技术的混凝土振捣监测方法与系统，但是该专利文件的振捣监测过程无法在监测振捣工艺的参数异常时自动告警提醒工作人员；

5、2、现有技术中的振捣力场监测系统通常只是对振捣过程中的振捣工艺进行监测，不会自动将监测的振捣工艺参数生成报表，以报表形式输出；

6、3、现有技术的振捣力场监测系统没有对用户进行管理，使得振捣力场监测系统的安全性不高；

7、4、申请文件cn108284507a提出了一种用于盾构管片混凝土振捣的附着式振捣器控制系统，但是该专利文件的振捣控制系统无法和其他外部系统进行交互，无法根据用户具体需求获取外部产品相关数据。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供基于盾构管片混凝土预制构件振捣力场监测系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于盾构管片混凝土预制构件振捣力场监测系统，包括构件模具传感器系统、供气传感器系统、数据采集控制系统、智能交互工业终端、电源供应系统和系统配套软件，所述构件模具传感器系统用于实时监测振捣工艺过程中模具的振动参数，所述供气传感器系统用于监测供气状态，所述数据采集控制系统将采集到的传感器数据传输至智能交互工业终端，并接收智能交互工业终端的指令，所述智能交互工业终端用于人机交互，所述电源供应系统用于为振捣工艺和监测过程供电，所述系统配套软件用于配合智能交互工业终端实现不同功能；

3、所述系统配套软件包括操作系统、数据库、数据报文整合软件、数据建模及设定软件、异常识别处理软件、监测管理软件和外部数据接口软件，所述操作系统用于提供监测系统运行的基础支撑环境，所述数据库用于存储监测数据，所述数据报文整合软件用于对传感器响应数据进行报文采集、数据解析和数据入库，所述数据建模及设定软件用于提取特征数据建模，并对参数特征进行规划设定，所述异常识别处理软件通过模型对振捣器运行状态进行识别，判断是否异常，所述监测管理软件用于建立基础数据，并管理其他软件系统的调用，所述外部数据接口软件用于提供标准化的数据交换和互通操作方式。

4、优选的，所述构件模具传感器系统包括振动传感器，振动传感器在不同工况参数下通过测量被测模具不同测点的加速度信号，并且进行频谱分析得到结构的固有频率，获取模具的振动特性参数，模具的振动特性参数包括振动频率和振动幅度，构件模具传感器系统与数据采集控制模块进行双向通讯。

5、优选的，所述供气传感器系统包括供气管路压力感应模块和气源质量感应模块，供气管路压力感应单元通过空气压力传感器采集振捣工艺中供气系统相关管路节点的压力，气源质量感应单元通过空气温湿度传感器和pm2.5空气质量传感器采集供气系统中相关管路中压缩空气的温度、湿度和杂质浓度参数，供气传感器系统与数据采集控制单元进行双向通讯。

6、优选的，所述数据采集控制系统与构件模具传感器模块和供气传感器模块进行双向通讯，数据采集控制系统通过工业总线轮询方式对振动特性参数、供气系统相关管路的压力和供气系统中相关管路中压缩空气的温湿度及杂质浓度参数进行实时采集，并与智能工业交互终端进行双向通讯，将采集的传感器数据进行组包传输至智能工业交互终端，同时接收智能工业交互终端传输的指令控制振捣工艺的参数设置。

7、优选的，所述智能工业交互终端通过用户管理方法控制登录用户的权限和操作，用户包括管理员用户和普通用户，管理员用户的权限高于普通用户的权限，智能工业交互终端能够通过添加和修改用户身份对用户的权限进行调整。

8、优选的，所述智能工业交互终端通过安装系统配套软件实现相应功能，智能工业交互终端通过人机交互实现系统配套软件的控制管理和查看。

9、优选的，所述数据报文整合软件和数据采集控制系统的双向通讯采用主从模式，调用传感器数据通讯接口，根据不同通讯协议，通过modbus工业总线发送指令，对传感器响应数据进行报文采集、数据解析、数据入库，利用离线、在线数据及设定逻辑对各类传感器数据进行优化采集。

10、优选的，所述数据建模及设定软件建立识别特征参数，自动规划并管理识别特征参数标准，识别特征参数包括传感器系统检测数据，数据建模及设定软件通过传感器系统获取不同稳定工况的工艺数据，并对获取的传感器数据进行特征参数提取建模；

11、异常识别处理软件对数据建模及设定软件提取的特征信息进行目标对象的识别和分类，采用机器学习和深度学习算法来训练模型，使用模型对实时运行状态进行识别，自动监测特征参数是否满足特征参数标准，并在特征参数异常时控制声光报警器告警。

12、优选的，所述监测管理软件动态输出实时采集数据，并通过调用各软件系统及接口进行业务应用，将工艺运行参数基础数据生成报告单并打印。

13、优选的，所述外部数据接口软件能够采用数据集成和业务集成的方式与现有mes、qms、cnc工控、plm系统实时对接，获取当前任务、建立产品溯源数据。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

15、1、本发明通过智能工业交互终端上安装的系统配套软件设置监测数据标准参数，并自动监测是否满足要求，数据建模及设定软件自动规划并管理识别特征参数标准，并对获取的传感器数据进行特征参数提取建模，异常识别处理软件采用机器学习和深度学习算法来训练模型，使用模型对实时运行状态进行识别，并在监测到特征参数异常时控制声光报警器告警，及时提醒工作人员调整振捣工艺中的参数。

16、2、本发明通过监测管理软件能够显示振捣工艺的振动相关频率、振幅数据和振捣工艺中的气源相关压力、洁净度数据，并对模具工件的振捣工艺参数进行报表输出，便于工作人员了解振捣工艺中的具体参数情况，并以此分析振捣工艺和产品缺陷的关联性。

17、3、本发明通过数据库能够随时查询历史数据，该监测系统通过智能工业交互终端的用户管理方式提高了该系统的安全性，确保只有授权的用户能够访问系统资源，从而防止未经授权的访问和操作。

18、4、本发明通过外部数据接口软件能够与外部系统建立通信连接，外部数据接口软件能够采用数据集成和业务集成的方式与现有外部系统实时对接，使得该监测系统能够根据用户的实际需求选择合适的外部系统，获取外部产品相关数据。

技术特征：

1.基于盾构管片混凝土预制构件振捣力场监测系统，包括构件模具传感器系统、供气传感器系统、数据采集控制系统、智能交互工业终端、电源供应系统和系统配套软件，所述构件模具传感器系统用于实时监测振捣工艺过程中模具的振动参数，所述供气传感器系统用于监测供气状态，所述数据采集控制系统将采集到的传感器数据传输至智能交互工业终端，并接收智能交互工业终端的指令，所述智能交互工业终端用于人机交互，所述电源供应系统用于为振捣工艺和监测过程供电，所述系统配套软件用于配合智能交互工业终端实现不同功能；

2.根据权利要求1所述的基于盾构管片混凝土预制构件振捣力场监测系统，其特征在于：所述构件模具传感器系统包括振动传感器，振动传感器在不同工况参数下通过测量被测模具不同测点的加速度信号，并且进行频谱分析得到结构的固有频率，获取模具的振动特性参数，模具的振动特性参数包括振动频率和振动幅度，构件模具传感器系统与数据采集控制模块进行双向通讯。

3.根据权利要求1所述的基于盾构管片混凝土预制构件振捣力场监测系统，其特征在于：所述供气传感器系统包括供气管路压力感应模块和气源质量感应模块，供气管路压力感应单元通过空气压力传感器采集振捣工艺中供气系统相关管路节点的压力，气源质量感应单元通过空气温湿度传感器和pm2.5空气质量传感器采集供气系统中相关管路中压缩空气的温度、湿度和杂质浓度参数，供气传感器系统与数据采集控制单元进行双向通讯。

4.根据权利要求1所述的基于盾构管片混凝土预制构件振捣力场监测系统，其特征在于：所述数据采集控制系统与构件模具传感器模块和供气传感器模块进行双向通讯，数据采集控制系统通过工业总线轮询方式对振动特性参数、供气系统相关管路的压力和供气系统中相关管路中压缩空气的温湿度及杂质浓度参数进行实时采集，并与智能工业交互终端进行双向通讯，将采集的传感器数据进行组包传输至智能工业交互终端，同时接收智能工业交互终端传输的指令控制振捣工艺的参数设置。

5.根据权利要求1所述的基于盾构管片混凝土预制构件振捣力场监测系统，其特征在于：所述智能工业交互终端通过用户管理方法控制登录用户的权限和操作，用户包括管理员用户和普通用户，管理员用户的权限高于普通用户的权限，智能工业交互终端能够通过添加和修改用户身份对用户的权限进行调整。

6.根据权利要求1所述的基于盾构管片混凝土预制构件振捣力场监测系统，其特征在于：所述智能工业交互终端通过安装系统配套软件实现相应功能，智能工业交互终端通过人机交互实现系统配套软件的控制管理和查看。

7.根据权利要求1所述的基于盾构管片混凝土预制构件振捣力场监测系统，其特征在于：所述数据报文整合软件和数据采集控制系统的双向通讯采用主从模式，调用传感器数据通讯接口，根据不同通讯协议，通过modbus工业总线发送指令，对传感器响应数据进行报文采集、数据解析、数据入库，利用离线、在线数据及设定逻辑对各类传感器数据进行优化采集。

8.根据权利要求1所述的基于盾构管片混凝土预制构件振捣力场监测系统，其特征在于：所述数据建模及设定软件建立识别特征参数，自动规划并管理识别特征参数标准，识别特征参数包括传感器系统检测数据，数据建模及设定软件通过传感器系统获取不同稳定工况的工艺数据，并对获取的传感器数据进行特征参数提取建模；

9.根据权利要求1所述的基于盾构管片混凝土预制构件振捣力场监测系统，其特征在于：所述监测管理软件动态输出实时采集数据，并通过调用各软件系统及接口进行业务应用，将工艺运行参数基础数据生成报告单并打印。

10.根据权利要求1所述的基于盾构管片混凝土预制构件振捣力场监测系统，其特征在于：所述外部数据接口软件能够采用数据集成和业务集成的方式与现有mes、qms、cnc工控、plm系统实时对接，获取当前任务、建立产品溯源数据。

技术总结
本发明公开了基于盾构管片混凝土预制构件振捣力场监测系统，包括构件模具传感器系统、供气传感器系统、数据采集控制系统、智能交互工业终端、电源供应系统和系统配套软件，所述系统配套软件包括操作系统、数据库、数据报文整合软件、数据建模及设定软件、异常识别处理软件、监测管理软件和外部数据接口软件。本发明通过智能工业交互终端上安装的系统配套软件设置监测数据标准参数，数据建模及设定软件自动规划并管理识别特征参数标准，并进行特征参数提取建模，异常识别处理软件采用机器学习和深度学习算法来训练模型，使用模型对实时运行状态进行识别，并在监测到特征参数异常时控制声光报警器告警，及时提醒工作人员调整振捣工艺中的参数。

技术研发人员：王海峰,刘增辉,梁宽
受保护的技术使用者：南通铁建建设构件有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/11/11