基于长螺旋钻机的混凝土灌注监控系统的制作方法

本发明涉及一种基于长螺旋钻机的混凝土灌注监控系统。

背景技术：

目前，长螺旋钻孔压灌桩工艺在我国得到了充分发展，这种工艺不仅广泛用在房建领域中的多层和高层建筑复合地基处理上，其还用于在变形要求较严的路基加固上。

尽管该工艺得到了系统发展，并广泛应用在工程实际，但是目前长螺旋施工中的混凝土灌注量没有有效手段进行监控，只能凭借人工经验估测桩身混凝土灌注质量，导致了实际应用中存在以下问题：

（1）混凝土没有到达管底或管内，混凝土量没有达到要求，就开始提钻杆，导致桩端孔壁塌落，降低桩端承载力；

（2）提升钻杆过快，这可能产生缩颈断桩或桩径偏小而达不到设计要求的情况。此种情况当检查出来时，就形成了工程质量事故，造成经济损失；当检查不出来的时候，就会埋伏下工程质量隐患；

（3）拔管过慢又会造成水泥浆分布不均，桩身强度不足或形成混合料离析现象，导致桩身强度不足或管路堵塞，形成资源的浪费与工期的延误；

（4）桩顶灌注不能很好控制，导致超灌，资源浪费；或少灌，导致桩的质量问题。

综上所述，亟需设计一种基于长螺旋钻机的混凝土灌注监控系统，实时监控混凝土灌注量和桩身灌注质量，提升工程施工管理水平。

技术实现要素：

本发明的目的是为解决目前环境质量检测仪测量参数单一，人机交互不方便，实用性差的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于长螺旋钻机的混凝土灌注监控系统，包括监测模块、控制处理模块、远程服务器、显示模块、通讯模块、报警模块及移动终端；

所述监测模块与所述控制处理模块连接，所述监测模块用于检测所述长螺旋钻机的工作状态参数，并将所述工作状态参数传送至所述控制处理模块；

所述控制处理模块用于采集、处理和存储所述工作状态参数，将处理结果发送至所述显示模块，并将处理结果通过所述通讯模块发送至所述远程服务器，所述处理结果包括数据和指令；

所述远程服务器用于接收、存储和处理所述控制处理模块及移动终端发送来的数据及指令；

所述移动终端通过所述通讯模块分别连接至所述控制处理模块和远程服务器，用于发送长螺旋钻机工作所需数据及指令，并用于接收所述控制处理模块和所述远程服务器发来的指令；

所述报警模块包括信号灯和扬声器，用于接收所述控制处理模块发来的报警指令并发出声光提醒信号；

所述监测模块包括混凝土流量监测传感器、孔深监测传感器、动力头转速测量传感器、桅杆倾角传感器、钻机机身姿态传感器、混凝土输送泵端压力传感器和混凝土输送泵端电压电流传感器；

所述控制处理模块对各所述传感器的采集数据进行计算，得出单位桩长混凝土灌注量，并将桩形以图形化方式在所述显示模块上显示，为调整长螺旋钻机的钻杆升降速度提供参考；

所述控制处理模块通过计算各所述传感器的采集数据判断长螺旋钻机的工作状态是否正常，若状态异常，则所述控制处理模块向所述报警模块发出报警指令，并通过所述通讯模块将所述报警指令发送至所述移动终端和远程服务器。

进一步地，所述混凝土流量监测传感器为电磁流量计或超声流量计，其设置在混凝土输送管道、长螺旋钻机动力头或长螺旋钻机钻杆上，用于监测钻孔的混凝土灌注量。

进一步地，所述孔深监测传感器为编码器、成对接近开关、激光测距仪、超声测距仪和红外测距仪中的一种，其设置在长螺旋钻机卷扬或长螺旋钻机桅杆上，用于监测长螺旋钻机的钻进深度。

进一步地，所述桅杆倾角传感器为单轴倾角传感器、双轴倾角传感器、加速度计、固体摆式倾角传感器、液体摆式倾角传感器和气体摆式倾角传感器中的一种，其设置在长螺旋钻机钻杆内部或外部，用于监测长螺旋钻机桅杆的倾斜度。

进一步地，所述钻机机身姿态传感器为陀螺仪、加速度计、电子罗盘、磁传感器中和GNSS设备中的一种，其设置在长螺旋钻机机身内部或外部，用于监测长螺旋钻机机身姿态。

进一步地，所述动力头转速测量传感器为接近开关、磁电式转速传感器、电涡流传感器和激光转速传感器中的一种，其设置在长螺旋钻机动力头上，用于监测长螺旋钻机动力头的转速。

进一步地，所述移动终端为笔记本电脑、手机、PDA和平板电脑中的一种。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明可实时显示长螺旋钻机的施工情况，监控混凝土灌注量、桩身灌注质量、混凝土输送泵工作状态，并以图形和数据的形式在显示器界面上显示，便于操作手和施工管理人员对施工机械工作状态和灌桩质量的掌握，提升工程施工管理水平。

附图说明

图1是本发明的原理框图；

图2是本发明的结构示意图；

图3是图2中圆圈圈出部分的局部放大图。

图中，1.控制处理模块；2.孔深监测传感器；3.混凝土流量监测传感器；4.接近开关；5.动力头转速测量传感器；6.通讯模块；7.报警模块；8.桅杆倾角传感器；9.机身姿态传感器。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作优选详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1-3所示，本发明的基于长螺旋钻机的混凝土灌注监控系统，包括监测模块，控制处理模块1，远程服务器，显示模块，通讯模块6，报警模块7及移动终端；控制处理模块1将各传感器数据进行存储、计算，通过各传感器数据计算得出单位桩长混凝土灌注量，并将桩形以图形化方式在显示器上显示，为调整长螺旋钻杆升降速度提供参考。通过计算各传感器数据得知钻机工作状态是否正常，状态异常时向报警模块发出报警指令，并通过通讯模块给移动终端和远程计算机发送报警信息。通过桅杆传感器数据计算得到施工时桅杆实时倾斜度。

其中，监测模块与控制处理模块1连接，监测模块包括混凝土流量监测传感器3、孔深监测传感器2、动力头转速测量传感器5、桅杆倾角传感器8、机身姿态传感器9、混凝土输送泵端压力传感器和混凝土输送泵端电压电流传感器；

混凝土流量监测传感器3包含但不限于电磁流量计、超声流量计，其设置在混凝土输送管道、长螺旋动力头或长螺旋钻杆上，凝土流量监测传感器3可与接近开关4配合使用，将监测到的数据通过有线或无线方式实时传输至控制处理模块1（如机载计算机）上；孔深监测传感器2包含但不限于编码器、成对接近开关4、激光测距仪、超声测距仪、红外测距仪，其设置在钻机卷扬或钻机桅杆上，通过直接或间接手段监测长螺旋钻进深度，并将监测到的数据通过有线或无线方式实时传输至机载计算机1上；倾角传感器包含但不限于单轴倾角传感器、双轴倾角传感器、加速度计、固体摆式倾角传感器、液体摆式倾角传感器、气体摆式倾角传感器，其设置在长螺旋钻杆内部或外部，将监测到的数据通过有线或无线的方式实时传输至机载计算机上；机身姿态传感器9包含但不限于陀螺仪、加速度计、电子罗盘、磁传感器中和GNSS（Global Navigation Satellite System，全球卫星导航系统）设备，其设置在长螺旋钻机机身内部或外部，将监测到的数据通过有线或无线的方式实时传输至机载计算机上；动力头转速测量传感器5包含但不限于接近开关、磁电式转速传感器、电涡流传感器、激光转速传感器，其设置在长螺旋钻机动力头，将监测到的数据通过有线或无线方式实时传输至机载计算机1上。

控制处理模块1不限于机载计算机，其收集监测模块的数据及指令，处理并发送至远程服务器及显示模块；

远程服务器用于接收、存储、处理控制处理模块及移动终端发送来的数据及指令；机载计算机将收集到的各传感器数据按实时和/或定时的方式发送至远程服务器。

移动终端用于发送长螺旋钻机工作所需数据及指令，用于接收机载计算机与远程服务器发来的各种指令；其包含但不限于笔记本电脑、手机、PDA、平板电脑。

显示模块包括机载显示器，用于显示钻机施工数据、参数及、状态及混凝土输送泵状态；报警模块7包括信号灯和扬声器，用于发出声光信号提醒；通讯模块6用于机载计算机1与远程服务器、机载计算机1与移动终端的通信。

图2是本发明的结构示意图，在该实施例中，通讯模块6、报警模块7设置在长螺旋钻机的操作室上，控制处理模块1为机载计算机，机载计算机与机载显示器为一体设置；孔深监测传感器2设置在钻机卷扬上，通过直接手段监测长螺旋钻进深度，并将监测到的数据通过有线或无线方式实时传输至机载计算机1上。

图3是图2中圈出部分的局部放大图，流量监测传感器3设置在长螺旋动力头上，凝土流量监测传感器3与接近开关4配合使用，将监测到的数据通过有线或无线方式实时传输至机载计算机上；动力头转速测量传感器5设置在长螺旋钻机动力头，将监测到的数据通过有线或无线方式实时传输至机载计算机上。

机载计算机将各传感器数据进行存储、计算，通过混凝土流量监测传感器3及孔深监测传感器2数据计算得出单位桩长混凝土灌注量，并将桩形以图形形式在显示器上显示，为调整长螺旋钻杆升降速度提供参考，机载计算机将收集到的各传感器数据按实时和/或定时的方式发送至远程服务器；远程服务器，用于收集、存储、处理长螺旋控制处理模块1、个人计算机和移动终端发送来的各种数据和指令；个人计算机，用于发送长螺旋钻机工作所需数据和指令，个人计算机还用于接收长螺旋钻机发送至远程服务器的各种工作状态数据与参数，并显示输出。

移动终端用于发送长螺旋钻机工作所需数据和指令，其还用于接收长螺旋钻机发送至远程服务器的各种工作状态数据与参数，并显示输出，同时用于接收长螺旋钻机发送的报警信息。

本发明可对灌桩混凝土量实时监控、灌桩形状以图形化的形式显示在显示模块上，并将机载计算机的数据及施工参数、图形传送至远程服务器。通过任何一台联网的计算机或智能移动终端调用服务器数据，便于操作手和施工、管理人员对施工机械工作状态和于灌桩质量及数量的掌握；可实时监测动力头转速、动力头扭矩、钻进深度、钻进和升降速度、桅杆姿态等关键施工参数的准确采集和显示；可进行长螺旋施工关键数据及参数的存储和备份，便于施工管理人员对于历史施工数据的收集和管理，从根本上解决长螺旋施工中存在的质量问题。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。