一种浅层固化在线监控装置的制作方法

1.本实用新型涉及建筑工程技术领域，尤其涉及一种浅层固化在线监控装置。


背景技术：

2.软基的加固处理效果会直接影响到路基的地基承载力，影响到道路建成的运营成本，软基的浅层固化是最常见、有效且经济的施工技术。其施工的方式主要是通过配置强力搅拌头的挖机及水泥制浆机两部分，施工作业方便，成本低。配置强力搅拌头的挖机进行搅拌打桩作业，水泥制浆机完成水泥浆生产的工作，共同工作完成浅层固化施工作业。
3.目前的浅层固化施工设备中，一般只能够进行施工作业操作。对施工过程中前端数据的在线监控，对施工历史数据的保存追溯以及对施工桩孔的坐标定位目前均需要单独分别连接相应的外部设备来实现，这样会导致浅层固化施工设备总体占用体积大，集成度不高。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种浅层固化在线监控装置，用于减小浅层固化施工设备体积，提升集成度。
5.为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：一种浅层固化在线监控装置，包括：
6.pcb电路板，所述pcb电路板上集成设置有控制电路、rtk模块、第一通信电路、第二通信电路、数据采集电路和数据存储电路；
7.所述控制电路设有若干采集输入端口和若干采集输出端口；
8.所述rtk模块的输出端连接所述控制电路的所述采集输入端口，所述rtk模块用于检测搅拌桩的施工桩孔的坐标定位及固化深度并发送至所述控制电路；
9.所述第一通信电路双向连接所述控制电路和外部的一服务器，所述第一通信电路用于建立所述控制电路和所述服务器的无线通信；
10.所述第二通信电路双向连接所述控制电路和外部的一制浆控制柜，所述第二通信电路用于建立所述控制电路和所述制浆控制柜的无线通信；
11.所述数据采集电路的输出端连接所述控制电路的所述采集输入端口，所述数据采集电路用于采集前端数据并发送至所述控制电路；
12.所述数据存储电路的输入端连接所述控制电路的所述采集输出端口，所述数据存储电路用于保存所述坐标定位、所述固化深度和所述前端数据。
13.进一步地，还包括壳体，所述pcb电路板设置在所述壳体内部，所述壳体上嵌有交互电路，所述交互电路的输入端和输出端均连接所述控制电路，所述交互电路用于输入控制指令，并实时显示控制电路发送的监控数据。
14.进一步地，所述交互电路为组态触摸屏，所述组态触摸屏用于实时显示搅拌桩施工的所述监控数据以及输入施工控制指令。
15.进一步地，所述控制电路还设有若干有线通信接口，用于连接有线通信设备，所述有线通信接口包括rs232串行接口、rs485串行接口、rj45以太网接口和usb3.0串行通信总线接口。
16.进一步地，所述控制电路的输入端还连接有供电电路，所述供电电路用于为所述浅层固化在线监控装置供电。
17.进一步地，所述供电电路还包括降压转换支路，所述降压转换支路用于将输入电压转换为所述浅层固化在线监控装置所需的电压值。
18.进一步地，所述控制电路和所述数据采集电路均采用24v直流电源供电，所述降压转换支路将输入电压转换为24v直流电压。
19.进一步地，所述数据采集电路包括电磁流量计、压力传感器、密度计和增量编码器。
20.进一步地，所述rtk模块为xd-r3005g模组。
21.本实用新型的有益效果：
22.本实用新型通过将控制电路、rtk模块、第一通信电路、第二通信电路和数据采集电路集成在pcb电路板上，有效提升了浅层固化施工设备的集成度，并有效减小了浅层固化施工设备的总体体积，方便运输；同时本实用新型还采用rtk模块精确测量坐标定位及固化深度并发送至控制电路，无需手动输入，以及通过数据采集电路采集前端数据以传输至控制电路，实现了数据的自动化采集；本实用新型还通过存储电路实现了对坐标定位、固化深度和前端数据本体存储以便后续查询，以及通过第一通信电路和第二通信电路分别实现了与服务器及制浆控制柜的无线传输。
附图说明
23.图1是本实用新型中各电路总体连接示意图；
24.图2是本实用新型的控制电路的电路原理图；
25.图3是本实用新型的232通讯模块的电路原理图；
26.图4是本实用新型的485通讯模块的电路原理图；
27.图5是本实用新型的第二通信电路的电路原理图；
28.图6是本实用新型的第一通信电路的电路原理图；
29.图7是本实用新型的数据存储电路的电路原理图；
30.图8是本实用新型的降压转换支路的电路原理图；
31.图9是本实用新型的控制电路的接口示意图；
32.图10是本实用新型的桩机自动施工的工作流程图。
具体实施方式
33.下面结合附图和实施例，对本实用新型进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
34.如图1所示，本实施例的一种浅层固化在线监控装置，包括：
35.pcb电路板，pcb电路板上集成设置有控制电路、rtk模块、第一通信电路、第二通信电路、数据采集电路和数据存储电路；
36.控制电路设有若干采集输入端口和若干采集输出端口；
37.控制电路用于处理输入的数据信息，如图2和图9所示，控制电路采用nxp-lpc1768，包含了eeprom、flash、rtc等ic处理器，包括了16路模拟量的采集输入、2路模拟量的控制输出、8路开关量的采集输入、6路开关量的采集输出以及2路频率信号的采集输入，其模拟量输入进行处理后由开关量输出，传输至制浆控制柜，由制浆控制柜对施工设备进行操作；
38.rtk模块的输出端连接控制电路的采集输入端口，rtk模块用于检测搅拌桩的施工桩孔的坐标定位及固化深度并发送至控制电路，rtk模块采用rtk技术具有厘米级别的坐标定位及固化深度测量，采用千寻公司的xd-r3005g rtk模组作为核心板；
39.第一通信电路双向连接控制电路和外部的一服务器，第一通信电路用于建立控制电路和服务器的无线通信；
40.第一通信电路可以为lte模块，如图6所示，设计采用的是quectel公司ec20模块作为核心，采用lte 3gpp rel.11技术，支持最大下行速率150mbps和最大上行速率50mbps，而且模块集成多星座gnss接收机，满足不同环境下对快速、精准定位的需求；
41.第二通信电路双向连接控制电路和外部的一制浆控制柜，第二通信电路用于建立控制电路和制浆控制柜的无线通信；
42.第二通信电路可以为lora模块，如图5所示，采用lora技术，是基于其具有低功耗、通信距离远、无通信资费的优势，lora模块采用的是lierda公司的sd4rf-2f717n30作为核心，其内部基于semtech射频集成芯片sx127x的射频模块，此是一款高性能物联网无线收发器，其特殊的lora调试方式可大大增加通信距离，可广泛应用于各种场合的短距离物联网无线通信领域，工作频段为401-510，通信有限距离达5km@250bps，将挖机端的浅层固化主机和制浆机进行通讯联动，实现通过浅层固化主机控制制浆机的目的，减少了人员的介入操作；
43.数据采集电路的输出端连接控制电路的采集输入端口，数据采集电路用于采集前端数据并发送至控制电路，数据采集电路包括电磁流量计、压力传感器、密度计和增量编码器，所采集的前端数据包括浅层固化深度、灌浆累计流量、喷浆压力、浆液密度、实时地理位置信息等，其均采用dc24v供电系统，标准的4-20ma输入、脉冲输入等接口；
44.还包括壳体，pcb电路板设置在壳体内部，壳体上嵌有交互电路，交互电路的输入端和输出端均连接控制电路，交互电路用于输入控制指令，并实时显示控制电路发送的监控数据；
45.控制电路还设有若干有线通信接口，用于连接有线通信设备，有线通信接口包括rs232串行接口、rs485串行接口、rj45以太网接口和usb3.0串行通信总线接口，rs232串行接口和rs485串行接口分别连接有如图3所示的232通讯模块和如图4所示的485通讯模块；
46.如图7所示，数据存储电路的输入端连接控制电路的采集输出端口，数据存储电路用于保存坐标定位、固化深度和前端数据；
47.控制电路的输入端还连接有供电电路，供电电路用于为浅层固化在线监控装置供电，供电电路的电路设计采用了大电流过流保护、短路保护及正负极接反等保护功能，电源
电路中串联有低通滤波器，能有效隔离施工作业环境下的电源干扰，保护主机的正常工作；
48.控制电路通过lte模块与服务器构成数据通讯，控制电路通过lora模块连接制浆控制柜，数据采集模块和rtk模块将采集的数据传输至控制电路中进行处理，处理后的数据传输至制浆控制柜中，并储存在数据存储电路中，最终由交互电路进行实时显示。
49.本实用新型通过将控制电路、rtk模块、第一通信电路、第二通信电路、数据采集电路、数据存储电路集成在pcb电路板上，并将交互电路嵌在壳体上，最终将pcb电路板设置在壳体内部，有效提升了浅层固化施工设备的集成度，并减小了浅层固化施工设备的总体体积，方便运输。
50.优选的，交互电路为组态触摸屏，组态触摸屏用于实时显示搅拌桩施工的监控数据以及输入施工控制指令，组态触摸屏的优势特点是触摸输入方式便捷，画面可定制程度好，具有优秀的处理运算能力，能够兼容市场上大多数产品，独立于控制板卡，使系统的模块化更彻底，提供整体系统的可靠性，组态软件的设计上，结合了搅拌桩监控数据的显示、web主站上工程管理信息的下发、施工统计分析的数据显示、施工操作的输入等功能，能够实时统计分析出工艺参数，包括累计浆量(灰量)、浅层固化深度及施工数据动态曲线，组态触摸屏实时显示搅拌桩施工的监控数据以及输入施工操作指令，提供图形化施工界面，显示实时固化深度、实时累计流量及坐标等工艺参数，使施工人员在施工过程中能实时了解施工状态；
51.优选的，供电电路还包括降压转换支路，如图8所示，降压转换支路用于将输入电压转换为浅层固化在线监控装置所需的电压值，控制电路和数据采集电路均采用24v直流电源供电，降压转换支路将输入电压转换为24v直流电压，可以直接由挖机的24v电瓶进行供电。
52.优选的，rtk模块为xd-r3005g模组。
53.在本实施例中，浅层固化在线监控装置具备数据统计上报功能，数据统计上报，具体指浅层固化监控系统在完成施工监控作业后，将当前施工的工艺数据进行统计，包括累计喷浆量、累计灰量、平均喷浆压力等，并将施工中每25cm段的数据进行统计，形成报表形式，通过4g网络上传至服务器。施工相关单位即可依据此数据，浅层固化效果进行分析，同时存储数据可作为工程历史追溯数据以供查阅。
54.本技术方案采用rtk模块精确测量区域坐标定位及浅层固化深度，根据坐标定位在平台上实现桩号的自动导入，无需在设备主机端手动输入，通过数据采集电路采集前端数据，传输至控制电路中，通过lora模块传输至制浆控制柜，将送浆指令发送给制浆控制柜，施工人员仅仅需要在组态触摸屏上点击即可进行送浆的启停、速度控制等功能，彻底告别了传统依靠人工喊话的落后形式，并在组态触摸屏上实时显示施工信息及参数，储存在数据存储电路中，实现主机本地存储，对施工作业数据进行分析统计，判断施工是否达标，数据记录准确可靠，并通过lte模块上传至服务器平台，实现在线监管监控，且可开启自动施工模式，如图10所示，桩机施工过程中，监控控制根据当前深度的平均喷浆量，同时控制桩机的下钻速度和喷浆速度，实现施工中，混泥土的喷浆量均匀的要求，自动控制桩机在施工过程中实现均匀喷浆。
55.以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对
于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。