一种陡坡地形桩机施工的锚固调平与垂直度控制方法、系统及存储介质与流程

本发明涉及山地光伏桩基施工，更具体地说，本发明涉及一种陡坡地形桩机施工的锚固调平与垂直度控制方法、系统及存储介质。

背景技术：

1、随着光伏发电产业的快速发展，可利用的平地资源日趋紧张，光伏电站建设逐渐向山地、丘陵等复杂地形拓展，在山地高陡边坡进行光伏桩基施工时，施工机械的搬运和固定面临诸多技术难题，其中最为突出的问题是：桩机在陡坡上受重力分力作用易发生顺坡向滑移，同时成孔垂直度难以保证，严重影响光伏支架基础的承载稳定性和施工安全性。

2、针对上述问题，现有技术中已有一些解决方案。例如，有施工方法通过在山体上预设锚固点、利用缆索牵动钻台定位并施压，使锚固钻机可在垂直面和水平面两个方位调整钻孔角度，该方法主要针对岩土锚固施工，钻台依赖多个卷扬机协同牵引，系统结构复杂，且未涉及桩机平台的水平调平控制。

3、在桩机调平方面，已有技术通过倾角传感器检测桩机倾斜角度，结合触地感应装置进行自动调平，然而，该技术主要适用于平地或缓坡地形下的通用桩机作业，未能解决陡坡地形特有的滑移问题，也缺乏与锚固系统的协同控制机制。

4、在山地光伏桩基施工领域，已有技术通过高度调节装置和位置调节机构调整定位桩位置，无需反复调整打桩机，但该装置主要通过增加定位桩实现固定，其锚固力有限，且未将锚固与调平作为一体化系统进行协同控制。

5、此外，在垂直度控制方面，已有技术通过在抱桩器上安装倾角传感器和位移传感器，采用闭环控制算法进行动态补偿，该技术主要应用于抱桩器对桩体的垂直度调节，而非针对桩机本体在陡坡地形下的整体姿态控制，且未考虑锚固力变化对垂直度的影响。

6、综上所述，现有技术存在以下不足：锚固系统与调平系统相互独立，缺乏协同控制机制；陡坡地形下桩机滑移问题未能从根本上解决；垂直度控制多针对桩体而非桩机本体，且未与锚固调平联动；缺乏针对陡坡地形的全流程一体化控制方法，因此，亟需开发一种集锚固、调平与垂直度控制于一体的系统化解决方案。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种陡坡地形桩机施工的锚固调平与垂直度控制方法、系统及存储介质，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：一种陡坡地形桩机施工的锚固调平与垂直度控制方法，包括以下步骤：

3、s1、根据陡坡坡度及地质条件，确定锚固方案，包括锚固点数量、锚固点位置、锚固深度和锚固角度；

4、s2、桩机就位后，驱动锚固卷扬机将锚索锚固于预设锚固点，通过拉力传感器反馈确认各锚固点达到预定锚固力；

5、s3、读取双轴倾角传感器数据，若底盘水平度偏差超过预设调平精度阈值，驱动四个调平支腿独立调节至底盘水平；

6、s4、成孔作业过程中，实时采集钻杆倾角传感器、位移传感器和激光测距模块的数据，通过多传感器融合输出综合垂直度偏差值，当综合垂直度偏差值超过预设垂直度偏差阈值时，采用pid闭环控制驱动钻杆导向架处的伺服执行机构进行实时纠偏；

7、s5、成孔完成后，依次解除锚固并收回调平支腿，桩机移位至下一孔位。

8、优选地，步骤s3中还包括：调平过程中实时监测各支腿压力传感器数据，当各支腿压力传感器数值之间的最大偏差超过预设压力偏差阈值时，自动进行压力再分配调整，并同步向锚固-调平协同控制模块发送信号，锚固-调平协同控制模块根据支腿受力变化，调整与该支腿同侧的锚固点的锚固力分配。

9、优选地，步骤s4中还包括：成孔过程中，控制器持续监测各锚固点的拉力传感器数据，若任一锚固点的拉力低于预定锚固力的90%或高于预定锚固力的110%，控制器自动触发协同调整程序，同步收紧或放松相邻锚固点的锚索，并对应调节调平支腿的伸缩量，直至各锚固点拉力值之间的最大偏差不超过预定锚固力的10%。

10、优选地，步骤s4中多传感器融合采用自适应加权融合算法，根据施工环境的振动强度和钻杆进尺深度动态调整各传感器的融合权重，当钻机振动强度超过预设振动强度阈值时提高激光测距模块的融合权重，当钻杆进尺深度超过预设进尺深度阈值时降低钻杆倾角传感器的融合权重。

11、本发明还提供了一种陡坡地形桩机施工的锚固调平与垂直度控制系统，包括：

12、桩机主体，配置有履带式底盘，底盘沿施工方向的前后两侧各设置有两个安装点位；

13、锚固装置，包括至少三个锚固卷扬机、与各锚固卷扬机一一对应设置的布设于桩机施工区域上坡方向山体结构上的锚固点、以及一端绕设于锚固卷扬机上且另一端穿过锚固点后与桩机主体上的锚固连接点可拆卸连接的锚索，所述锚固卷扬机集成有用于实时检测锚索拉力的拉力传感器；

14、调平支腿系统，包括安装于底盘四角安装点位的四个可伸缩调平支腿，各调平支腿包括外套筒、内伸缩杆、液压驱动单元和用于检测支腿支撑力的压力传感器，所述液压驱动单元采用比例控制阀；

15、桩机姿态检测单元，包括安装于底盘中心位置的双轴倾角传感器，用于实时检测底盘在横向和纵向上的倾斜角度；

16、垂直度检测单元，包括安装于钻杆顶部的钻杆倾角传感器、安装于钻杆导向架处的位移传感器、以及安装于钻机顶部的激光测距模块；

17、控制器，包括锚固力分配模块、调平控制模块、垂直度闭环控制模块以及锚固-调平协同控制模块，所述锚固力分配模块根据陡坡坡度和桩机姿态计算各锚固点的锚固力分配方案并输出至各锚固卷扬机，所述调平控制模块根据双轴倾角传感器的检测信号生成各调平支腿的伸缩控制指令，所述垂直度闭环控制模块根据垂直度检测单元的检测信号采用pid控制算法驱动钻杆导向架处的伺服执行机构进行姿态调整，所述锚固-调平协同控制模块根据拉力传感器和压力传感器的反馈信号同步控制锚固卷扬机的收放和调平支腿的伸缩，实现锚固系统与调平系统的协同调节。

18、优选地，所述垂直度检测单元还包括多传感器融合单元，所述多传感器融合单元对钻杆倾角传感器、位移传感器和激光测距模块的检测数据进行自适应加权融合处理，输出综合垂直度偏差值至垂直度闭环控制模块；

19、所述自适应加权融合处理根据施工环境的振动强度和钻杆进尺深度动态调整各传感器的融合权重，当钻机振动强度超过预设振动强度阈值时提高激光测距模块的融合权重，当钻杆进尺深度超过预设进尺深度阈值时降低钻杆倾角传感器的融合权重。

20、优选地，所述控制器内置有坡度分级数据库，根据坡度大小将陡坡划分为轻度陡坡、中度陡坡和重度陡坡三个等级，各坡度等级对应不同的锚固点数量、锚固深度和锚固角度方案，所述控制器根据输入的坡度自动匹配对应的锚固方案。

21、优选地，四个调平支腿由控制器独立控制，调平过程采用最高点基准法：以四个支腿中初始高程最高的支腿为基准点，其余三个支腿根据双轴倾角传感器检测的横向倾斜角度和纵向倾斜角度分别计算伸缩补偿量，依次调节至目标位置，同时通过各压力传感器监测支腿压力分布并进行压力再分配调整。

22、本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。

23、优选地，所述存储介质上还存储有陡坡坡度分级数据库，数据库包含坡度等级与锚固参数之间的映射关系，坡度等级至少包括15°-25°的轻度陡坡、25°-35°的中度陡坡和35°-50°的重度陡坡，所述锚固参数包括锚固点数量、锚固深度和锚固角度，所述程序被处理器执行时根据输入坡度自动读取数据库中的映射关系以确定锚固方案。

24、本发明的技术效果和优点：

25、本发明通过建立锚固-调平协同控制机制，将锚固系统与调平支腿系统纳入统一控制框架，根据拉力传感器和压力传感器的反馈信号同步控制锚固卷扬机的收放和调平支腿的伸缩，解决了现有技术中锚固与调平分立控制导致的系统失稳和受力不均问题，显著提高了陡坡地形下桩机作业的整体稳定性，有效避免了桩机滑移风险；

26、本发明采用多源信息融合垂直度闭环控制，综合钻杆倾角传感器、位移传感器和激光测距模块的检测数据，通过自适应加权融合算法输出综合垂直度偏差值，并结合pid控制算法实时纠偏，垂直度控制精度可达±0.2°，优于现有单一传感器方案的±0.5°，显著提升了成孔精度；

27、本发明通过内置坡度分级数据库，根据陡坡坡度自动匹配锚固点数量、锚固深度和锚固角度方案，并采用四个可伸缩调平支腿独立调节及最高点基准法实现精确调平，调平精度达到横向和纵向偏差均≤0.1°，同时实现从锚固、调平、成孔到移位的全流程一体化自动控制，大幅降低了人工干预需求，提高了施工效率和安全性。