一种基于驱动扭矩的混凝土工作性时变测试方法及系统与流程

1.本发明属于工程设备技术领域，尤其涉及一种基于驱动扭矩的混凝土工作性时变测试方法及系统。


背景技术：

2.在土木工程建设过程中，为获得密实而均匀的混凝土结构以方便施工操作(拌合、运输、浇筑、振捣、泵送等过程)，要求新拌混凝土必须具有良好的工作性能，如保持新拌混凝土不发生分层、离析、泌水等现象，并获得质量均匀、成型密实的混凝土。
3.目前混凝土的质量控制主要集中在生产和出厂环节，然而，混凝土中的多相组分在运输过程中容易分层离析，同时混凝土中的水泥在与水接触后即会开始水化反应，导致混凝土的工作性生产之时就开始不断变化。因此，即使预拌混凝土出厂时进行了工作性检测，但由于运输过程中的各种不可控因素导致混凝土工作性发生不可预知的变化，交付时混凝土的工作性也很可能偏离预期控制范围，无法满足施工要求，因此预拌混凝土的运输过程对于混凝土的交付质量尤为关键，然而，从全行业来看，混凝土运输过程中的质量控制几乎完全缺失，即无相关的标准可依，又无可行性的管控方法。这种现状加剧了供需之间的矛盾，造成退货、混凝土报废、堵管等重大质量问题，甚至造成工程结构缺陷等质量安全事故。
4.由于混凝土罐车可以在运输过程中不断的搅动混凝土，使混凝土保持触变性与匀质性，是预拌混凝土最主要的运输设备，因此，发明一种在混凝土运输途中工作性测试方法，填补混凝土运输过程中性能质量管控的空白，提升混凝土交付质量和客户满意度，减少供需矛盾具有重大意义。


技术实现要素：

5.针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种基于驱动扭矩的混凝土工作性时变测试方法及系统，解决了混凝土在运输过程中混凝土性能、质量无法实时监控的问题。
6.为了达到以上目的，本发明采用的技术方案为：
7.本方案提供一种基于驱动扭矩的混凝土工作性时变测试方法，包括以下步骤：
8.s1、建立新拌混凝土工作性与罐体驱动轴扭矩数据的样本库；
9.s2、根据所述样本库，得到新拌混凝土的工作性，并对所述新拌混凝土的工作性进行展示，完成基于驱动扭矩的混凝土工作性时变测试。
10.本发明的有益效果是：本发明的目的是通过建立混凝土罐车罐体驱动扭矩特征与混凝土工作性之间的对应关系，提供一种混凝土运输过程中实时监测混凝土工作性变化的方法，通过数据拟合，建立新拌混凝土工作性与混凝土罐车罐体驱动轴扭矩数据最大值与最小值的差值样本库；然后根据混凝土罐车罐体驱动轴扭矩数据处理结果，计算混凝土工作性指标，从而实现混凝土在运输过程中性能实时监测，提升混凝土交付质量和客户满意度，减少供需矛盾。
11.进一步地，所述步骤s1包括以下步骤：
12.s101、测量新拌混凝土的工作性指标，其中，所述新拌混凝土的工作性指标包括新拌混凝土的扩展度、坍落度、匀质性和/或流变参数；
13.s102、将新拌混凝土装入混凝土罐车罐体中，并使罐体以转速ω保持罐体旋转；
14.s103、持续采集时间t内罐体的驱动轴扭矩数据；
15.s104、判断所述时间t内罐体驱动轴扭矩数据是否持续平稳变化，若是，则计算得到所述时间t内罐体驱动轴扭矩数据最大值与最小值的差值，并进入步骤s105，否则，所述时间t内罐体的驱动轴扭矩数据为异常值，并剔除，并返回步骤s101；
16.s105、将所述新拌混凝土的工作性指标与罐体的驱动轴扭矩数据存储至数据库；
17.s106、基于所述数据库，拟合得到所述新拌混凝土工作性指标与所述时间t内罐体驱动轴扭矩数据最大值与最小值的差值之间的对应关系；
18.s107、基于所述对应关系，完成对新拌混凝土工作性与罐体驱动轴扭矩数据的样本库建立。
19.上述进一步方案的有益效果是：本发明通过建立罐体驱动轴扭矩数据与新拌混凝土工作性之间的相关性算法，为混凝土性能、质量实时监控提供可行的解决方案，且罐体驱动轴扭矩数据可实时采集。
20.再进一步地，所述步骤s103中持续采集时间t内罐体的驱动轴扭矩数据满足的条件为：
21.监测罐车的加速度，当罐车瞬时加速度的绝对值小于预设值时，则开始采集罐体驱动轴扭矩数据，当罐车瞬时加速度的绝对值大于预设值时，停止采集罐体驱动轴扭矩数据。
22.上述进一步方案的有益效果是：通过监测罐车加速度，来判定罐车是否平稳行驶，从而提高新拌混凝土工作性判断的准确性。
23.再进一步地，所述步骤s106中对应关系，其具体为：
24.在若干个时间t内，若(δt
max
·
ω1)/(δt
min
·
ω2)＞a，则混凝土工作性存在损失，若(δt
max
·
ω1)/(δt
min
·
ω2)≤a，则混凝土工作性处理于正常范围，其中，a表示基于数据库拟合得到的常数，ω1表示δt
max
时间段中罐体转速的平均值，ω2表示δt
min
时间段中罐体的平均值，δσ
max
表示时间t内罐体驱动轴扭矩数据最大值，δσ
min
表示时间t内罐体驱动轴扭矩数据最小值。
25.再进一步地，所述步骤s107中样本库中的样本包括混凝土的所有类型以及罐体正常运转时转速区间下的罐体驱动轴扭矩数据。
26.上述进一步方案的有益效果是：尽可能扩大样本库的样本种类，使本发明具有良好的适应性。
27.再进一步地，所述步骤s2包括以下步骤：
28.s201、将新拌混凝土装入混凝土罐车罐体中，保持罐体旋转；
29.s202、持续采集罐体的驱动轴扭矩数据；
30.s203、根据所述样本库以及罐体的驱动轴扭矩数据，计算新拌混凝土的工作性；
31.s204、对所述新拌混凝土的工作性进行展示，完成基于罐体应变的混凝土工作性时变测试。
32.基于上述方案，本发明提供了一种基于驱动扭矩的混凝土工作性时变测试系统，包括：
33.样本库构建模块，用于建立新拌混凝土工作性与罐体驱动轴扭矩数据的样本库；
34.新拌混凝土的工作性确定模块，用于根据所述样本库，得到新拌混凝土的工作性，并对所述新拌混凝土的工作性进行展示，完成基于驱动扭矩的混凝土工作性时变测试。
35.本发明的有益效果是：本发明的目的是通过建立混凝土罐车罐体驱动扭矩特征与混凝土工作性之间的对应关系，提供一种混凝土运输过程中实时监测混凝土工作性变化的系统，通过数据拟合，建立新拌混凝土工作性与混凝土罐车罐体驱动轴扭矩数据最大值与最小值的差值相关性算法；然后根据混凝土罐车罐体驱动轴扭矩数据处理结果，计算混凝土工作性指标，从而实现混凝土在运输过程中性能实时监测，提升混凝土交付质量和客户满意度，减少供需矛盾。
附图说明
36.图1为本发明的方法流程图。
37.图2为本发明的系统结构示意图。
具体实施方式
38.下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
39.实施例1
40.当新拌混凝土处于离析状态，骨料沉底，混凝土罐车在旋转时，罐体内部螺旋叶片的阻力较大，导致罐体驱动轴扭矩较大。同理可知，当新拌混凝土工作性良好时，混凝土匀质性较好，罐体内部螺旋叶片的阻力较小，此时罐体驱动轴扭矩则会不同。基于此，本发明的目的是通过建立混凝土罐车罐体驱动扭矩特征与混凝土工作性之间的对应关系，提供一种混凝土运输过程中实时监测混凝土工作性变化的方法，如图1所示，其实现方法如下：
41.s1、建立新拌混凝土工作性与罐体驱动轴扭矩数据的样本库，具体过程是：通过建立混凝土罐车罐体以一定转速ω旋转一段时间t罐体驱动轴扭矩最大值与最小值的差值δt与混凝土工作性指标r之间的对应关系，其具体为：
42.s101、测量新拌混凝土的工作性指标，其中，所述新拌混凝土的工作性指标包括新拌混凝土的扩展度、坍落度、匀质性和/或流变参数；
43.s102、将新拌混凝土装入混凝土罐车罐体中，并使罐体以转速ω保持罐体旋转；
44.s103、持续采集时间t内罐体的驱动轴扭矩数据，其满足的条件为：
45.监测罐车的加速度，当罐车瞬时加速度的绝对值小于预设值时，则开始采集罐体驱动轴扭矩数据，当罐车瞬时加速度的绝对值大于预设值时，停止采集罐体驱动轴扭矩数据；
46.s104、判断所述时间t内罐体驱动轴扭矩数据是否持续平稳变化，若是，则计算得到所述时间t内罐体驱动轴扭矩数据最大值与最小值的差值，并进入步骤s105，否则，所述
时间t内罐体的驱动轴扭矩数据为异常值，并剔除，并返回步骤s101；
47.s105、将所述新拌混凝土的工作性指标与罐体的驱动轴扭矩数据存储至数据库；
48.s106、基于所述数据库，拟合得到所述新拌混凝土工作性指标与所述时间t内罐体驱动轴扭矩数据最大值与最小值的差值之间的对应关系，其中，对应关系具体为：
49.在若干个时间t内，若(δt
max
·
ω1)/(δt
min
·
ω2)＞a，则混凝土工作性存在损失，若(δt
max
·
ω1)/(δt
min
·
ω2)≤a，则混凝土工作性处理于正常范围，其中，a表示基于数据库拟合得到的常数，ω1表示δt
max
时间段中罐体转速的平均值，ω2表示δt
min
时间段中罐体的平均值，δσ
max
表示时间t内罐体驱动轴扭矩数据最大值，δσ
min
表示时间t内罐体驱动轴扭矩数据最小值
50.s107、基于所述对应关系，完成对新拌混凝土工作性与罐体驱动轴扭矩数据的样本库建立，其中，样本库中的样本包括混凝土的所有类型以及罐体正常运转时转速区间下的罐体驱动轴扭矩数据，通过样本数量扩充，样本积累量越大，使混凝土工作性指标判断更准确。
51.本实施中，如采集时间t大于5分钟，小于15分钟，每隔一定时间采集一次。
52.本实施例中，优选罐体驱动轴扭矩数据采集频率大于1赫兹，小于10赫兹，采集频率太小会造成数据丢失，采集频率过大会引起数据处理量大。
53.本实施例中，在建立新拌混凝土工作性与罐体驱动轴扭矩数据的样本库之前，需在混凝土罐车的罐壁上分别安装罐体驱动轴扭矩数据采集模块、罐体驱动轴扭矩数据存储模块以及罐体驱动轴扭矩数据传输模块，罐体驱动轴扭矩数据由罐体驱动轴扭矩数据采集模块采集，经罐体驱动轴扭矩数据储存模块储存，然后由罐体驱动轴扭矩数据传输模块传输至服务器进行相关分析，再将分析结果反馈至显示终端。
54.s2、根据所述样本库，得到新拌混凝土的工作性，并对所述新拌混凝土的工作性进行展示，完成基于驱动扭矩的混凝土工作性时变测试，其实现方法如下：
55.s201、将新拌混凝土装入混凝土罐车罐体中，保持罐体旋转；
56.s202、持续采集罐体的驱动轴扭矩数据；
57.s203、根据所述样本库以及罐体的驱动轴扭矩数据，计算新拌混凝土的工作性；
58.s204、对所述新拌混凝土的工作性进行展示，完成基于罐体应变的混凝土工作性时变测试。
59.本实施例中，对所述新拌混凝土的工作性进行展示可通过显示终端进行展示，其所述显示终端包括安装于罐车上的显示屏、站内监控系统或手持终端。
60.实施例2
61.如图2所示，本发明提供了一种基于驱动扭矩的混凝土工作性时变测试系统，包括：
62.样本库构建模块，用于建立新拌混凝土工作性与罐体驱动轴扭矩数据的样本库；
63.新拌混凝土的工作性确定模块，用于根据所述样本库，得到新拌混凝土的工作性，并对所述新拌混凝土的工作性进行展示，完成基于驱动扭矩的混凝土工作性时变测试。
64.如图2所示实施例提供的基于驱动扭矩的混凝土工作性时变测试系统可以执行上述方法实施例所示的技术方案，其实现原理与有益效果类似，此处不再赘述。