一种桩孔灌注桩机监测系统及方法与流程

1.本发明涉及一种桩机监测系统，更具体地说，它涉及一种桩孔灌注桩机监测系统及方法。


背景技术：

2.众所周知，桩机是建筑工地中常用的设备，灌注成桩是指直接在所设计的桩位上开孔，其截面为圆孔，成孔后在孔内加放钢筋笼，灌注混凝土而成的成桩方法，由于灌注桩具有施工时无振动、无挤土、噪音小、宜于在城市建筑物密集地区使用等优点，在建筑施工过程中得到较为广泛的应用，根据成孔工艺的不同，灌注桩可以分为干作业成孔的灌注桩、泥浆护壁成孔的灌注桩和人工挖孔的灌注桩等。
3.虽然当下中国房地产销售市场相对暗淡，但房地产项目的开工建设依然火火如荼。不景气的房地产市场促使投资企业对房地产项目的施工成本以及建设周期提出了苛刻的管控要求。导致大多数工程都被投标报价最低且计划施工时间短的施工单位中标，这样在工程建设过程中偷工减料，并减缩工艺作业时间的现象就不足为奇了，最终给整体建筑工程造成了极大的质量隐患。
4.所以需要针对施工监测研发一套对应的设备及系统，从而希望解决上述问题，降低施工成本，保障施工质量。


技术实现要素：

5.针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种桩孔灌注桩机监测方法，该桩机监测方法能够采集钻孔灌注桩机设备的总用电电流来分析桩机设备的工作状态，再通过状态的分析来监控地基基础部分工程的施工质量情况。
6.为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种桩孔灌注桩机监测方法，包括有：
7.获取工地桩机的总电流信息并确认桩机类型；
8.监控平台根据桩机总电流信息生成电流曲线信息，并且根据桩机类型确定监测特征信息；
9.根据监测特征信息和电流曲线信息得到状态信息，所述状态信息是表征所述桩机的工作流程信息和每个工作流程的工作状态信息。
10.一种桩孔灌注桩机监测系统，包括有电流获取模块和监控平台，所述电流获取模块与监控平台通讯连接；
11.所述电流获取模块用于获取桩机的总电流信息；
12.所述监控平台包括有接收模块和分析模块以及显示模块，所述接收模块用于接收总电流信息并且生成电流曲线图；
13.所述分析模块内设置有若干个状态监测模型，所述状态检测模块用于根据电流曲线图输出桩机状态信息，所述桩机状态信息是表征桩机工作状态和工作时长；
14.所述显示模块用于显示电流曲线图和工作状态指示图。
15.综上所述，本发明具有以下有益效果：首先将电流采集器安装至桩机的电箱位置处，用于采集桩机设备在工作过程中的总用电流，再通过无线通讯设备将采集到的电流信息上传至指定的监控平台，由监控平台根据电流信息分析桩机设备的工作状态，再通过状态的分析来监控地基基础部分工程的施工质量情况。
16.根据不同的桩机在工作过程中产生的电流数据特性，对工作状态进行识别，期中同一个型号桩机上设备的额定功率都有所偏差，但整体偏差幅度不大，桩机的设备主要分别为主机(旋转动力输出，驱动钻杆及卷扬机)、大泵(钻孔过程中泥浆正循环主水泵)、小泵(将作业孔上的泥浆外排)以及焊接机(对钢筋笼节与节之间进行电焊连接)，对应的额定功率分别为45kw、38kw、11kw、20kw，根据钻孔灌注桩机工作的7个施工工序，同时考虑拆钻杆和下导管两个施工工序作业中电流的变化区分度不高，变化趋势也不明显，现将将钻孔灌注桩机设备分为5个工作状态，分别为钻孔、一清、放钢筋笼、二清、浇筑混泥土，由于不同的工作状态所运行的设备不同，所产生的工作电流也会发生变化，由此，通过对不同工作状态的电流进行监测，即可达到对工作流程、以及每个工作流程的工作状态信息实时监测的作用。
附图说明
17.图1为桩孔灌注桩机监测系统的原理框图；
18.图2为桩孔灌注桩机监测方法的流程示意图；
19.图3为桩孔灌注桩机工作流程示意图；
20.图4为桩孔灌注桩机两组工作状态的电流曲线图；
21.图5为钻孔的电流曲线图；
22.图6为一清的电流曲线图；
23.图7为放钢筋笼的电流曲线图；
24.图8为二清的电流曲线图；
25.图9为浇筑混泥土的电流曲线图；
26.图10为存储有彩色电流图的二维码标识。
27.附图标记：1、电流获取模块；2、监控平台；21、接收模块；22、分析模块；23、显示模块；24、输入模块。
具体实施方式
28.下面结合附图和实施例，对本发明进一步详细说明。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。
29.参照图1至图10所示，为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种桩孔灌注桩机监测方法，包括有：
30.获取工地桩机的总电流信息并确认桩机类型；
31.监控平台2根据桩机总电流信息生成电流曲线信息，并且根据桩机类型确定监测
特征信息；
32.根据监测特征信息和电流曲线信息得到状态信息，状态信息是表征桩机的工作流程信息和每个工作流程的工作状态信息。
33.本发明的设计，首先将电流采集器安装至桩机的电箱位置处，用于采集桩机设备在工作过程中的总用电流，再通过无线通讯设备将采集到的电流信息上传至指定的监控平台2，由监控平台2根据电流信息分析桩机设备的工作状态，再通过状态的分析来监控地基基础部分工程的施工质量情况。
34.根据不同的桩机在工作过程中产生的电流数据特性，对工作状态进行识别，期中同一个型号桩机上设备的额定功率都有所偏差，但整体偏差幅度不大，桩机的设备主要分别为主机(旋转动力输出，驱动钻杆及卷扬机)、大泵(钻孔过程中泥浆正循环主水泵)、小泵(将作业孔上的泥浆外排)以及焊接机(对钢筋笼节与节之间进行电焊连接)，对应的额定功率分别为45kw、38kw、11kw、 20kw，根据钻孔灌注桩机工作的7个施工工序，同时考虑拆钻杆和下导管两个施工工序作业中电流的变化区分度不高，变化趋势也不明显，现将将钻孔灌注桩机设备分为5个工作状态，分别为钻孔、一清、放钢筋笼、二清、浇筑混泥土，由于不同的工作状态所运行的设备不同，所产生的工作电流也会发生变化，由此，通过对不同工作状态的电流进行监测，即可达到对工作流程、以及每个工作流程的工作状态信息实时监测的作用。
35.在钻孔阶段主机、大泵、小泵运行；
36.在加钻杆阶段主机、小泵运行；
37.在一次清孔阶段主机、大泵、小泵运行；
38.在拆钻杆阶段主机运行；
39.在吊放钢阶段主机运行；
40.在焊接阶段焊接机运行；
41.在下导管阶段主机运行；
42.在二次清孔阶段大泵、小泵运行；
43.在浇筑阶段主机运行；
44.在拔导管阶段主机运行。
45.其中在钻孔阶段，需要有个加钻杆的操作步骤，施工现场钻杆长度一般为3 米/根，在施工过程中施工人员需要根据设计图纸要求的深度加入指定数量的钻杆。放钢筋笼阶段的钢筋笼一般为9米/根，同时本文以钻孔灌注桩机为例，钻孔灌注桩机设备的泥浆循环采用正循环。
46.如图4所示，会非常明显的发现两根桩在电流曲线上有着高度的相似性。同时考虑到每台桩机上的用电设备额定功率不完全相同，且每个电流传感器的采样本身也存在一定的偏差，因此下文描述的电流主要是针对电流的曲线趋势变化特征，具体的电流值也仅代表一定的区间范围。
47.监测特征信息包括有各个工作流程的电流信息，各个工作流程的电流信息为对应工作流程中运行设备的总额定电流。
48.工作流程包括有钻孔、一清、放钢筋笼、二清以及浇筑混泥土。
49.钻孔过程的判断方法包括有：
50.根据钻孔电流值获取若干电流方波，电流方波的周期数量代表钻杆的节数，电流方波的周期数量与单根钻杆长度乘积代表钻孔的钻孔深度；
51.电流方波的上半波代表钻孔作业，电流方波的下半波代表加钻杆作业。
52.如图5所示，为钻孔过程中的电流示意图，根据该钻孔示意图能够得出结论：
53.1、在钻孔过程中电流的幅值与加钻杆过程的电流幅值区分度非常明显；
54.2、钻孔过程中的电流曲线近似与一个电流方波，方波的周期数量即代表钻杆的节数，同时能获取钻孔的钻孔深度；
55.3、钻孔过程的方波上半波代表钻孔作业，它的变化不完全是一条近似水平的曲线，如果桩机施工过程中碰到坚硬的岩石层，上半波电流的幅值将剧烈变化，同时持续时间也将不能完全确认，如图5所示最右侧的半波；
56.4、钻孔过程的方波下半波代表加钻杆作业，它的变化近似一条水平曲线，因为此时主机大部分时间处于待机状态，结合现场我们发现加钻杆过程是纯人工操作，考虑人的正常作业强度和效率，加钻杆操作的最少作业时间不会少于4分钟。
57.一清过程和二清过程的判断方法包括有：
58.根据一清电流值获取一清电流曲线，一清电流曲线的长度代表一清持续时间；
59.根据二清电流值获取二清电流曲线，二清电流曲线的长度代表二清持续时间；
60.根据一清持续时间和二清持续时间判断施工现场是否按工艺要求作业。
61.如图6和图8所示，分别一清和二清的电流示意图，从而能够分析得到：
62.根据趋势图发现在一清阶段和二清阶段，电流基本近似一条水平曲线，幅值振动相对不大，且持续时间长。
63.放钢筋笼过程的判断方法包括有：
64.根据放钢筋笼电流值获得放钢筋笼电流曲线，放钢筋笼电流曲线表征焊接机设备的用电状况和吊钢筋工作状况。
65.如图7所示，为放钢筋笼的电流示意图，从而能够分析得到：
66.在焊接过程中，只有焊接机设备在用电，在焊接作业中有近以固定电流值，在不作业时电流为零，且电流变化频率高。
67.浇筑混泥土过程的判断方式包括有：
68.根据浇筑混泥土电流值获得浇筑混泥土电流曲线，浇筑混泥土电流曲线表征混泥土振捣工作过程和拔导管工作过程。
69.如图9所示，为浇筑混泥土的电流示意图，从而能够分析得到：
70.浇筑混泥土过程中主要是主机在工作，且在混泥土振捣和拔导管阶段会出现大电流的剧烈变化。
71.如图10所示，持手持终端(手机或者平板)扫描二维码，即可查询到关于本技术的电流曲线图，该电流曲线图中红色曲线图表征两个工作柱的工作过程。
72.该蓝色曲线图中，蓝色代表电流曲线，黄色代表不同的桩机工作状态。通过获取桩机的工作状态可以用于反映现场的桩机施工情况，具体作用如下：
73.1、显示桩机在执行施工作业的具体日期，防止施工单位上报数据时在作业日期上作假；
74.2、在钻杆阶段通过分析方波的周期数量获取施工现场加入的钻杆数量，倒推出钻
孔深度，判断作业人员是否按图施工；
75.3、在钻杆阶段通过分析方波上半波的电流变化幅度，判断该根桩是否已经打入地面的硬质土层，给桩的施工质量评价提供参考意见；
76.4、在一清或二清阶段，通过分析电流的持续时间，来判断施工现场是否按工艺要求作业，有无随意缩短施工周期现象。
77.一种桩孔灌注桩机监测系统，包括有电流获取模块1和监控平台2，电流获取模块1与监控平台2通讯连接；
78.电流获取模块1用于获取桩机的总电流信息；
79.监控平台2包括有接收模块21和分析模块22以及显示模块23，接收模块 21用于接收总电流信息并且生成电流曲线图；
80.分析模块22内设置有若干个状态监测模型，状态检测模块用于根据电流曲线图输出桩机状态信息，桩机状态信息是表征桩机工作状态和工作时长；
81.显示模块23用于显示电流曲线图和工作状态指示图。
82.监控平台2包括有输入模块24，输入模块24与分析模块22连接，输入模块24用于输入桩机种类、桩机各部件的额定功率以及桩机各个流程的工作时长。
83.桩机各部件包括有主机、大泵、小泵以及焊接机；
84.桩机各个流程包括有钻孔、一清、放钢筋笼、二清以及浇筑混泥土。
85.操作者通过该监控平台2即可远程监控工地工作状态，能够实时存储电流数据，起到追本溯源的效果，有效杜绝工程建设过程中偷工减料，并减缩工艺作业时间的现象，最终保障整体建筑工程的质量安全。
86.以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明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发明的保护范围。