泵送混凝土输送管的堵塞监测方法及装置与流程

1.本发明涉及建筑施工技术领域，具体来说涉及一种泵送混凝土输送管的堵塞监测方法及装置。


背景技术：

2.泵送混凝土是用混凝土泵或泵车沿输送管运输和浇筑混凝土拌合物。泵送混凝土是一种有效的混凝土拌合物运输方式，其速度快、劳动力少，尤其适合于大体积混凝土和高层建筑混凝土的运输和浇筑。
3.泵送混凝土在浇筑过程中，发生输送管堵塞现象时有发生，为了判断堵管位置，目前采用的方式通常由技术人员人为判断，例如肉眼观察、敲击听声、逐节排查等，该方法不仅费时费力，而且还依赖技术人员的经验且人为判断误差较大。
4.申请公布号cn106017401a公布了一种超高泵送混凝土输送管堵塞的监测装置及监测与评判方法，其主要的技术方案是通过监测各关键节点的应力应变值，并将应力应变值与预设阈值进行比较来判断各关键节点是否有堵塞风险，并通过指示具有堵塞风险的位置来判断堵管位置。但上述方案至少存在以下问题：(1)人为设置关键节点仍然依靠技术人员的工作经验，关键节点设置不当可能导致非关键节点发生堵塞，由此造成判断结果不准确；(2)实际应用时各关键节点由于泵送高程、塌落度及泵管布置方式不同，在输送混凝土时的应力应变值也不相同，所有关键节点均设置同一阈值，会造成判断结果不准确；(3)温度不同也会导致应力应变值有所差异，通过应力应变传感器检测的应力应变值并不能准确反映混凝土压力导致的应力应变值，进而造成判断结果不准确。


技术实现要素：

5.本发明旨在解决现有的泵送混凝土输送管的堵塞监测方法存在准确性较差的问题，提出一种泵送混凝土输送管的堵塞监测方法及装置。
6.本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：
7.一方面，提供一种泵送混凝土输送管的堵塞监测方法，包括以下步骤：
8.确定泵送混凝土输送管的泵送工况，所述泵送工况至少包括：混凝土配合比、泵送高程、塌落度、泵管布置方式以及泵管内表面的摩擦力；
9.采用仿真分析软件对所述泵送工况进行模拟，确定所述泵送混凝土输送管的易堵管点及其对应的堵管临界应变值；
10.分别获取各易堵管点的应变数据和温度数据，根据所述温度数据对应变数据进行修正，获得各易堵管点对应的应变值；
11.判断各易堵管点对应的应变值和堵管临界应变值的大小关系，若某个易堵管点对应的应变值大于或等于该易堵管点对应的堵管临界应变值，则判定所述泵送混凝土输送管在该易堵管点存在堵塞。
12.进一步地，所述堵管临界应变值为对应易堵管点的最大泵压应变值、管道最大承
压应变值和堵管临界压力应变值中的最小值。
13.进一步地，该方法还包括：
14.当判定所述泵送混凝土输送管在易堵管点存在堵塞时，发出堵塞报警信号并指示存在堵塞的易堵管点的位置。
15.进一步地，该方法具体包括：
16.分别在各易堵管点的对应位置设置堵塞检测模块，所述堵塞检测模块至少包括：供电单元、应变传感器、温度传感器、人机交互单元、控制单元和灯光报警单元；
17.通过应变传感器获取对应易堵管点的应变数据，通过温度传感器获取对应易堵管点的温度数据；
18.通过人机交互单元设置对应易堵管点的堵管临界应变值；
19.通过控制单元根据所述温度数据对应变数据进行修正，获得对应易堵管点的应变值，并判断对应易堵管点的应变值和堵管临界应变值的大小关系，若应变值大于或等于堵管临界应变值，则判定对应易堵管点存在堵塞；
20.当判定易堵管点存在堵塞时，通过对应的灯光报警单元发出堵塞报警信号，通过发出堵塞报警信号的灯光报警单元的位置指示存在堵塞的易堵管点的位置。
21.进一步地，所述人机交互单元为调节旋钮。
22.进一步地，该方法还包括：
23.当灯光报警单元发出堵塞报警信号后开始计时，若对应易堵管点的应变值小于堵管临界应变值或者时长达到预设时长，则控制灯光报警单元停止堵塞报警。
24.进一步地，所述供电单元为电池，该方法还包括：
25.实时检测电池电量，若电池电量低于预设电量，则通过灯光报警单元发出低电量报警信号。
26.进一步地，所述仿真分析软件为离散元仿真分析软件、有限元仿真分析软件或计算流体动力学仿真分析软件。
27.另一方面，提供一种送混凝土输送管的堵塞监测装置，包括：确定模块、仿真分析模块和至少一个堵塞检测模块；
28.所述确定模块，用于确定泵送混凝土输送管的泵送工况，所述泵送工况至少包括：混凝土配合比、泵送高程、塌落度、泵管布置方式以及泵管内表面的摩擦力；
29.所述仿真分析模块，用于采用仿真分析软件对所述泵送工况进行模拟，确定所述泵送混凝土输送管的易堵管点及其对应的堵管临界应变值；
30.所述堵塞检测模块对应设置于易堵管点，用于获取对应易堵管点的应变数据和温度数据，根据所述温度数据对应变数据进行修正，获得对应易堵管点的应变值；以及判断对应易堵管点的应变值和堵管临界应变值的大小关系，若应变值大于或等于堵管临界应变值，则判定对应易堵管点存在堵塞。
31.进一步地，所述堵塞检测模块至少包括：供电单元、应变传感器、温度传感器、人机交互单元、控制单元和灯光报警单元；
32.所述应变传感器，用于获取对应易堵管点的应变数据；
33.所述温度传感器，用于获取对应易堵管点的温度数据；
34.所述人机交互单元，用于设置对应易堵管点的堵管临界应变值；
35.所述控制单元，用于根据所述温度数据对应变数据进行修正，获得对应易堵管点的应变值，并判断对应易堵管点的应变值和堵管临界应变值的大小关系，若应变值大于或等于堵管临界应变值，则判定对应易堵管点存在堵塞；
36.所述灯光报警单元，用于当判定对应易堵管点存在堵塞时，发出堵塞报警信号，并通过发出堵塞报警信号的灯光报警单元的位置指示存在堵塞的易堵管点的位置。
37.本发明的有益效果是：本发明所述的泵送混凝土输送管的堵塞监测方法及装置，通过对泵送混凝土输送管进行仿真分析，准确地确定出泵送混凝土输送管的易堵管点，并确定出各易堵管点对应的堵管临界应变值，基于对应的堵管临界应变值分别对各易堵管点进行堵塞监测，进而提高了堵塞监测的准确性，并且本发明还根据温度对应变进行修正，避免了温度对应力监测造成的影响，进一步提高了堵塞监测的准确性。
附图说明
38.图1为本发明实施例所述的泵送混凝土输送管的堵塞监测方法的流程示意图；
39.图2为本发明实施例所述的堵塞检测模块的安装结构示意图；
40.图3为本发明实施例所述的堵塞检测模块的原理结构示意图；
41.图4为本发明实施例所述的泵送混凝土输送管的堵塞监测装置的结构示意图；
具体实施方式
42.下面将结合附图对本发明的实施方式进行详细描述。
43.本发明旨在提供一种泵送混凝土输送管的堵塞监测方法及装置，以提高堵塞监测的准确性，主要的技术方案包括：确定泵送混凝土输送管的泵送工况，所述泵送工况至少包括：混凝土配合比、泵送高程、塌落度、泵管布置方式以及泵管内表面的摩擦力；采用仿真分析软件对所述泵送工况进行模拟，确定所述泵送混凝土输送管的易堵管点及其对应的堵管临界应变值；分别获取各易堵管点的应变数据和温度数据，根据所述温度数据对应变数据进行修正，获得各易堵管点对应的应变值；判断各易堵管点对应的应变值和堵管临界应变值的大小关系，若某个易堵管点对应的应变值大于或等于该易堵管点对应的堵管临界应变值，则判定所述泵送混凝土输送管在该易堵管点存在堵塞。
44.具体而言，本发明通过建立泵送混凝土输送管的仿真分析模型，基于混凝土配合比、泵送高程、塌落度、泵管布置方式以及泵管内表面的摩擦力准确模拟出输送管在泵送混凝土时的泵送工况，并通过仿真分析确定出泵送混凝土输送管的易堵管点及其对应的堵管临界应变值，然后，通过分别在各易堵管点设置堵塞检测模块，各堵塞检测模块获取对应易堵管点的应变数据和温度数据，根据温度数据对应变数据进行修正以获取混凝土压力导致的应变值，若应变值大于或等于对应的堵管临界应变值，则判定对应易堵管点存在堵塞，否则，判定对应易堵管点不存在堵塞。并且本发明的堵塞检测模块还包括灯光报警单元，在判定对应易堵管点存在堵塞之后，控制对应灯光报警单元发出堵塞报警，由于灯光报警单元也对应设置于易堵管点，技术人员根据发出堵塞报警的灯光报警单元的位置，即可快速确定出堵管位置。
45.实施例
46.本发明实施例所述的泵送混凝土输送管的堵塞监测方法，如图1所示，包括以下步
骤：
47.步骤1、确定泵送混凝土输送管的泵送工况，所述泵送工况至少包括：混凝土配合比、泵送高程、塌落度、泵管布置方式以及泵管内表面的摩擦力；
48.具体而言，本实施例首先需要确定待监测泵送混凝土输送管的泵送工况，以实现对泵送混凝土进行模拟分析，其中，混凝土配合比是指泵送混凝土中各组成材料之间的比例关系，塌落度即坍落度，用于量化混凝土的和易性，本实施例中的泵送混凝土输送管可以为超高泵送混凝土输送管，即泵送高程超过200米。
49.步骤2、采用仿真分析软件对所述泵送工况进行模拟，确定所述泵送混凝土输送管的易堵管点及其对应的堵管临界应变值；
50.本实施例中，仿真分析软件可以为离散元(dem)仿真分析软件、有限元(fea)仿真分析软件或计算流体动力学(cfd)仿真分析软件。具体地，本实施例首先通过仿真分析软件根据泵管布置方式建立泵送混凝土输送管的分析模型，然后根据泵送高程以及泵管内表面的摩擦力为管道赋予相关参数，再然后根据混凝土配合比以及塌落度模拟泵送混凝土，并通过模拟分析确定泵送混凝土输送管的易堵管点及其对应的堵管临界应变值。
51.为了避免动力泵发生损坏以及泵管发生爆管，本实施例中易堵管点对应的堵管临界应变值为对应易堵管点的最大泵压应变值、管道最大承压应变值和堵管临界压力应变值中的最小值。
52.步骤3、分别获取各易堵管点的应变数据和温度数据，根据所述温度数据对应变数据进行修正，获得各易堵管点对应的应变值；
53.可以理解，由于温度不同会导致应变值有所差异，通过应变传感器检测的应变值并不能准确反映混凝土压力导致的应变值，进而造成判断结果不准确。为了避免上述问题，本实施例根据温度数据对应变数据进行修正，以获得易堵管点对应泵管内混凝土压力导致的应变值，进一步提高了堵塞监测的准确性。
54.步骤4、判断各易堵管点对应的应变值和堵管临界应变值的大小关系，若某个易堵管点对应的应变值大于或等于该易堵管点对应的堵管临界应变值，则判定所述泵送混凝土输送管在该易堵管点存在堵塞。
55.本实施例中，在确定泵送混凝土输送管的易堵管点及其对应的堵管临界应变值之后，如图2所示，分别在泵送混凝土输送管的各易堵管点的对应位置设置堵塞检测模块，通过堵塞检测模块监测对应易堵管点是否存在堵塞。
56.如图3所示，本实施例所述的堵塞检测模块包括：供电单元、应变传感器、温度传感器、人机交互单元、控制单元和灯光报警单元。在每个堵塞检测模块中，通过供电单元为模块供电，通过应变传感器获取对应易堵管点的应变数据，通过温度传感器获取对应易堵管点的温度数据；通过人机交互单元设置对应易堵管点的堵管临界应变值；通过控制单元根据所述温度数据对应变数据进行修正，获得对应易堵管点的应变值，并判断对应易堵管点的应变值和堵管临界应变值的大小关系，若应变值大于或等于堵管临界应变值，则判定对应易堵管点存在堵塞；当判定易堵管点存在堵塞时，通过对应的灯光报警单元发出堵塞报警信号，通过发出堵塞报警信号的灯光报警单元的位置指示存在堵塞的易堵管点的位置。
57.本实施例中，人机交互单元可以为调节旋钮，技术人员将堵塞检测模块设置于对应的易堵管点后，可以通过调节旋钮将堵管临界应变值设置为当前易堵管点对应的堵管临
界应变值。
58.可以理解，当堵塞检测模块监测到发生堵塞时，堵塞检测模块中的灯光报警单元发出堵塞报警信号，由于堵塞检测模块与易堵管点是一一对应设置的，用户根据发出堵塞报警信号的灯光报警单元的位置，即可快速判断出存在堵塞的易堵管点的位置。
59.本实施例中，灯光报警单元发出堵塞报警信号可以是灯光报警单元闪烁红色灯光。通常情况下，如果已经发生堵管，堵管点位的近泵端所有点位可能超过应变值都闪烁红色灯光，技术人员可以先对报警远端的泵管进行堵管排查，进而达到快速排查堵管的目的。在发生堵管时，技术人员可以及时拍照以记录警示灯颜色和位置。
60.为了兼顾提供必要的观察记录时间和节省电能，本实施例当灯光报警单元发出堵塞报警信号后开始计时，若对应易堵管点的应变值小于堵管临界应变值，或者时长达到预设时长，则控制灯光报警单元停止堵塞报警。若堵管时间长应变值均不再发生改变，又没有及时拍照记录，技术人员可以调取现场监控录像、或专门录像记录观察警示灯来判断堵管位置。其中，预设时长可以根据实际情况设置，例如，10分钟。
61.为了减少布线困难，堵塞检测模块中的供电单元可以为电池，本实施例还实时检测电池电量，若电池电量低于预设电量，则通过灯光报警单元发出低电量报警信号，以提醒技术人员更换电池，进而保证堵塞检测模块的正常运行。其中，灯光报警单元发发出低电量报警信号可以是灯光报警单元闪烁黄色灯光。
62.综上所述，本实施例通过对泵送混凝土输送管进行仿真分析，准确地确定出泵送混凝土输送管的易堵管点，并确定出各易堵管点对应的堵管临界应变值，基于对应的堵管临界应变值分别对各易堵管点进行堵塞监测，进而提高了堵塞监测的准确性，并且本实施例还根据温度对应变进行修正，避免了温度对应力监测造成的影响，进一步提高了堵塞监测的准确性。
63.基于上述技术方案，本实施例还提出一种泵送混凝土输送管的堵塞监测装置，如图4所示，包括：确定模块、仿真分析模块和至少一个堵塞检测模块；
64.所述确定模块，用于确定泵送混凝土输送管的泵送工况，所述泵送工况至少包括：混凝土配合比、泵送高程、塌落度、泵管布置方式以及泵管内表面的摩擦力；
65.所述仿真分析模块，用于采用仿真分析软件对所述泵送工况进行模拟，确定所述泵送混凝土输送管的易堵管点及其对应的堵管临界应变值；
66.所述堵塞检测模块对应设置于易堵管点，用于获取对应易堵管点的应变数据和温度数据，根据所述温度数据对应变数据进行修正，获得对应易堵管点的应变值；以及判断对应易堵管点的应变值和堵管临界应变值的大小关系，若应变值大于或等于堵管临界应变值，则判定对应易堵管点存在堵塞。
67.可以理解，由于本发明实施例所述的泵送混凝土输送管的堵塞监测装置是用于实现实施例所述的泵送混凝土输送管的堵塞监测方法的装置，对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的较为简单，相关之处参见方法的部分说明即可。