一种翼板共振法桩监控仪的制作方法

1.本发明涉及岩监控仪技术领域，具体涉及一种翼板共振法桩监控仪。


背景技术：

2.在黄河以及长江的的长期沉积作用下，使得沿海地区存在大量以粉土粉砂为主，中间夹杂海相软黏土的特殊的可液化地基。采用传统的方法处理这种可液化地基存在较多的问题，一种行之有效的液化地基处理方法就是采用翼板共振法施工，这是一种处理软基的新工法，主要通过挤压出地下水、密实土层结构、改善土质属性，以达到降低后期路基下沉量的效果。
3.在现有技术中，翼板共振法桩的设计参数和施工工艺，对振动时间、振动频率等参数要求较高，目前的施工系统，只能够进行施工作业操作，不具备对施工过程的实时在线监控和施工历史数据的保存追溯等功能。并且在作业工程中，现场成桩数据仅凭手工记录，这又存在一个问题，就是数据的记录操作全凭施工员经验和责任心，从而使得工程管理单位监管难度大。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种翼板共振法桩监控仪，用于解决上述问题。
5.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种翼板共振法桩监控仪，包括机壳，所述机壳内置有电路板，所述电路板上集中有主控板卡、触碰屏、gps模块、lte模块、蓝牙模块、电源电路和采集通道及通信接口；
6.还包括通过所述采集通道及通信接口与所述电路板数据连接的频率传感器、倾角传感器及深度编码器。
7.作为优选的，所述主控板卡具体为mcu，其包括eeprom、flash、rtc等ic处理器，包含了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、2路频率信号的采集输入的采集模块；
8.还包括rs232串行接口、rs485串行接口以及usb3.0串行通信总线的有限通信接口。
9.作为优选的，所述lte模块支持最大下行速率150mbps及最大上行速率50mbps，且模块集成多星座gnss接收机。
10.作为优选的，所述蓝牙模块采用bluetoothspecificationv2.1br/edr蓝牙协议，且无线工作频段为2.4ghzism，调制方式是gfsk，最大发射功率为4dbm，接收灵敏度-85dbm；
11.所述蓝牙模块还包括设置于所述机壳一侧外壁，并与所述蓝牙模块相连接的板载pcb天线。
12.一种翼板共振法桩监控系统，包括方案中记载的所述的翼板共振法桩监控仪，还包括存储在所述主控板卡上并可在所述主控板卡上运行的计算机程序，所述计算机程序包括：
13.工作单元、根据所述频率传感器和所述倾角传感器传递的实时数据，执行数据统计分析上报以及通过所述蓝牙模块使存储的检测数据输出；
14.统计单元、基于正在执行的桩机施工作业中，所有实时施工参数采集统计功能，完整的记录整个桩机施工作业参数；
15.历史单元、储存和调取历史桩机施工作业检测数据。
16.作为优选的，所述执行数据统计分析上报：基于施工桩施工过程中每25cm段的数据进行统计。
17.作为优选的，所述执行数据统计分析上报包括将当前施工桩的工艺数据进行统计，并对数据进行梳理、自动填写，形成excel表格；
18.所述excel表格的内容具体包括成桩深度、提升最大振动频率、提升最小振动频率、下沉最大振动频率、下沉最小振动频率、下沉平均速度、提升平均速度、最大电流、平均电流、桩底留振时间及钻杆最大倾斜度。
19.一种翼板共振法桩监控方法，包括上述方案记载的所述翼板共振法桩监控系统，还包括以下步骤：
20.s001、接受所述频率传感器和所述倾角传感器传递的实时数据，并根据所述实时数据的更新判断是否出现暂停处理，至重新开始数据更新时，基于原excel表格继续进行数据更新上传；
21.s002、基于所述步骤s001中包括秒数据处理，其获取施工桩深度，并在每25cm段的时候将统计数据进行上传；
22.s003、根据当前设计深度、下沉速度、提升速度及留振时间等参数配置，计算近0.25m内的平均速度是否达标：
23.否，增加卷扬机下沉速度；
24.是，降低卷扬机下沉速度；
25.正常，保持卷扬机当前的作业速度。
26.作为优选的，所述步骤s002上传的数据包括获取并计算当前物理量当前值、更新个物理量最小值及最大值及计算完整更新段区内的平均值。
27.在上述技术方案中，本发明提供的一种翼板共振法桩监控仪，具备以下有益效果：
28.1、解决翼板共振法桩施工过程中的桩机数据实时监控记录，对施工作业过程数据进行分析统计；判断施工是否达标，并对数据存储可追溯。
29.2、对现场卷扬机进行变频控制，根据参数配置，实现振动下沉及提升速度控制以及振动翼达到设计深度后，留振预先设置的时间参数，然后边振边提直至原地面。
30.3、在翼板共振法桩监控仪上提供图形化施工界面，显示实时成桩深度、实时下沉及提升速度、振动锤实时振动频率等工艺参数，让现场施工人员在施工过程中能实时掌握施工状态。
31.4、可以本地保存成桩历史数据，也可现场通过蓝牙或串口打印机打印出成桩历史数据进行纸质备份存档或通过gprs网络接口将成桩历史数据传输到服务器监控平台。
附图说明
32.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所
需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
33.图1为本发明实施例提供的整体结构示意图；
34.图2为本发明实施例提供的主机模块结构框图；
35.图3为本发明实施例提供的主控板结构框图；
36.图4为本发明实施例提供的实时施工参数采集统计流程示意图；
37.图5为本发明实施例提供的数据的实时处理流程示意图；
38.图6为本发明实施例提供的下沉或提升自动控制流程示意图；
39.图7为本发明实施例提供的主机初始界面示意图；
40.图8为本发明实施例提供的excel表格结构示意图。
具体实施方式
41.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
42.实施例1
43.如图1-2所示，一种翼板共振法桩监控仪，包括机壳，机壳内置有电路板，电路板上集中有主控板卡、触碰屏、gps模块、lte模块、蓝牙模块、电源电路和采集通道及通信接口；
44.还包括通过采集通道及通信接口与电路板数据连接的频率传感器、倾角传感器及深度编码器。
45.具体的，上述实施例中主控板卡具体为mcu(nxp-lpc1768)，其包括eeprom、flash、rtc等ic处理器，包含了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、2路频率信号的采集输入的采集模块；
46.还包括rs232串行接口、rs485串行接口以及usb3.0串行通信总线的有线通信接口。
47.进一步的，上述实施例中的采集通道及通信接口包括rs232接口、vga接口以及usb接口等公知已知的数据传输连接端。
48.更为进一步的，主机采用220v电压的市供交流电供电，且电源电路上设计采用了隔离变压器、双路开关电源串联的形式，最终输出给控制系统双路隔离的24v直流电源。其中隔离变压器在电源系统中起到了低通滤波器的作用，能有效隔离施工作业环境下电源扰动，保护主机。双路开关电源具备110v-240v的宽电压输入范围，隔离的双路24v直流输出，能够将主控系统的系统电源和传感器电路电源隔离。提供采用精度。
49.再者，上述实施例中频率传感器、倾角传感器及深度编码器均采用了dc24v供电系统，标准的4-20ma输入、频率输出等接口。
50.上述技术方案中，解决翼板共振法桩施工过程中的桩机数据实时监控记录，对施工作业过程数据进行分析统计；判断施工是否达标，并对数据存储可追；并且对现场卷扬机进行变频控制，根据参数配置，实现振动下沉及提升速度控制以及振动翼达到设计深度后，留振预先设置的时间参数，然后边振边提直至原地面；再者，在翼板共振法桩监控仪上提供
图形化施工界面，显示实时成桩深度、实时下沉及提升速度、振动锤实时振动频率等工艺参数，让现场施工人员在施工过程中能实时掌握施工状态；同时，可以本地保存成桩历史数据，也可现场通过蓝牙或串口打印机打印出成桩历史数据进行纸质备份存档或通过gprs网络接口将成桩历史数据传输到服务器监控平台。
51.作为本发明进一步提供的技术方案，lte模块支持最大下行速率50mbps及最大上行速率50mbps，且模块集成多星座gnss接收机。
52.作为本发明再进一步提供的技术方案，蓝牙模块采用bluetoothspecificationv2.1br/edr蓝牙协议，且无线工作频段为2.4ghzism，调制方式是gfsk，最大发射功率为4dbm，接收灵敏度-85dbm；
53.蓝牙模块还包括设置于机壳一侧外壁，并与蓝牙模块相连接的板载pcb天线。
54.实施例2
55.如图7和图8所示，一种翼板共振法桩监控系统，还包括存储在主控板卡上并可在主控板卡上运行的计算机程序，计算机程序包括：
56.工作单元、根据频率传感器和倾角传感器传递的实时数据，执行数据统计分析上报以及通过蓝牙模块使存储的检测数据输出；
57.统计单元、基于正在执行的桩机施工作业中，所有实时施工参数采集统计功能，完整的记录整个桩机施工作业参数；
58.历史单元、储存和调取历史桩机施工作业检测数据。
59.其中，执行数据统计分析上报：基于施工桩施工过程中每25cm段的数据进行统计。
60.进一步的，执行数据统计分析上报包括将当前施工桩的工艺数据进行统计，并对数据进行梳理、自动填写，形成excel表格；
61.excel表格的内容具体包括成桩深度、提升最大振动频率、提升最小振动频率、下沉最大振动频率、下沉最小振动频率、下沉平均速度、提升平均速度、最大电流、平均电流、桩底留振时间及钻杆最大倾斜度。
62.更为进一步的，上述实施例中通过4g网络上传至服务器或通过蓝牙小票机打印成桩历史记录数据(只打印桩统计数据，不打印25cm段统计数据)。施工相关单位即可依据此数据，成桩效果进行分析，同时存储数据可作为工程历史追溯数据以供查阅。
63.实施例3
64.如图4和图6可知，一种翼板共振法桩监控方法，还包括以下步骤：
65.s001、接受频率传感器和倾角传感器传递的实时数据，并根据实时数据的更新判断是否出现暂停处理，至重新开始数据更新时，基于原excel表格继续进行数据更新上传；
66.s002、基于步骤s001中包括秒数据处理，其获取施工桩深度，并在每25cm段的时候将统计数据进行上传，其上传的数据包括获取并计算当前物理量当前值、更新个物理量最小值及最大值及计算完整更新段区内的平均值；
67.s003、根据当前设计深度、下沉速度、提升速度及留振时间等参数配置，计算近0.25m内的平均速度是否达标：
68.否，增加卷扬机下沉速度；
69.是，降低卷扬机下沉速度；
70.正常，保持卷扬机当前的作业速度。
71.本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
72.本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
73.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
74.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
75.本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
76.本技术的实施例还提供能够实现上述实施例中的方法中全部步骤的一种电子设备的具体实施方式，电子设备具体包括如下内容：
77.处理器(processor)、存储器(memory)、通信接口(communications interface)和总线；
78.其中，处理器、存储器、通信接口通过总线完成相互间的通信；
79.处理器用于调用存储器中的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述实施例中的方法中的全部步骤，例如，处理器执行计算机程序时实现下述步骤(图7)：
80.工作；
81.统计；
82.历史。
83.本技术的实施例还提供能够实现上述实施例中的方法中全部步骤的一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中的方法的全部步骤，例如，处理器执行计算机程序时实现下述步骤(图7)：
84.工作；
85.统计；
86.历史。
87.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于硬件 程序类实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。虽然本说明书实施例提供了如实施例或流程图的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的手段可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的装置或终端产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境，甚至为分布式数据处理环境)。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、产品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、产品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，并不排除在包括要素的过程、方法、产品或者设备中还存在另外的相同或等同要素。为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本说明书实施例时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现，也可以将实现同一功能的模块由多个子模块或子单元的组合实现等。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
88.本领域技术人员应明白，本说明书的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本说明书实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本说明书实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本说明书实施例的至少一个实施例或示例中。
89.在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。以上所述仅为本说明书实施例的实施
例而已，并不用于限制本说明书实施例。对于本领域技术人员来说，本说明书实施例可以有各种更改和变化。凡在本说明书实施例的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书实施例的权利要求范围之内。