一種智能基樁檢測裝置的制作方法

本實用新型涉及一種智能基樁檢測裝置，屬于巖土工程檢測技術領域。

背景技術：

樁基作為建筑物基礎構造形式的一種，埋于地下，屬于隱蔽工程。準確判定樁基工程的質量對于確保建筑整體的質量、安全十分重要，根據《建筑樁基檢測技術規范JGJ106-2014》，樁基檢測的主要方法有靜載試驗、鉆芯法、低應變法、高應變法、聲波透射法等幾種，其中，靜載試驗通常采用靜載荷測試儀，如武漢巖海的靜載荷測試儀RS-JTB，低應變法通常采用基樁低應變檢測儀，如北京智博聯的基樁動測儀ZBL-P8100，高應變法通常采用基樁高應變檢測儀，如中巖科技的基樁高應變檢測儀RSM-PDT（F），聲波透射法通常采用基樁超聲波檢測儀，如北京海創高科的混凝土超聲波檢測儀HC-U81。

再如，中國實用新型專利CN 205676935U公開了一種建筑基樁靜載檢測裝置；中國實用新型專利CN205475366U公開了一種基樁低應變檢測裝置；中國發明專利CN101078661B公開了一種在基樁高應變動力檢測中測量錘擊力的方法及儀器；中國發明專利CN103713049A公開了一種基樁多剖面層析成像檢測控制方法及裝置。上述專利中涉及的基樁檢測裝置，具備的共同特點是：該類裝置均由一臺帶液晶顯示屏的主機與一種或多種類型的傳感器組成，檢測人員通過操控主機，獲取各傳感器的實時數據，從而分析判斷基樁的承載力或樁身的完整性。

在實際的工程應用中，上述基樁檢測裝置存在以下技術問題：

1、顯示屏的亮度不能自動調節，都需要操作人員通過設置界面手動調節；

2、在光線比較強的工地現場，通常需要將液晶顯示屏的背光調節到最亮，才能獲得比較清晰的圖像顯示，某些特殊的應用場合，甚至需要采用高亮屏，一方面顯示屏的成本會成倍增加，另一方面增加了主機的功耗，極大的縮短了主機內置電池的的使用壽命，再一方面，顯示屏的發熱量大幅提高，導致整機溫度急劇上升，整機的穩定性會因過熱的影響急劇下降。通常在炎熱的夏季，樁基施工與檢測進入高峰期，檢測量大，工期緊，而且工地現場氣溫高達40℃~50℃。檢測人員經常抱怨操作主機時燙手難忍，而且時不時出現死機的現象，導致基樁檢測在試驗過程中半途而費。此時，檢測人員不得不重新啟動主機，重新開始檢測，極大的降低了檢測效率；

3、當檢測人員不在主機旁邊時，主機顯示屏依舊處于高亮顯示狀態，這樣會導致電能毫無意義的浪費。

技術實現要素：

為了克服背景技術中提到的技術問題，本實用新型提供一種智能基樁檢測裝置及檢測方法，該基樁檢測裝置通過內部的智能控制模塊，實時監控當前試驗環境下的光線強度、基樁檢測主機內部溫度以及檢測人員是否離開等因素，智能的將基樁檢測主機調整為最佳使用狀態。

本實用新型所采取的技術方案是：一種智能基樁檢測裝置，包括基樁檢測主機和基樁檢測傳感器兩部分。其中，基樁檢測主機作為整個系統的核心，通過與基樁檢測傳感器進行命令和數據的交互，完成對基樁檢測傳感器的數據采集、分析與存儲，并將數據上傳到指定的基樁檢測系統平臺，便于檢測單位遠程監控與分析，從而實現對工程施工質量的有效監管。

優選的，基樁檢測主機包括嵌入式計算機、數據采集模塊、圖像處理模塊、數傳模塊、GPS模塊、電源電路、存儲模塊、液晶顯示屏；其中，嵌入式計算機與數據采集模塊通過GPMC總線相連；嵌入式計算機與圖像處理模塊通過DVI接口相連，圖像處理模塊與液晶顯示屏通過LVDS接口相連；嵌入式計算機與智能控制模塊、數傳模塊、GPS模塊通過獨立的UART接口依次相連；存儲模塊與嵌入式計算機通過SDIO接口相連；電源電路為基樁檢測主機中所有模塊提供電源，關鍵的，基樁檢測主機還包括智能控制模塊。

優選的，智能控制模塊包括微控制器、人體感應裝置、環境光強度傳感裝置、溫度傳感裝置、散熱裝置。其中，微控制器通過實時獲取人體感應裝置、環境光強度傳感裝置、溫度傳感裝置的數據，發送給嵌入式計算機，嵌入式計算機根據接收到的數據，進行預處理、判斷后，自動的控制液晶顯示屏的電源、亮度和對比度、散熱裝置，智能的將基樁檢測主機調整為最佳使用狀態。

優選的，人體感應裝置包括熱釋電紅外感應模塊、人體雷達感應模塊、電機驅動器、旋轉電機，微控制器同時檢測熱釋電紅外感應模塊和人體雷達感應模塊的輸出電平信號，只有當微控制器檢測到熱釋電紅外感應模塊和人體雷達感應模塊同時為高電平時，才判斷為有人靠近。

優選的，熱釋電紅外感應模塊采用HR-SR501人體紅外感應模塊，人體雷達感應模塊采用多普勒微波感應模塊HW-M100。

優選的，環境光強度傳感裝置采用16位數字輸出型的環境光強度傳感器集成電路BH1750FVI，該集成電路通過IIC接口與微控制器進行數據交互，微控制器通過控制環境光強度傳感裝置，獲取當前環境的光照強度，并發送給嵌入式計算機進行分析處理，自動調整液晶顯示屏的亮度和對比度。

優選的，溫度傳感裝置采用常用的溫度傳感器DS18B20，微控制器通過獲取溫度傳感裝置的溫度數據，并與嵌入式計算機設定的溫度預警值進行比較，如果基樁檢測主機內部溫度超過設定的預警值，立即開啟散熱裝置，降低基樁檢測主機內部溫度，防止因過熱導致的穩定性問題。

優選的，數據采集模塊包括信號調理電路、放大電路、濾波電路、模數轉換電路、邏輯控制電路；其中，信號調理電路主要功能是將基樁檢測傳感器輸出的信號，調理成放大電路可以直接接入的信號；邏輯控制電路通過GPMC總線與嵌入式計算機進行數據的交互，依照嵌入式計算機設置的參數，控制放大電路、濾波電路、模數轉換電路進行工作，并將采樣的數據傳輸給嵌入式計算機進行分析處理。

與現有技術相比，本實用新型具有以下有益效果：1、該基樁檢測裝置能夠自動的調節液晶顯示屏的亮度和對比度，解決了目前基樁檢測工程應用中，僅通過采用高亮屏手工調節顯示屏亮度操作繁瑣，以及帶來的成本高和功耗大等系列問題。2、可實時監控基樁檢測裝置的內部溫度，當溫度超過設定的閾值時，自動開啟散熱裝置，降低內部溫度，防止因過熱導致基樁檢測裝置的穩定性問題。3、可實時準確探測是否有檢測人員在基樁檢測裝置旁邊，如果探測到檢測人員離開，基樁檢測裝置會自動關閉液晶顯示屏，最大程度的節省電能和降低顯示屏的損耗。

附圖說明

圖1為本實用新型的其中一個實施例的一種智能基樁檢測裝置的整體示意圖；

圖2為圖1所示裝置中數據采集模塊102的結構框圖；

圖3為圖1所示裝置中智能控制模塊103的結構框圖；

圖4為圖3所示智能控制模塊103中人體感應裝置302與微控制器301內部連接示意圖；

圖5為本實用新型的其中一個實施例的智能基樁檢測方法的流程圖；

圖中，1—基樁檢測主機；2—基樁檢測傳感器；101—嵌入式計算機；102—數據采集模塊；103—智能控制模塊；104—圖像處理模塊；105—數傳模塊；106—GPS模塊；107—電源電路；108—存儲模塊；109—液晶顯示屏；201—信號調理電路；202—放大電路；203—濾波電路；204—模數轉換電路；205—邏輯控制電路；301—微控制器；302—人體感應裝置；303—環境光強度傳感裝置；304—溫度傳感裝置；305—散熱裝置；401—熱釋電紅外感應模塊；402—人體雷達感應模塊；403—電機驅動器；404—旋轉電機。

具體實施方式

下面結合附圖和優選實施例對本實用新型進一步進行詳細說明。

請參閱圖1，為本實用新型一種智能基樁檢測裝置的整體示意圖。本實用新型智能基樁檢測裝置包括基樁檢測主機1及基樁檢測傳感器2。基樁檢測主機1作為整個系統的核心，通過與基樁檢測傳感器2進行命令和數據的交互，完成對基樁檢測傳感器2的數據采集、分析與存儲，并將數據上傳到指定的基樁檢測系統平臺，便于檢測單位遠程監控與分析，從而實現對工程施工質量的有效監管。其中，基樁檢測傳感器2分為四大類：1、基樁靜載試驗類傳感器，如位移傳感器、壓力傳感器、荷重傳感器等；2、基樁低應變試驗類傳感器，如速度傳感器、加速度傳感器等；3、基樁高應變試驗類傳感器，如應變傳感器、加速度傳感器等；4、基樁超聲波試驗類傳感器，如超聲波徑向換能器、超聲波平面換能器等。用戶可根據實際工程應用，選擇所需基樁試驗類傳感器和對應的基樁檢測主機，即可方便、快捷的構建整個基樁檢測系統。

基樁檢測主機1由嵌入式計算機101、數據采集模塊102、智能控制模塊103、圖像處理模塊104、數傳模塊105、GPS模塊106、電源電路107、存儲模塊108、液晶顯示屏109組成；其中，嵌入式計算機101與數據采集模塊102通過GPMC總線相連；嵌入式計算機101與圖像處理模塊104通過DVI接口相連，圖像處理模塊104與液晶顯示屏109通過LVDS接口相連；嵌入式計算機101與智能控制模塊103、數傳模塊105、GPS模塊106通過獨立的UART接口依次相連；存儲模塊108與嵌入式計算機101通過SDIO接口相連；電源電路107為基樁檢測主機中所有模塊提供電源。本實用新型智能基樁檢測裝置，除了可實現對各類基樁檢測傳感器的數據采集、顯示、預警、保存、分析、定位、上傳等現有功能外，通過內置的智能控制模塊103，可對液晶顯示屏109的亮度和對比度進行自動調節，實現在不同工地現場環境下的圖像均清晰可見。同時，智能控制模塊103實時監控基樁檢測主機1的內部溫度，自動開啟過熱保護功能。另外，當檢測人員離開或長時間不操作主機時，智能控制模塊103自動控制基樁檢測主機1進入節能模式，極大的提高了整機的續航能力。

基樁檢測主機1中的嵌入式計算機101采用武漢華和機電有限公司推出的一款以 TI Sitara AM437x系列處理器為核心的嵌入式工業計算機。該計算機主頻高達1GHz，搭載SGX530顯示核心，板載4GB eMMC，支持MMC、QSPI、USB多種啟動方式，板載USB2514、LAN9220、SGTL5000等芯片，外設接口豐富，性能卓越，為基樁檢測主機1在實際應用中的各種操作、圖像的分析與處理，提供流暢的用戶體驗。

基樁檢測主機1中的圖像處理模塊104通過嵌入式計算機101接收來自智能控制模塊103輸出的環境光線強度數據，并讀取嵌入式計算機101顯卡里的圖像信息，經過灰度驅動芯片HV632進行灰度轉換，采用脈沖寬度調制的方式去調整液晶顯示屏109的背光亮度和灰度，從而達到自動調節液晶顯示屏的亮度和對比度的功能。

基樁檢測主機1中的數傳模塊105采用廈門四信公司的4G數傳終端(4G DTU) F2A16，該上傳模塊支持4G、3G、2.5G等全線網絡，數據傳輸更順暢更高速。

請參閱圖2，為本實用新型智能基樁檢測裝置的數據采集模塊102的結構框圖。數據采集模塊102由信號調理電路201、放大電路202、濾波電路203、模數轉換電路204、邏輯控制電路205組成；邏輯控制電路205與放大電路202、濾波電路203、模數轉換電路204依次相連；信號調理電路201與放大電路202相連；放大電路202與濾波電路203相連；濾波電路203與模數轉換電路204相連；其中，信號調理電路201主要功能是將基樁檢測傳感器2輸出的信號，調理成放大電路202可以直接接入的信號；邏輯控制電路205通過GPMC總線與嵌入式計算機101進行數據的交互，依照嵌入式計算機101設置的參數，控制放大電路202、濾波電路203、模數轉換電路204進行工作，并將采樣的數據傳輸給嵌入式計算機101進行分析處理。

請參閱圖3，為本實用新型智能基樁檢測裝置的智能控制模塊103的結構框圖。智能控制模塊103由微控制器301、人體感應裝置302、環境光強度傳感裝置303、溫度傳感裝置304、散熱裝置305組成。微控制器301分別與人體感應裝置302、環境光強度傳感裝置303、溫度傳感裝置304、散熱裝置相連305。其中，微控制器301通過實時獲取人體感應裝置302、環境光強度傳感裝置303、溫度傳感裝置304的數據，發送給嵌入式計算機101，嵌入式計算機101根據接收到的數據，進行預處理、判斷后，自動的控制液晶顯示屏109的電源、亮度和對比度、散熱裝置305，智能的將基樁檢測主機1調整為最佳使用狀態。

智能控制模塊103中的人體感應裝置302由熱釋電紅外感應模塊401、人體雷達感應模塊402、電機驅動器403、旋轉電機404組成。熱釋電紅外感應模塊401、人體雷達感應模塊402和電機驅動器403分別與微控制器301相連；電機驅動器403與旋轉電機404相連；熱釋電紅外感應模塊401與人體雷達感應模塊402分別固定在旋轉電機404的轉動軸上，以擴大檢測范圍和檢測靈敏度。其中，熱釋電紅外感應模塊401采用HR-SR501人體紅外感應模塊，該模塊采用德國原裝進口LHI778探頭設計，靈敏度高，可靠性強。當檢測到人進入其感應范圍則輸出高電平，當人離開感應范圍則自動延時關閉高電平，輸出低電平；人體雷達感應模塊402采用多普勒微波感應模塊HW-M10，該模塊不受環境溫度、濕度等影響，抗干擾能力強，且輸出方式同熱釋電紅外感應模塊401完全相同。微控制器301同時檢測熱釋電紅外感應模塊401和人體雷達感應模塊402的輸出電平信號，只有當微控制器301檢測到熱釋電紅外感應模塊401和人體雷達感應模塊402同時為高電平時，才判斷為有人靠近。該人體感應裝置302有效的解決了現有技術中采用熱釋電紅外傳感器對人體進行檢測時，受環境溫度影響導致探測靈敏度明顯下降的問題。

智能控制模塊103中的環境光強度傳感裝置303采用16位數字輸出型的環境光強度傳感器集成電路BH1750FVI。該集成電路接口電路簡單，通過IIC接口與微控制器301進行數據交互。微控制器301通過控制環境光強度傳感裝置303，獲取當前環境的光照強度，并發送給嵌入式計算機101進行分析處理，從而自動調整液晶顯示屏109的亮度和對比度。

智能控制模塊103中的溫度傳感裝置304采用常用的溫度傳感器DS18B20，該傳感器具有體積小，抗干擾能力強，精度高等特點，采用獨特的單線接口方式，測溫范圍廣，可達-55℃～+125℃。微控制器301通過獲取溫度傳感裝置304的溫度數據，并與嵌入式計算機101設定的溫度預警值進行比較，如果基樁檢測主機1內部溫度超過設定的預警值，立即開啟散熱裝置305，降低基樁檢測主機1內部溫度，防止因過熱導致的穩定性問題。

請參閱圖4，為本實用新型的其中一個實施例的智能基樁檢測方法的流程圖，本方法按以下步驟進行：

步驟1：系統初始化；具體為系統上電后，自動加載系統配置，將基樁檢測主機1各項采樣參數、液晶顯示屏亮度和對比度等設置為默認值。

步驟2：開啟采樣控制線程和智能控制線程；具體為系統初始化后，基樁檢測主機1同時開啟采樣控制線程和智能控制線程，且智能控制線程在后臺運行。進入基樁檢測采樣主界面后，智能控制線程在后臺通過智能控制模塊103實時獲取人體感應裝置302、環境光強度傳感裝置303、溫度傳感裝置304的數據，并經過分析、判斷，自動的控制液晶顯示屏109的電源、亮度和對比度、散熱裝置305，智能的將基樁檢測主機1調整為最佳使用狀態。

步驟3：參數設置；具體為檢測人員根據現場的試驗類型及要求，對基樁檢測主機1采樣參數進行設置。

步驟4：數據采樣；具體為基樁檢測主機1將檢測人員設置的各項參數，發送給數據采集模塊102，開啟對基樁檢測傳感器2的輸出信號進行采樣，并將采樣數據進行實時顯示。

步驟5：分析保存；具體為基樁檢測傳感器2的數據采集完成后，可以對采集的數據進行現場分析，判斷基樁的完整性和承載力，也可以將數據進行預先保存，試驗結束后，采用配套的分析工具進行批量分析。

步驟6：數據上傳；具體為基樁檢測主機1將保存的數據，通過數傳模塊105上傳到指定的基樁檢測平臺，便于工程監管，促進工程質量提高。

在步驟3-6的整個操作過程中，智能控制線程在后臺通過智能控制模塊103實時獲取人體感應裝置302、環境光強度傳感裝置303、溫度傳感裝置304的數據，并經過分析、判斷，自動的控制液晶顯示屏109的電源、亮度和對比度、散熱裝置305，智能的將基樁檢測主機1調整為最佳使用狀態。

雖然之前的說明和附圖描述了本實用新型的實施例，應當理解在不脫離權利要求書所界定的本實用新型原理的精神和保護范圍的前提下可以有各種增補、修改和替換。本領域技術人員應該理解，本實用新型在實際應用中可根據具體的環境和工作要求在不背離發明準則的前提下在形式、結構、布局、比例、材料、元素、組件及其它方面有所變化。因此，在此披露的實施例僅用于說明而非限制，本實用新型的保護范圍由權利要求書中技術方案及其合法等同物界定，而不限于此前的描述。