水下砼澆筑標高智能監測裝置及方法
【專利摘要】本發明公開了一種水下砼澆筑標高智能監測裝置及方法，包括防水測量探頭1、帶刻度標識的電纜2和便攜式智能監測終端3及砼澆筑標高監測的實現方法。測量探頭由振動信號發生器4、振動傳感器5和可傳導振動的外殼6組成，由于砼介質9與水和泥漿等環境介質的成份不同，對振動信號具有不同的阻尼作用，當測量探頭處于不同的介質材料中時，振動傳感器檢測到的振動信號幅值發生變化，利用智能監測終端3對振動信號進行轉換處理，實現對砼澆筑標高的自動監測。本發明利用不同介質對振動信號的阻尼作用差異進行砼澆筑標高監測，無需設定參數，測量方法簡單、測量精度高，裝置具有良好便攜性。
【專利說明】水下砼澆筑標高智能監測裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種可用于水下砼澆筑施工中砼標高的智能監測裝置及方法，適用于各類復雜條件下的水下砼澆筑標高的準確監測。
技術背景
[0002]水下砼澆筑施工在高層建筑物基礎、地下工程、港口、橋梁、碼頭等各類基礎建設工程中十分常見。通常采用的鉆孔灌注樁，由于樁頂標高一般低于地面，樁內被水和泥漿填充，在澆筑砼時難以及時準確測量砼澆筑標高，特別是水下深樁孔澆筑混凝土時為防止混凝土澆筑量的不足，保證施工質量，往往要多澆筑混凝土，不僅造成混凝土資源浪費，同時增加了建設成本，多澆筑的混凝土還要進行清除帶來環境污染問題及施工量的增加。
[0003]國內目前的水下砼澆筑標高的測量有的采用機械式構造，自動化程度低，準確性差；也有采用基于壓力傳感器的自動測量儀器，是利用混凝土材料密度不同于于水和泥漿的特點，根據壓力變化通過壓力傳感器進行砼標高的測量，該方法需要根據不同的砼設計標高進行參數設定，操作便利性差，且測量用的傳感器過重過大，使用攜帶都不方便，且壓力傳感器容易受混凝土凝結影響測量的精度，不易維護；國外也沒有這類專門的監測儀器和設備。
【發明內容】
[0004]本發明的水下砼澆筑標高智能監測裝置由防水測量探頭、帶刻度標識的電纜和智能監測終端組成。
[0005]測量探頭由可傳導振動的金屬外殼及固定在殼體內部的振動信號發生器和振動傳感器組成，探頭結構滿足IP68防護標準，可長時間水中工作；振動信號發生器產生恒定幅值的振動信號，通過振動傳感器輸出信號幅值的變化監測砼澆筑標高。
[0006]帶刻度標識的電纜外護層有用于標高參考的刻度標識，方便掌握測量探頭的裝設深度。
[0007]便攜式智能監測終端包括內置可充電電池、微處理器系統、顯示器、聲光報警器及通訊接口 ；微處理器系統經過對振動傳感器的輸出信號進行放大、濾波、A/D轉換及信號處理后將監測結果在顯示器輸出；當樁孔內混凝土達到設置標高時，微處理器系統自動發出聲光報警；智能監測終端通訊接口與上位機相連時，可將實時測量數據上傳到上位機進行遠程監視與數據保存，上位機可對智能監測終端進行遠程參數設置。
[0008]由于砼介質與水和泥漿等環境介質對振動信號具有不同的阻尼作用，當測量探頭處于不同的介質材料中時，振動傳感器檢測到的振動信號幅值發生變化，利用智能監測終端對振動信號進行轉換處理，實現對砼澆筑標高的自動監測。
[0009]使用水下砼澆筑標高智能監測裝置時，首先將防水測量探頭放置于水下砼澆筑樁孔內，并根據實際砼澆筑的標高要求，通過調節連接電纜的長度使探頭處于該標高位置；打開便攜式智能監測終端的電源進行砼澆筑標高的實時監測，智能監測終端的微處理器系統對振動傳感器的輸出信號進行數字化處理，并輸出顯示；當砼澆筑達到設定標高位置時，微處理器自動發出控制信號，發出聲光報警，對工作人員進行提示。
[0010]相比于現有水下砼澆筑標高測量方法和測量裝置，本發明是利用不同介質對振動信號的阻尼作用的差異實現不同介質面的識別，與采用壓力傳感器方式具有本質的不同，優點是使用時無需設定參數，測量探頭體積小、重量輕、易于攜帶、維護量小，智能監測終端采用高性能微處理器，自動化程度高，操作簡單，性能可靠，探測精度高。裝置采用內置可充電電池供電，具有良好便攜性，同時可滿足現場長時間的監測要求。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011 ] 附圖是本發明的結構原理圖。
[0012]圖中:
1——防水測量探頭；
2——帶刻度標識的電纜；
3——便攜式智能監測終端；
4——振動信號發生器；
5——振動傳感器；
6-可傳導振動的外殼；
7——內置可充電電池；
8——微處理器系統及顯示裝置；
9-燒筑5仝；
10——樁孔；
11——澆筑砼入料口。
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖對本發明的實施方式進行說明:圖示為本發明水下砼澆筑標高智能監測裝置的實施方式示意圖，由防水測量探頭1、帶刻度標識的電纜2和智能監測終端3組成。
[0014]使用水下砼澆筑標高智能監測裝置時，首先將防水測量探頭I放置于水下砼澆筑樁孔10內，并根據砼澆筑的設計標高要求，通過調節帶刻度標識的電纜2的長度使測量探頭I處于該標高位置，此時測量探頭周圍為水或泥漿等介質。
[0015]打開便攜式智能監測終端3的電源，振動信號發生器4產生恒定幅值的振動信號，振動傳感器5輸出信號并由智能監測終端的微處理器系統8進行數字化處理及顯示。
[0016]當砼澆筑達到設定標高位置時，測量探頭周圍介質發生變化，對振動信號的阻尼作用出現差異，微處理器系統自動發出聲光報警。
[0017]智能監測裝置與上位機相連時，可在上位機進行遠程監視與數據保存，上位機可對智能監測裝置進行遠程參數設置。
【權利要求】
1.一種水下砼澆筑標高智能監測裝置及方法，其特征是，包括裝設于水下砼澆筑樁孔內的防水測量探頭，防水測量探頭通過帶刻度標識的電纜與位于地面的便攜式智能監測終端相連，監測方法是利用砼介質與水和泥漿等環境介質對振動信號具有不同的阻尼作用的特性實現對砼澆筑標高的自動檢測。
2.如權利要求1所述的防水測量探頭，其特征在于可傳導振動的金屬外殼及固定在殼體內部的振動信號發生器和振動傳感器；探頭結構滿足IP68防護標準，可長時間水中工作；振動信號發生器產生恒定幅值的振動信號，通過振動傳感器輸出信號幅值的變化監測5仝燒筑標聞。
3.如權利要求1所述的帶刻度標識的電纜，其特征在于電纜外護層有用于標高參考的刻度標識，方便掌握測量探頭的裝設深度。
4.如權利要求1所述的便攜式智能監測終端，其特征在于內置可充電電池、微處理器系統、顯示器、聲光報警器及通訊接口 ；微處理器系統經過對振動傳感器的輸出信號進行放大、濾波、A/D轉換及信號處理后將監測結果在顯示器輸出；當樁孔內混凝土達到設置標高時，微處理器系統自動發出聲光報警；智能監測終端通訊接口與上位機相連時，可將實時測量數據上傳到上位機進行遠程監視與數據保存，上位機可對智能監測終端進行遠程參數設置。
5.如權利要求1所述的水下砼澆筑標高監測方法，其特征在于監測裝置是利用砼介質與水和泥漿環境介質的密度差異造成對振動信號具有不同的阻尼作用的特性，利用振動信號幅值的變化實現對砼澆筑標高的自動檢測；使用水下砼澆筑標高智能監測裝置時，首先將防水測量探頭放置于水下砼澆筑樁孔內，并根據實際砼澆筑的標高要求，通過調節連接電纜的長度使探頭處于該標高位置；打開便攜式智能監測終端的電源進行砼澆筑標高的實時監測，智能監測終端的微處理器系統對振動傳感器的輸出信號進行數字化處理，并輸出顯示；當砼澆筑達到設定標高位置時，微處理器自動發出控制信號，發出聲光報警，對工作人員進行提示。
【文檔編號】E02D33/00GK103643703SQ201310689321
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月17日 優先權日:2013年12月17日
【發明者】董海波, 梁良, 廖紅梅, 童敏明 申請人:中國礦業大學