本發(fā)明涉及工程建設(shè)施工機(jī)械領(lǐng)域，具體涉及到的是一種螺旋樁機(jī)的智能電氣控制系統(tǒng)及基于該智能電氣控制系統(tǒng)的控制方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)代公路、鐵路、多層或者高層建筑，都要求嚴(yán)格的地基處理、適當(dāng)?shù)某兄貥痘?，以承載建筑物，且防止地震等帶來的對建筑物的傷害。一般可采用預(yù)制樁和灌注樁作為承重樁基。但預(yù)制樁只能預(yù)制長度適當(dāng)?shù)臉痘?，再根?jù)實(shí)際的需要對接，對接的樁對于樁身橫向的承載力很小，往往容易錯位，只有上下縱向的承載力，且打樁對接過程費(fèi)時(shí)費(fèi)力費(fèi)料，成本很高。

灌注樁有二次成樁和一次成樁兩種施工方法，二次成樁是在長螺旋鉆機(jī)鉆成樁孔之后，拔出鉆機(jī)留下空孔，再向該空孔灌注混凝土同時(shí)振搗成樁。這種成樁方法必須保證所鉆的孔不縮頸、不坍塌，故在地下水位以下或土層松散時(shí)均無法施工，其使用范圍非常有限。一次成樁是在長螺旋鉆機(jī)鉆到設(shè)計(jì)深度后停機(jī)，用泵輸送混凝土，通過中空的螺旋鉆桿到鉆頭的出料口，進(jìn)行壓力灌注混凝土，并同步起拔螺旋鉆桿成樁。這種成樁方式在任何時(shí)候所鉆的孔均沒有空置，所以不存在鉆孔坍塌的問題，可應(yīng)用于各種地質(zhì)條件的灌注樁。

螺桿樁是一種半擠土樁，經(jīng)大量實(shí)驗(yàn)證明，其成樁土體發(fā)生隆起現(xiàn)象小、不取土、噪音小，是一種適應(yīng)面廣的新式樁。但是由于其電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的不足，需要人工控制放繩速度，樁孔很難形成好的內(nèi)螺紋，特別是螺紋直段很難精準(zhǔn)控制。因此施工操作時(shí)不僅需要操作人員具有熟練地操作技能，而且要消耗較大操作體力，施工質(zhì)量不穩(wěn)定。此外，目前對螺紋鉆桿的驅(qū)動方式大部分采用直流控制，故障率高，需要經(jīng)常維修，會顯著影響到施工進(jìn)度，特別是在惡劣的環(huán)境下施工，甚至?xí)故┕o法進(jìn)行。

另外，因?yàn)槟壳皩κ┕すこ踢^程及施工質(zhì)量缺乏必要的監(jiān)控及檢測手段，所以施工過程中往往存在因操作人員懶惰、圖省事、為提前結(jié)束工作，導(dǎo)致的施工時(shí)灌漿量不足、灌漿壓力低、打孔深度淺等工程質(zhì)量問題，而且由于無法對施工過程中的各指標(biāo)參數(shù)進(jìn)行記錄，所以對于完成的每個樁的施工質(zhì)量情況無法查詢，無法實(shí)時(shí)監(jiān)管各指標(biāo)參數(shù)，在出現(xiàn)參數(shù)問題時(shí)無法及時(shí)作出調(diào)整。所以施工后及施工時(shí)不能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)有質(zhì)量問題的樁，及時(shí)采取補(bǔ)救措施，使得施工留下巨大的安全隱患。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種螺旋樁機(jī)智能電氣控制系統(tǒng)及控制方法，其的目的在于解決打樁時(shí)形成內(nèi)螺紋質(zhì)量差、質(zhì)量難控制且不穩(wěn)定、操作人員勞動強(qiáng)度大，驅(qū)動裝置故障率高，要經(jīng)常維護(hù)，施工效率低的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供了一種螺旋樁機(jī)智能電氣控制系統(tǒng)，包括了車體平臺、設(shè)在車體平臺上的立柱、卷揚(yáng)電機(jī)、反壓電機(jī)、與所述立柱的外側(cè)壁體配合的動力頭及安裝在動力頭下部的螺紋鉆桿、安裝在動力頭上部的變頻電機(jī)一、變頻電機(jī)二，以及包括編程模塊的電控系統(tǒng)。所述卷揚(yáng)電機(jī)及反壓電機(jī)均為變頻式電機(jī)。優(yōu)選地，所述電控系統(tǒng)的編程模塊為可編程控制器。所述變頻電機(jī)一、變頻電機(jī)二對所述螺紋鉆桿的驅(qū)動采取等負(fù)荷分配方式。

在所述立柱的內(nèi)側(cè)壁體上設(shè)有能夠垂直移動的滑塊；

在所述車體平臺上且于滑塊的下方設(shè)有光電編碼器及與光電編碼器配合的定滑輪組一；

對應(yīng)于與光電編碼器配合的定滑輪組一，在所述滑塊的下端設(shè)置相匹配的定滑輪組二；

在所述卷揚(yáng)電機(jī)的卷揚(yáng)滾筒上纏繞的鋼絲繩在所述定滑輪組一與定滑輪組二之間往復(fù)纏繞多圈，且在所述定滑輪組一與定滑輪組二之間的鋼絲繩上設(shè)有拉力傳感器；

在所述車體平臺上設(shè)有行程開關(guān)與跨置在所述卷揚(yáng)電機(jī)和光電編碼器之間的鋼絲繩對應(yīng)，來對鋼絲繩的下垂?fàn)顟B(tài)進(jìn)行檢測；當(dāng)該部分鋼絲繩被拉緊或者松弛下垂時(shí)，會觸及所述行程開關(guān)使其改變狀態(tài)；行程開關(guān)最好置于該段鋼絲繩的中間位置。

在所述反壓電機(jī)驅(qū)動下的卷揚(yáng)滾筒上纏繞的鋼絲繩，經(jīng)設(shè)在所述車體平臺左端的定滑輪后固定連接在所述動力頭的下端；

在所述滑塊的上端與所述動力頭的上端之間連接有一大背繩，所述大背繩經(jīng)過設(shè)在所述立柱頂部的定滑輪；

所述卷揚(yáng)電機(jī)、反壓電機(jī)、變頻電機(jī)一、變頻電機(jī)二、光電編碼器、行程開關(guān)及拉力傳感器均接入所述電控系統(tǒng)。

上述涉及到的螺旋樁機(jī)智能電氣控制系統(tǒng)放繩速度(即所涉及到的鋼絲繩的收放速度)是自動控制的。具體來講，對應(yīng)鋼絲繩布置的光電編碼器、拉力傳感器以及行程開關(guān)能夠監(jiān)測鋼絲繩的放繩速度、拉緊及松弛程度，并且將監(jiān)測的信號反饋給電控系統(tǒng)，在電控系統(tǒng)中對反饋信號作出編程處理后，分別向變頻電機(jī)一、變頻電機(jī)二、卷揚(yáng)電機(jī)及反壓電機(jī)發(fā)送指令，同步調(diào)控各電機(jī)的動作，使螺紋鉆桿的旋轉(zhuǎn)速度與卷揚(yáng)電機(jī)的速度形成固定比值，來保證形成內(nèi)螺紋的質(zhì)量，形成好的內(nèi)螺紋。反壓電機(jī)起到根據(jù)地層情況來調(diào)控對動力頭的反壓拉力的作用，保證特殊情況下也能夠自動形成好的內(nèi)螺紋。

優(yōu)選地，在所述立柱的外側(cè)壁體下部設(shè)有下限行程開關(guān)，在內(nèi)側(cè)壁體下部設(shè)有上限行程開關(guān)；所述下限行程開關(guān)及上限行程開關(guān)也均接入所述電控系統(tǒng)。

優(yōu)選地，在所述定滑輪組一與定滑輪組二之間纏繞的鋼絲繩自下及上順次往復(fù)纏繞至少十周。

優(yōu)選地，所述電控系統(tǒng)連接了無線通訊模塊；所述無線通訊模塊與和所述螺紋鉆桿連接的泵車上設(shè)置的無線通訊模塊連接；螺旋樁機(jī)的電控系統(tǒng)與泵車的電控系統(tǒng)通過無線通訊模塊建立連接；所述電控系統(tǒng)還包括數(shù)據(jù)存儲模塊。

通過無線通訊模塊將螺旋樁機(jī)智能電氣控制系統(tǒng)的電控系統(tǒng)與泵車的供料電控系統(tǒng)連接起來，使二者之間能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交流，便于對施工的各中參數(shù)信息進(jìn)行監(jiān)管及存儲，利于實(shí)現(xiàn)對供料情況的實(shí)時(shí)監(jiān)管、自動調(diào)控，保證供料的及時(shí)性、準(zhǔn)確性，有助于保證施工質(zhì)量的可靠性、穩(wěn)定性。通過數(shù)據(jù)存儲模塊對施工的各種參數(shù)信息，如泵料量、泵料的實(shí)時(shí)壓力、泵料的次數(shù)等進(jìn)行實(shí)時(shí)存儲，所以在施工完成后也能夠通過歷史記錄中的施工參數(shù)信息直觀反映出施工情況。所以能夠?qū)κ┕べ|(zhì)量實(shí)現(xiàn)事后檢查，避免施工隱患存在。

優(yōu)選地，所述電控系統(tǒng)連入控制室的操作模塊，操作模塊與所述電控系統(tǒng)中數(shù)據(jù)存儲模塊、編程模塊及控制室內(nèi)的顯示屏連接，顯示屏可以為觸屏，在顯示屏上設(shè)置與操作模塊匹配的觸屏操作界面。進(jìn)一步地，將所述操作模塊連接設(shè)在控制室中的打印機(jī)，打印機(jī)連入電控系統(tǒng)中數(shù)據(jù)存儲模塊，通過操作模塊能夠調(diào)取數(shù)據(jù)存儲模塊內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行打印。螺旋樁機(jī)的電控系統(tǒng)連接至控制室內(nèi)的操作模塊后，工程師能夠在控制室監(jiān)視施工進(jìn)程、更改、調(diào)控編程程序，以便及時(shí)應(yīng)對突發(fā)狀況。

螺旋樁機(jī)的電控系統(tǒng)連接至控制室，并且借助無線通訊傳輸技術(shù)與泵車連接后，能夠?qū)⒈昧线^程的各種參數(shù)，如泵料量、泵料實(shí)時(shí)壓力、泵料的時(shí)間、泵料的次數(shù)等參數(shù)反映在操作室內(nèi)的顯示屏上。技術(shù)人員可以實(shí)時(shí)監(jiān)看各施工參數(shù)，保證泵料量、泵料時(shí)間等的技術(shù)性、準(zhǔn)確性。而且在發(fā)生突發(fā)狀況時(shí)，能夠技術(shù)發(fā)現(xiàn)，及時(shí)采取應(yīng)對的補(bǔ)救措施。能夠在控制室實(shí)現(xiàn)對打料工序的遠(yuǎn)程控制，避免打料工疏忽，造成的打料過早或過晚、打料量不準(zhǔn)確等情況。連接打印機(jī)后，能夠?qū)⑹┕?shù)進(jìn)行打印，形成紙件文本記錄。

優(yōu)選地，所述電控系統(tǒng)連入了以太網(wǎng)發(fā)射器，與電腦和/或手機(jī)等具有聯(lián)網(wǎng)功能的電子設(shè)備建立網(wǎng)絡(luò)連接，從而提高其智能化水平，滿足遠(yuǎn)程、異地多界面操控水平。連入以太網(wǎng)發(fā)射器后電控系統(tǒng)能夠與遠(yuǎn)程的電腦、手機(jī)、平板電腦等建立連接，實(shí)現(xiàn)多種終端操作界面操控，增加使用的便利性，提高用戶體驗(yàn)水平。

接入以太網(wǎng)后，通過云端平臺傳輸功能，螺旋樁機(jī)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀況及泵料的實(shí)時(shí)情況(特別是各運(yùn)行過程中的參數(shù))能夠?qū)崿F(xiàn)異地傳輸，工程師能夠遠(yuǎn)程/異地通過電腦、手機(jī)或者平板電腦等電子設(shè)備(具有聯(lián)網(wǎng)功能的電子設(shè)備即可)來監(jiān)視施工過程，下載且更改編程，克服了維修、維護(hù)必須到現(xiàn)場的難題，提高了施工效率及應(yīng)急能力。綜合來講，借助網(wǎng)絡(luò)云平臺，能夠?qū)β菪龢稒C(jī)的情況實(shí)時(shí)進(jìn)行了解，能借助多種終端設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程/異地調(diào)控、編程、維護(hù)工作，做到了如指掌。

優(yōu)選地，所述電控系統(tǒng)連接了自動操作模式與手動操作模式的切換模塊。

基于上述所涉及螺旋樁機(jī)智能電氣控制系統(tǒng)的控制方法，所述變頻電機(jī)一與變頻電機(jī)二以等負(fù)荷分配的方式控制螺紋鉆桿的旋轉(zhuǎn)速度；在動力頭的移動速度受到外界環(huán)境影響而改變時(shí)，光電編碼器、行程開關(guān)及拉力傳感器會分別向電控系統(tǒng)反饋一實(shí)時(shí)信號；電控系統(tǒng)接收到來自光電編碼器、行程開關(guān)及拉力傳感器反饋的實(shí)時(shí)信號后會對各信號進(jìn)行處理，來同步調(diào)控卷揚(yáng)電機(jī)及反壓電機(jī)的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速，進(jìn)而對動力頭的速度完成控制；同時(shí)，動力頭的實(shí)時(shí)速度參數(shù)經(jīng)處理被分配給變頻電機(jī)一的變頻器及變頻電機(jī)二的變頻器，進(jìn)而調(diào)控變頻電機(jī)一及變頻電機(jī)二的運(yùn)行速度；使螺紋鉆桿的旋轉(zhuǎn)速度與卷揚(yáng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速形成固定比值。

通過本專利所涉及到的螺旋樁機(jī)的電氣控制系統(tǒng)，具有操作簡單可靠的優(yōu)點(diǎn)。其通過在螺旋樁機(jī)的操作箱上設(shè)置控制按鈕及旋鈕，能夠分別控制螺旋樁機(jī)的啟停動作及速度。在閉環(huán)控制方式設(shè)定下的自動控制模式下，一鍵啟動打樁按鈕后，電控系統(tǒng)便能夠自動搭配控制參數(shù)，同步調(diào)控各電機(jī)的運(yùn)行情況。在電控系統(tǒng)的控制下，系統(tǒng)按照斜坡加速方式先加速到設(shè)定速度，運(yùn)行過程中隨著地層的軟硬變化、鋼絲繩的松緊變化、卷揚(yáng)滾筒卷軸的大小變化等都是自動調(diào)節(jié)的。和目前需要人工調(diào)節(jié)不一樣，不需要操作人員直盯著觀看各種變化狀態(tài)，然后手動作出調(diào)整，克服這種人工盯看調(diào)控方式下存在的施工質(zhì)量不穩(wěn)定，沒有保障的缺陷。在按下回樁按鈕后，電控系統(tǒng)實(shí)施回樁處理程序，在回樁過程中螺紋與直段打樁完全自動完成，也不需要人工操作。連入控制室后，通過人機(jī)界面可以設(shè)定全螺紋或者半螺紋鉆孔?；爻虝r(shí)鋼絲繩的松緊變化、卷揚(yáng)滾筒卷軸的大小變化等也是自動識別的。所以，通過本專利不僅能夠保證施工質(zhì)量的穩(wěn)定性，方便實(shí)現(xiàn)施工進(jìn)程及施工后的監(jiān)管、檢查，消除工程隱患，而且能夠減輕操作人員的工作緊張性，降低人工勞動強(qiáng)度。

進(jìn)一步，給定在動力頭的速度參數(shù)經(jīng)分配器按照等負(fù)荷分配控制的方式分給變頻電機(jī)一的變頻器及變頻電機(jī)二的變頻器，來調(diào)控變頻電機(jī)一及變頻電機(jī)二的運(yùn)行速度；

行程開關(guān)反饋的實(shí)時(shí)信號與拉力傳感器反饋的實(shí)時(shí)信號在電控系統(tǒng)的編程模塊中經(jīng)過邏輯運(yùn)算處理后，匯同光電編碼器反饋的實(shí)時(shí)信號在電控系統(tǒng)的編程模塊中經(jīng)過邏輯運(yùn)算處理形成一附加變量信號，該附加變量信號與給定在卷揚(yáng)電機(jī)上的速度參數(shù)在電控系統(tǒng)的編程模塊中經(jīng)過邏輯運(yùn)算處理形成一疊加變量信號，最終該疊加變量信號被傳送到卷揚(yáng)電機(jī)的變頻器，對卷揚(yáng)電機(jī)的運(yùn)行實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)；

行程開關(guān)反饋的實(shí)時(shí)信號與拉力傳感器反饋的實(shí)時(shí)信號在電控系統(tǒng)的編程模塊中經(jīng)過邏輯運(yùn)算處理后，形成速度或者力矩信號傳送給反壓電機(jī)的變頻器，對反壓電機(jī)的運(yùn)行實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。

進(jìn)一步，動力頭及卷揚(yáng)電機(jī)給定的速度參數(shù)分為自動給定和手動給定兩種模式；

在自動給定模式下，給定的速度為動力頭速度參數(shù)，動力頭速度參數(shù)經(jīng)電控系統(tǒng)的編程模塊進(jìn)行變量轉(zhuǎn)換處理后形成卷揚(yáng)電機(jī)的速度給定參數(shù)；

在手動給定模式下，分別手動控制給定動力頭和卷揚(yáng)電機(jī)以各自的速度參數(shù)。

進(jìn)一步，將所述電控系統(tǒng)連入無線通訊模塊，使無線通訊模塊與和所述螺紋鉆桿連接的泵車通過無線通訊手段建立連接；施工過程中把泵車運(yùn)行的參數(shù)傳送至電控系統(tǒng)，能進(jìn)行存儲與調(diào)控。

本發(fā)明具有以下有益效果：

本專利通過在電控部分連入光電編碼器、行程開關(guān)及拉力傳感器，并采用變頻控制手段，同步調(diào)控用來驅(qū)動螺紋鉆桿旋轉(zhuǎn)的變頻電機(jī)一、變頻電機(jī)二及用來調(diào)控動力頭升降機(jī)速度和下壓壓力的卷揚(yáng)電機(jī)、反壓電機(jī)，使得螺旋樁機(jī)的運(yùn)行過程智能化，省去操作人員過多的參與，降低其操作強(qiáng)度，減少人為因素的不利干擾，能實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制，形成好的內(nèi)螺紋，使打樁質(zhì)量穩(wěn)定，保證施工進(jìn)度；對螺紋鉆桿的驅(qū)動采取變頻控制，一方面利于實(shí)現(xiàn)與卷揚(yáng)電機(jī)、反壓電機(jī)的同步控制，保證形成螺紋的質(zhì)量及精確控制，另一方面能夠減少驅(qū)動設(shè)備的故障率，減少維護(hù)過程，利于保證工程進(jìn)度，提高施工效率，節(jié)能減排。

在本專利的技術(shù)方案中還設(shè)置了無線通訊模塊，其使螺旋樁機(jī)的智能電氣控制系統(tǒng)能夠與泵車之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互，在泵料量及泵料壓力達(dá)不到要求時(shí)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)該不良狀況并作出調(diào)整，保證施工的整體質(zhì)量，消除工程隱患，提高打樁質(zhì)量，節(jié)約了維護(hù)成本，達(dá)到節(jié)能高效的目的效果。通過無線通訊功能與控制室建立連接，能夠?qū)崟r(shí)查看各種施工數(shù)據(jù)，能全程監(jiān)控，并將需要的數(shù)據(jù)存儲、打印出，形成歷史記錄，實(shí)現(xiàn)對施工過程中的有效監(jiān)管，能夠避免因施工人員懶惰、放任、缺乏責(zé)任心時(shí)，留下的工程質(zhì)量隱患無法得到發(fā)現(xiàn)，無法及時(shí)采取補(bǔ)救措施的缺陷，解決了施工缺陷不容易發(fā)現(xiàn)的問題。

本專利在通過以太網(wǎng)發(fā)射器連接入云端平臺系統(tǒng)后，能夠遠(yuǎn)程或者異地對工程施工進(jìn)行監(jiān)管、維護(hù)、查詢施工數(shù)據(jù)的歷史記錄。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所涉及之螺旋樁機(jī)智能電氣控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明所涉及之螺旋樁機(jī)智能電氣控制系統(tǒng)中光電編碼器與定滑輪組一之間的配合關(guān)系示意圖；

圖3為對本發(fā)明所涉及之螺旋樁機(jī)智能電氣控制系統(tǒng)的變頻控制方式示意圖；

圖4為本發(fā)明所涉及之螺旋樁機(jī)智能電氣控制系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)控制的系統(tǒng)示意圖。

圖中，1車體平臺、11控制柜、12光電編碼器、13定滑輪組一、14拉力傳感器、15行程開關(guān)、16無線控制柜、17以太網(wǎng)基站柜、18控制室

2立柱、21滑塊，22定滑輪組二、23下限行程開關(guān)、24上限行程開關(guān)

3卷揚(yáng)電機(jī)、4反壓電機(jī)

5動力頭、51變頻電機(jī)一、52變頻電機(jī)二、53大背繩

6螺紋鉆桿、7泵車

具體實(shí)施方式

以下由特定的具體實(shí)施例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)及功效。

請參閱圖1至圖4。須知，本說明書所附圖中所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本發(fā)明可實(shí)施的限定條件，故不具技術(shù)上的實(shí)質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本發(fā)明所能產(chǎn)生的功效及所能達(dá)成的目的下，均應(yīng)仍落在本發(fā)明所揭示的技術(shù)內(nèi)容所能涵蓋的范圍內(nèi)。同時(shí)，本說明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”及“一”等的用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本發(fā)明可實(shí)施的范圍，其相對關(guān)系的改變或調(diào)整，在無實(shí)質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當(dāng)亦視為本發(fā)明可實(shí)施的范疇。

如圖1至圖4所示的一種螺旋樁機(jī)智能電氣控制系統(tǒng)，包括了車體平臺1、設(shè)在車體平臺1上的立柱2、卷揚(yáng)電機(jī)3、反壓電機(jī)4、與所述立柱2的外側(cè)壁體配合的動力頭5及安裝在動力頭5下部的螺紋鉆桿6、安裝在動力頭5上部的變頻電機(jī)一51、變頻電機(jī)二52，以及安裝在車體平臺1上的控制柜11，控制柜11內(nèi)設(shè)置有包括編程模塊的電控系統(tǒng)。優(yōu)選地，所述電控系統(tǒng)的編程模塊為可編程控制器。所述卷揚(yáng)電機(jī)3及反壓電機(jī)4均為變頻式電機(jī)。所述變頻電機(jī)一51、變頻電機(jī)二52對所述螺紋鉆桿6的驅(qū)動采取負(fù)荷分配方式。

在所述立柱2的內(nèi)側(cè)壁體上設(shè)有能夠垂直移動的滑塊21。

在所述車體平臺1上且于所述滑塊21的下方，設(shè)有光電編碼器12及與光電編碼器12配合的定滑輪組一13。對應(yīng)于與光電編碼器12配合的定滑輪組一13，在所述滑塊21的下端設(shè)置相匹配的定滑輪組二22。如圖2所示，光電編碼器12同軸裝配一齒輪與和定滑輪組一13同軸轉(zhuǎn)配的齒輪嚙合，在定滑輪組一13的轉(zhuǎn)速變化時(shí)，光電編碼器12同步變化。

在所述卷揚(yáng)電機(jī)3的卷揚(yáng)滾筒上纏繞的鋼絲繩(以下命名為鋼絲繩A)，在所述定滑輪組一13與定滑輪組二22之間往復(fù)纏繞多圈，且在所述定滑輪組一13與定滑輪組二33之間的鋼絲繩上設(shè)有拉力傳感器14。

在所述定滑輪組一13與定滑輪組二22之間纏繞的鋼絲繩A自下及上順次往復(fù)纏繞至少十周，以保證鋼絲繩A的單位滑動行程與大背繩53的單位滑動行程之間形成較大的比值，防止卷揚(yáng)電機(jī)3帶動鋼絲繩A快速滑動時(shí)，大背繩53也具有較大的滑動速度，而使動力頭下移速度過快，即鋼絲繩A在兩個定滑輪組之間的纏繞目的在于降低傳動速度。

在所述車體平臺1上設(shè)有行程開關(guān)15與跨置在所述卷揚(yáng)電機(jī)3和光電編碼器12之間的鋼絲繩A對應(yīng)。當(dāng)該部分鋼絲繩A被拉緊或者松弛下垂時(shí)，會觸及所述行程開關(guān)15使其改變行程狀態(tài)。

所述反壓電機(jī)4驅(qū)動下的卷揚(yáng)滾筒上纏繞的鋼絲繩(以下命名為鋼絲繩B)，經(jīng)設(shè)在所述車體平臺1左端的定滑輪(也可以為滑輪組，且使鋼絲B橫向延伸并往復(fù)纏繞多周)后固定連接在所述動力頭5的下端。

在所述滑塊21的上端與所述動力頭5的上端之間連接有一大背繩53，所述大背繩53經(jīng)過設(shè)在所述立柱2頂部的兩個定滑輪。大背繩53的長度為固定值。由大背繩53拉動動力頭5上升移動。

在所述立柱2的外側(cè)壁體下部設(shè)有下限行程開關(guān)23，在內(nèi)側(cè)壁體下部設(shè)有上限行程開關(guān)24。設(shè)置的下限行程開關(guān)23與動力頭5作用，防止動力頭5下移過度，對套置在螺紋鉆桿6下部的套筒施加過大的壓力，將套筒壓壞。設(shè)置的上限行程開關(guān)24與所述滑塊21作用，目的在于防止動力頭5上移至頂部后，大背繩53仍然向上提拉動力頭5，而將立柱2頂部的滑輪直接壓變形。

所述卷揚(yáng)電機(jī)3、反壓電機(jī)4、變頻電機(jī)一51、變頻電機(jī)二52、光電編碼器12、行程開關(guān)24、拉力傳感器14、下限行程開關(guān)23及上限行程開關(guān)24均接入所述電控系統(tǒng)。

所述行程開關(guān)24設(shè)置在所述繩松行程機(jī)構(gòu)中。所述繩松行程機(jī)構(gòu)可包括支架及鉸接在支架上端的壓臂且在鉸接軸上設(shè)有轉(zhuǎn)簧使所述壓臂保持向下傾斜的狀態(tài)，所述壓輪安裝在所述壓臂的自由端，所述行程開關(guān)24對應(yīng)安裝在所述壓臂的下方。鋼絲繩A經(jīng)壓輪后由所述支架中的空隙穿過后由下及上順次纏繞在定滑輪組一13與定滑輪組二22之間。壓輪向下壓在鋼絲繩上，當(dāng)鋼絲繩A的拉緊狀態(tài)變化時(shí)，鋼絲繩A通過壓輪作用在壓臂上以作用力，而驅(qū)使壓臂旋轉(zhuǎn)，從而改變了壓臂對行程開關(guān)24的壓制狀態(tài)。

在所述車體平臺1上設(shè)置有控制柜11的一側(cè)，也設(shè)置了無線控制柜16和以太網(wǎng)基站柜17。

無線控制柜16內(nèi)設(shè)置有無線通訊模塊。所述電控系統(tǒng)連接了無線通訊模塊。施工時(shí)，與所述螺旋樁機(jī)智能電氣控制系統(tǒng)匹配的泵車7通過其控制箱內(nèi)安裝的無線通訊模塊與螺旋樁機(jī)的智能電氣控制系統(tǒng)連入的無線通訊模塊之間能建立無線連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸與對電控系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。所述電控系統(tǒng)連入車體平臺1右端設(shè)置的控制室18，與控制室18內(nèi)的操作模塊建立連接，所述操作模塊連接微型打印機(jī)。

控制室內(nèi)通過操作模塊對應(yīng)每根樁都能打一張小票，小票記錄的內(nèi)容能反應(yīng)樁的深度及供料情況。這樣遠(yuǎn)程監(jiān)控及歷史記錄能非常有效，宏觀、微觀監(jiān)控施工情況，保證施工質(zhì)量及施工進(jìn)度。遠(yuǎn)程維護(hù)能在非常短的時(shí)間內(nèi)診斷解決現(xiàn)場出現(xiàn)很多電器及機(jī)械問題，縮短維修時(shí)間提高工作效率。

通過在泵車7與螺旋樁機(jī)智能電氣控制系統(tǒng)之間建立無線通訊功能，能夠?qū)⒈密?打入螺紋鉆桿6的漿料量及泵入漿料的壓力等參數(shù)實(shí)時(shí)傳送到螺旋樁機(jī)控制柜11中的存儲及處理控制模塊(存儲及處理控制模塊包含于電控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)參數(shù)的互換，便于綜合控制)，在存儲及處理控制模塊內(nèi)，一方面能夠?qū){料的供料情況進(jìn)行記錄，另一方面能夠在泵料狀況不好時(shí)，向泵車7的控制單元反饋命令，對泵料狀況(泵料量及泵壓等)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，從而能夠很好地提高工程施工質(zhì)量(泵料量、泵壓等參數(shù)閾值通過編程設(shè)定)。其解決了目前在泵車7與螺紋鉆桿6之間的管道上設(shè)置流量及壓力傳感裝置困難、容易損壞(因?yàn)楣艿朗侨嵝缘?，?jīng)常受到彎折)的難題。在操作模塊能夠通過操作室內(nèi)的觸屏觀看到各種參數(shù)，操作模塊連接微型打印機(jī)后，能夠?qū)⑹┕み^程及需要的施工工程參數(shù)打印出來。有助于監(jiān)管，從而有效避免人為因素造成的工程施工質(zhì)量不合格或者質(zhì)量差，施工缺陷不容易發(fā)現(xiàn)的問題。

以太網(wǎng)基站柜17內(nèi)設(shè)置有以太網(wǎng)發(fā)射器。所述電控系統(tǒng)連入了以太網(wǎng)發(fā)射器。在加入以太網(wǎng)發(fā)射器后，有助于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)管、控制?？梢詫?shí)現(xiàn)異地監(jiān)控施工歷史記錄及遠(yuǎn)程維護(hù)等功能。

基于以太網(wǎng)的云端平臺所形成的監(jiān)控系統(tǒng)及打印小票功能，能非常有效的監(jiān)控打樁質(zhì)量。因?yàn)榇蛲陿逗笤诘孛嫔鲜强床坏綐缎纬傻馁|(zhì)量，如出現(xiàn)樁不夠深，供料不及時(shí)，供料不夠等，容易形成斷樁、吊樁等不合格樁，即使抽樣做靜壓也不一定查出來，這會對整個工程埋下極大的隱患，且這個隱患是無法消除的。如上方案子下形成的云端監(jiān)控系統(tǒng)及打印功能，對施工的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行了記錄，能夠隨時(shí)調(diào)取任意時(shí)間段、任意樁的施工數(shù)據(jù)信息，能全程追溯監(jiān)控施工質(zhì)量，能使工人不敢輕易偷懶、懈怠，即使出現(xiàn)了問題，也能及時(shí)組織工人馬上采取補(bǔ)救措施，可以乘樁機(jī)在附近進(jìn)行補(bǔ)措施。

所述電控系統(tǒng)連接了自動操作模式與手動操作模式的切換模塊。

基于上述所涉及的螺旋樁機(jī)智能電氣控制系統(tǒng)的控制方法：

在本控制方法中所述變頻電機(jī)一與變頻電機(jī)二以等負(fù)荷分配的方式控制螺紋鉆桿的旋轉(zhuǎn)速度。

在動力頭的移動速度受到外界環(huán)境影響(如地層的軟硬變化、土層土質(zhì)狀況、鉆孔深度等多重因素的綜合影響)改變時(shí)。如動力頭的下移速度變大時(shí)，大背繩(長度為定值)相對立柱2頂部的定滑輪滑動速度會變大，(因?yàn)榫頁P(yáng)電機(jī)的速度還沒有得到及時(shí)調(diào)節(jié)，還處于與動力頭速度變大之前的狀態(tài)相適應(yīng)的轉(zhuǎn)速狀態(tài))設(shè)置在定滑輪組一13與定滑輪組二22之間的鋼絲繩A承受的拉力相應(yīng)變大，進(jìn)而使設(shè)置在鋼絲繩A上的拉力傳感器14的傳感信號產(chǎn)生變化，而且此時(shí)鋼絲繩A相對兩個定滑輪組13、22的滑動速度變化，而使光電編碼器12產(chǎn)生變化；對應(yīng)在鋼絲繩A下方的行程開關(guān)15下垂程度有所變化，使行程開關(guān)15的狀態(tài)也會變化。拉力傳感器14、光電編碼器12及行程開關(guān)15在檢測到變化狀態(tài)后，均會向電控系統(tǒng)進(jìn)行反饋，電控系統(tǒng)接收到反饋的信號后，經(jīng)過預(yù)先編制的運(yùn)算程序?qū)Ω鞣答佇畔⑦M(jìn)行處理，而對卷揚(yáng)電機(jī)3、反壓電機(jī)4、變頻電機(jī)一51與變頻電機(jī)二52四個電機(jī)進(jìn)行同步調(diào)節(jié)。使卷揚(yáng)電機(jī)3轉(zhuǎn)速提高，加快鋼絲繩A的外放速度，減小鋼絲繩A承受的拉力；使反壓電,4轉(zhuǎn)速提高，避免反壓電機(jī)4驅(qū)動下的鋼絲繩B因?yàn)閯恿︻^5的下移速度變大而過度松弛；卷揚(yáng)電機(jī)3及反壓電機(jī)4速度的變化，又會導(dǎo)致動力頭5速度參數(shù)變化；動力頭5速度參數(shù)變化后經(jīng)處理傳送給變頻電機(jī)一51中的變頻器和變頻電機(jī)二52中的變頻器，而使變頻電機(jī)一51與變頻電機(jī)二52的轉(zhuǎn)速變化，使螺紋鉆桿6的轉(zhuǎn)速與動力頭5的速度相適應(yīng)，來保證鉆制的螺紋孔質(zhì)量。

所以隨著施工過程動力頭5速度參數(shù)的不斷變化，光電編碼器12、行程開關(guān)15及拉力傳感器14會分別向電控系統(tǒng)反饋一相應(yīng)狀態(tài)下的實(shí)時(shí)信號；電控系統(tǒng)接收到來自光電編碼器12、行程開關(guān)15及拉力傳感器14反饋的實(shí)時(shí)信號后會對各實(shí)時(shí)信號進(jìn)行處理，用來調(diào)控卷揚(yáng)電機(jī)3及反壓電機(jī)4的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速，進(jìn)而對動力頭5的速度實(shí)現(xiàn)控制。如在螺紋鉆桿6待鉆的地層變硬時(shí)，動力頭5的下移速度會減慢，大背繩53相對滑輪的滑動減慢，鋼絲繩A因?yàn)榫頁P(yáng)電機(jī)3的轉(zhuǎn)速沒有及時(shí)變化，其處在光電編碼器12與卷揚(yáng)電機(jī)3之間的一段會下垂壓迫鋼絲繩A，使行程開關(guān)15的狀態(tài)發(fā)生變化，同時(shí)拉力傳感器14的傳感信號也發(fā)生變化，光電編碼器12檢測到鋼絲繩A的傳動速度變慢而將這一信號進(jìn)行反饋。行程開關(guān)15、拉力傳感器14及光電編碼器12反饋的信號，經(jīng)電控系統(tǒng)處理后，將處理所得信號輸送給卷揚(yáng)電機(jī)3的變頻器，進(jìn)而調(diào)節(jié)卷揚(yáng)電機(jī)3的轉(zhuǎn)速；而且此時(shí)螺紋鉆桿6需要增大下鉆的壓力方能夠正常鉆孔，所以電控系統(tǒng)會通過反饋的信號調(diào)整反壓電機(jī)4的轉(zhuǎn)速使其拉緊鋼絲繩B，而對動力頭5施加向下的拉力，這也是反壓電機(jī)4在此處設(shè)置的主要目的。

行程開關(guān)15具有自動復(fù)位結(jié)構(gòu)，且具有多個行程狀態(tài)。如在鋼絲繩B松弛時(shí)，鋼絲繩B會壓迫行程開關(guān)使其處于受迫狀態(tài)一(可根據(jù)鋼絲繩B松弛下垂程度的不同，將行程開關(guān)的受迫狀態(tài)設(shè)定為多級，可命名為受迫狀態(tài)一、受迫狀態(tài)二，并依次類推)，當(dāng)鋼絲繩B被拉直使，其消除對行程開關(guān)的壓迫，行程開關(guān)則自動復(fù)位到初始狀態(tài)。

動力頭5的實(shí)時(shí)速度參數(shù)經(jīng)處理被分配給變頻電機(jī)一51的變頻器及變頻電機(jī)二52的變頻器，進(jìn)而又調(diào)控變頻電機(jī)一51及變頻電機(jī)二52的運(yùn)行速度，來調(diào)節(jié)螺紋鉆桿6的旋轉(zhuǎn)速度；最終使螺紋鉆桿6的旋轉(zhuǎn)速度與卷揚(yáng)電機(jī)3的轉(zhuǎn)速形成固定比值，來保證打孔形成內(nèi)螺紋。

在本專利中，編碼同步控制四個電機(jī)的運(yùn)行，保證動力頭5移動速度、螺紋鉆桿6旋轉(zhuǎn)速度及動力頭5受到的上拉、下拉作用力的協(xié)調(diào)，以適應(yīng)不斷變化的打孔狀況，能保證打孔形成好的內(nèi)螺紋。且使操作簡單，不再依賴操作人員實(shí)時(shí)監(jiān)看、調(diào)控，便能夠完成高質(zhì)量的打孔施工。相對于直流控制，這種變頻控制手段解決了故障率高，維護(hù)難度大的問題。此外，需要說明的是，在電控系統(tǒng)中，也可設(shè)置常規(guī)的連載保護(hù)、過載保護(hù)、風(fēng)機(jī)保護(hù)及過熱保護(hù)等保護(hù)單元模塊。

如圖3所示為電控系統(tǒng)完成編碼控制的一種控制框圖，由圖示中可知，

給定在動力頭的速度參數(shù)經(jīng)分配器按照等負(fù)荷分配控制的方式分給變頻電機(jī)一的變頻器及變頻電機(jī)二的變頻器，來調(diào)控變頻電機(jī)一及變頻電機(jī)二的運(yùn)行速度，進(jìn)而控制螺紋鉆桿的旋轉(zhuǎn)速度。

行程開關(guān)反饋的實(shí)時(shí)信號與拉力傳感器反饋的實(shí)時(shí)信號在電控系統(tǒng)的編程模塊中經(jīng)過邏輯運(yùn)算處理后，匯同光電編碼器反饋的實(shí)時(shí)信號在電控系統(tǒng)的編程模塊中經(jīng)過邏輯運(yùn)算處理形成一附加變量信號，該附加變量信號與給定在卷揚(yáng)電機(jī)上的速度參數(shù)在電控系統(tǒng)的編程模塊中經(jīng)過邏輯運(yùn)算處理形成一疊加變量信號，最終該疊加變量信號被傳送到卷揚(yáng)電機(jī)的變頻器，調(diào)節(jié)卷揚(yáng)電機(jī)的運(yùn)行。

行程開關(guān)反饋的實(shí)時(shí)信號與拉力傳感器反饋的實(shí)時(shí)信號在電控系統(tǒng)的編程模塊中經(jīng)過邏輯運(yùn)算處理后，形成速度或者力矩信號傳送給反壓電機(jī)的變頻器，而調(diào)節(jié)反壓電機(jī)的運(yùn)行。

圖3中，動力頭及卷揚(yáng)電機(jī)給定的速度參數(shù)分為自動給定和手動給定兩種模式：在手動給定參數(shù)進(jìn)行控制的模式下，控制系統(tǒng)采用的是開環(huán)控制。

在自動給定模式下，給定的速度為動力頭速度參數(shù)，動力頭速度參數(shù)經(jīng)電控系統(tǒng)的編程模塊進(jìn)行變量轉(zhuǎn)換處理后形成卷揚(yáng)電機(jī)的速度給定參數(shù)。在自動給定參數(shù)進(jìn)行控制的模式下，控制系統(tǒng)采用的是閉環(huán)控制。

在手動給定模式下，分別手動控制給定動力頭和卷揚(yáng)電機(jī)以各自的速度參數(shù)。

將電控系統(tǒng)連入無線通訊模塊，使無線通訊模塊與和螺紋鉆桿連接的泵車通過無線通訊手段建立連接。施工過程中把泵車運(yùn)行的參數(shù)(如泵料量、泵料壓力、螺紋鉆桿的鉆孔深度等)傳送至電控系統(tǒng)，并進(jìn)行存儲。當(dāng)然，作為目前的常規(guī)技術(shù)，在進(jìn)行參數(shù)記錄時(shí)，要與電控系統(tǒng)中的時(shí)鐘模塊相匹配，來標(biāo)明所記錄參數(shù)對應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)，而且記錄的數(shù)據(jù)要跟對應(yīng)在各樁的樁號下(均要通過電控系統(tǒng)中的編程模塊預(yù)先來設(shè)定)。

在本專利中，電控系統(tǒng)采取的是變頻驅(qū)動控制方式，變頻驅(qū)動總線控制。不存在傳統(tǒng)直流控制方式故障率高，需要經(jīng)常維護(hù)，惡劣環(huán)境壽命短，甚至無法工作的弊端。直流電機(jī)有開放的換相銅頭碳刷裝置及風(fēng)機(jī)散熱系統(tǒng)，還必須有測速裝置。在腐蝕性氣體環(huán)境中銅頭壽命很短，下大雨及特別潮濕的天氣都不能施工，如果施工會造成碳刷打火短路故障。銅頭碳刷必須定期維護(hù)。電機(jī)上端測速發(fā)電機(jī)需要通過非常長的信號線傳到調(diào)速器。這個線隨動力頭來回移動線又比較細(xì)，所以經(jīng)常出現(xiàn)故障。測速發(fā)電機(jī)裸露在外面震動比較大的環(huán)境也會經(jīng)常出現(xiàn)故障。本專利中采用的變頻異步電機(jī)全部封閉又沒外測速裝置，甚至放在水里就沒問題。變頻控制解決了直流控制的所以缺點(diǎn)，變頻電機(jī)的缺點(diǎn)通過新型變頻器也得到解決。變頻器的信號傳輸采用了MODBUS，傳輸過程中沒有干擾給定接收零誤差。綜合來說變頻控制方式具有故障率低，控制速度準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)。

上述實(shí)施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。