一種公路信息化智能注漿系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種公路信息化智能注漿系統(tǒng)，包括活動測試箱、密度傳感器、注漿量傳感器、壓力傳感器、無線遠傳模塊、管道、蓄電池、線路板、控制裝置和內(nèi)設無線模塊的電源控制端。本發(fā)明的技術效果在于，首次將注漿壓力、注漿量及水灰比等三種參數(shù)測試傳感器集成到一個活動測試箱內(nèi)，并根據(jù)對漿液實測參數(shù)進行實時分析，依據(jù)設定的注漿結束標準自動結束注漿，解決了目前以人工目測和經(jīng)驗判定是否結束注漿的問題；同時該系統(tǒng)采用無線傳輸模式，全部設備均使用無線通訊，避免了施工現(xiàn)場布線困難，和布線所帶來的施工麻煩。本智能控制系統(tǒng)將數(shù)據(jù)收集和操作平臺集成到掌上電腦，使得現(xiàn)場操控更為直觀便捷。
【專利說明】一種公路信息化智能注漿系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種公路信息化智能注漿系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]截至2011年底，湖南省高速公路通車總里程達到2649公里，在建高速公路4000余公里。到“十二五”末湖南省高速公路通車里程將達到6000公里以上，湖南省高速公路大養(yǎng)護格局將基本形成。如何提高高速公路養(yǎng)護水平是成為我省高速公路養(yǎng)護亟待解決的重要問題。注漿工藝是處治路基病害的主要手段，每年我省都需投入巨額養(yǎng)護經(jīng)費用于高速公路的注漿加固，因此提升注漿加固效率、保障注漿施工質量及實現(xiàn)注漿施工精細化管理的意義重大。
[0003]目前實際施工中的注漿工藝存在以下幾點問題:
[0004](I)注漿過程中漿液配比控制不嚴，基本是以人工經(jīng)驗為主，無法將注漿材料的水灰比維持在一個確定的水平。而水灰比過高，將導致漿液過稀，使其凝結時間延長，且后期強度過低；水灰比過低，將導致漿液過稠，會影響漿液的流動性，同時使得漿液凝結時間縮短，對注漿設備及壓漿效果均有影響。這個問題使得施工前通過試驗論證的施工配合比無法得到有效的實施。
[0005](2)注漿結束標準控制不嚴，僅以人工肉眼判定，無法保證適宜的注漿效果。僅以人工經(jīng)驗，若在達到設計注漿壓力前停止，則說明注漿進行程度未達標；若在停止注漿時壓力已超過設計標準，則極易導致爆管，同時導致材料的浪費。
[0006](3)注漿量的確定缺乏嚴格的標準及監(jiān)督。由于注漿加固是一項隱蔽工程，不能準確定量，常有施工單位投機取巧，虛報注漿量，漫天要價。
[0007]以上幾點問題，導致了目前注漿行業(yè)及施工的混亂，隨著標準化施工要求的提出，這一現(xiàn)象亟待整頓，如何使得注漿工藝得到有效監(jiān)控，將各項注漿指標得到量化，然后進行信息化控制是整個行業(yè)面臨的重大課題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008]為了解決目前注漿行業(yè)及施工難以實現(xiàn)標準化的技術問題，本發(fā)明提供一種能起到規(guī)范注漿施工、保證注漿效果、明確注漿工程量等效果的公路信息化智能注漿系統(tǒng)。
[0009]為了實現(xiàn)上述技術目的，本發(fā)明的技術方案是，一種公路信息化智能注漿系統(tǒng)，包括活動測試箱、密度傳感器、注漿量傳感器、壓力傳感器、無線遠傳模塊、管道、蓄電池、線路板、控制裝置和內(nèi)設無線模塊的電源控制端，所述的活動測試箱為中空的箱體，所述的管道穿入至箱體內(nèi)，所述的密度傳感器、注漿量傳感器和壓力傳感器的傳感端依次設置于箱體內(nèi)的管道內(nèi)并分別通信連接各傳感器本體，注漿量傳感器和壓力傳感器的本體固定于管道上，所述的線路板固定于活動測試箱的內(nèi)壁上，密度傳感器的本體固定于線路板上，所述的無線遠傳模塊固定于線路板上，各傳感器本體的輸出端分別連接至無線遠傳模塊，所述的蓄電池固定于活動測試箱內(nèi)并為各傳感器和無線遠傳模塊提供電源，無線遠傳模塊與控制裝置無線通信連接，所述的電源控制端設置于外部注漿設備的電源端處并控制外部注漿設備的啟停，控制裝置無線通信連接至電源控制端并控制電源控制端。
[0010]所述的一種公路信息化智能注漿系統(tǒng)，還包括激光測距傳感器和激光測距支架，所述的激光測距支架包括水平支撐桿和斜向支撐桿，所述的水平支撐桿的一端固定于活動測試箱的外側壁上，另一端固定有激光測距傳感器，所述的斜向支撐桿一端固定于活動測試箱的外側壁上并處于水平支撐桿的下方，另一端固定于水平支撐桿底部，所述的激光測距傳感器豎直朝向地面固定以檢測被注漿地面的隆起情況，激光測距傳感器的輸出端連接至無線遠傳模塊，蓄電池為激光測距傳感器提供電源。
[0011]所述的一種公路信息化智能注漿系統(tǒng)，還包括兩個用于外部注漿管道的管道接頭，所述的兩個管道接頭分別設置于管道在活動測試箱的出入端口上。
[0012]所述的一種公路信息化智能注漿系統(tǒng)，所述的活動測試箱的底部設有4個帶制動裝置的萬向輪。
[0013]所述的一種公路信息化智能注漿系統(tǒng)，所述的管道在箱體內(nèi)包括依次連接并形成U形管道的豎直的入漿段、水平的水平段和豎直的出漿段，入漿段連接外部入漿管道，出漿段連接外部出漿管道，所述的注漿量傳感器固定于U形管道底部的水平段，所述的密度傳感器固定于U形管道的入漿段，所述的壓力傳感器固定于U形管道的出漿段。
[0014]所述的一種公路信息化智能注漿系統(tǒng)，所述的控制裝置為便攜式電腦。
[0015]所述的一種公路信息化智能注漿系統(tǒng)，還包括電子狗，所述的電子狗為外置式USB電子密鑰，電子狗連接至控制裝置以啟動控制裝置。
[0016]本發(fā)明的技術效果在于，保證注漿施工的監(jiān)管體系，實時測定注漿壓力、注漿量、漿液水灰比、板體豎向位移等數(shù)據(jù)，通過控制裝置及電源控制端的處理實現(xiàn)對施工過程的監(jiān)管，保證施工質量，同時為工程計量提供了依據(jù)。本系統(tǒng)安裝快捷、操作簡便、測試準確、處理智能，適用于公路注漿的信息化控制，有助于改變注漿行業(yè)此前無序、混亂的局面。
[0017]下面結合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明的結構示意圖；
[0019]圖2為本發(fā)明控制原理圖；
[0020]其中，I為活動測試箱、2為密度傳感器、3為注漿量傳感器、4為壓力傳感器、5為激光測距傳感器、6為無線遠傳模塊、7為入漿段、8為水平段、9為出漿段、10為蓄電池、11為激光測距支架、12為線路板、13為控制裝置、14為電源控制端、15為電子狗、16為管道接頭。
【具體實施方式】
[0021]參見圖1，本實施例包括活動測試箱1、密度傳感器2、注漿量傳感器3、壓力傳感器
4、激光測距傳感器5、無線遠傳模塊6、管道7?16、蓄電池17、激光測距支架18、線路板19、控制裝置20、電源控制端21、電子狗22、管道接頭23。所述活動測試箱I寬0.6m,高1.2m,非工作狀態(tài)長1.2m，工作狀態(tài)下展開激光測距支架18總長2.2m，底部安裝4個帶制動裝置的萬向輪，主要測試原件均集成其中。由管道及傳感器組成的漿液通道為豎直平面內(nèi)的U型管形式，管道相連接處均采用焊接工藝進行連通，管道與注漿量傳感器之間采用焊接加螺栓形式連結。壓力傳感器4整體附著于管道的入漿段7中部，傳感端嵌入入漿段7內(nèi)，采用電焊工藝進行密封。注漿量傳感器3采用焊接加螺栓形式連結于管道水平段8上。密度傳感器2主體固定在線路板12處，兩個傳感端按照間距0.5m嵌入管道的出漿段9內(nèi)，采用電焊工藝進行密封。激光測距傳感器5安裝于激光測距支架11端部，支架11活動焊接于活動測試箱I側面，可收起。各傳感器采集之數(shù)據(jù)均通過所布線路傳輸至無線遠傳模塊6，無線遠傳模塊6繼而通過組建網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)無線傳輸至控制裝置13，數(shù)據(jù)最后經(jīng)控制裝置13內(nèi)的系統(tǒng)進行處理進一步顯示。整個活動測試箱I內(nèi)的電力均由固定于活動測試箱I內(nèi)部底面的蓄電池10提供。無線遠傳模塊6固定在線路板12上，線路板12焊接于活動測試箱I的內(nèi)部背面。整個連通的管道通過管道出入口處的兩個螺栓固定于活動測試箱I內(nèi)部。活動測試箱I前后兩面為帶鎖雙頁門頂部為異形帶鎖蓋門，其余3面均密封。整個測試中，漿液流經(jīng)按順序流經(jīng)安裝在管道上的密度傳感器、注漿量傳感器、壓力傳感器，漿液流經(jīng)入漿段7時壓力傳感器采集漿壓數(shù)據(jù)，流經(jīng)水平段時注漿量傳感器3采集注漿量數(shù)據(jù)，流經(jīng)出漿段時密度傳感器4采集數(shù)據(jù)，同時激光測距傳感器5采集水泥板位移數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對整個注漿過程的中各項指標的采集。管道接頭16用于將原有注漿設備的管道與活動測試箱I進行連結。
[0022]本發(fā)明通過活動測試箱1、控制裝置、電源繼電器控制端三部分，能夠實時檢測壓力、水灰比、注漿量、地表位移數(shù)據(jù)，結合施工標準的要求，通過電源繼電器實現(xiàn)對整個注漿設備的控制，對注漿質量實現(xiàn)合理的量化控制。
[0023]活動測試箱內(nèi)的管道，采用豎直方向上的U型管設計，分別將密度傳感器2設置于管道的入漿段7上、注漿量傳感器3設置于水平段8上、壓力傳感器4設置在管道的出漿段上，以確保各個傳感器的測量精度。管道外徑為45mm，管壁厚為3mm。
[0024]本實施例采用的注漿量傳感器3，根據(jù)水泵參數(shù)注漿量為12m3/h，選擇DN40的管道及注漿量傳感器以確保測量范圍滿足要求，徑向長度為150_，同時根據(jù)注漿量傳感器3安裝要求將注漿量計安裝于活動測試箱I底部，以保證測量介質充滿管道，同時由于漿液在經(jīng)過管道轉角彎管處時，液體的流速會因轉角的影響而發(fā)生變化，為保證漿液通過注漿量計時漿液流速穩(wěn)定且漿液均勻，故管道在轉角后到達的注漿量傳感器的這段長度需保證為10倍直徑以上，即管徑為45mm，那么這段長度應為450mm以上，以及流經(jīng)注漿量傳感器后到達轉角的距離保證5倍直徑以上，即230mm以上的直管距離，若未依此處理，測試結果將存在較大誤差。
[0025]本實施例采用的壓力傳感器4，根據(jù)壓漿行業(yè)普遍采用的注漿管所能承受最大液壓為3MPa左右，選用量程O?5MPa壓力變送器，采用凸面結構，保證大面積接觸液體，并防止測壓孔堵塞。
[0026]本實施例采用的密度傳感器2，根據(jù)一般注漿用漿液的最大介質密度3kg/L，盡可能控制設備整體體積，選用測量距離500mm、量程O?20kpa差壓變送器測試漿液密度，主體固定在線路板12處，兩個傳感端按照間距0.5m嵌入管道內(nèi)，選擇介質由下至上的豎直管段14安裝，并且靠活動測試箱I頂部安裝，以確保其下方直管段的長度為7?10倍管道直徑的直管距離。
[0027]本實施例采用的激光測距儀5，測量精度達到1mm，測量范圍為O?3m，采用伸縮結構，使用時將探頭伸出約lm，使之位于垂直方向的被注漿板上方并固定，將活動測試箱I停放至平整、不受灌漿影響處，可觀測探頭下方地面是否隆起變形，不使用時即可將探頭收回車體范圍以內(nèi)，以防止碰撞，便于使用。
[0028]本實施例采用的無線遠傳設備6，采用wifi傳輸，將整個系統(tǒng)內(nèi)四個傳感器的模擬量信號以及電源控制的開關信號同步，可就地使用平板電腦、筆記本電腦等設備進行采集及控制。
[0029]本實施例采用的活動測試箱1，底部安裝四個帶腳踏式制動裝置的萬向輪，以確保壓漿過程中儀器的穩(wěn)定。
[0030]本實施例采用的電源控制端為電源繼電器，并集成無線遠傳模塊，設置在注漿設備與電源之間，通過控制平臺無線傳輸?shù)男盘枌﹄娫吹慕油ㄅc否實行控制，無需人工手動操作。
[0031]本實施例采用的控制裝置13，配備對應的加密電子狗設備，所述的電子狗為外置USB密鑰形式，使用時插入控制裝置的USB接頭，即可解除對系統(tǒng)的鎖定，未插入則系統(tǒng)無法正常運行。以確保在監(jiān)理方等監(jiān)督人員未到場情況下不能注漿，規(guī)避由于監(jiān)督不到位導致的質量風險。在實時檢測各項數(shù)據(jù)后，按照時間及注漿孔號生成數(shù)據(jù)文件，可使用本系統(tǒng)研發(fā)的相關的軟件進行轉譯，得出相應的數(shù)據(jù)表及曲線，便于此后的查閱。
[0032]本實施例采用的管道接頭16，采用快速對接設計，設置兩個卡子，卡子為不規(guī)則形狀凸榫形式的可180°旋轉固定卡子。使用時先將外部注漿設備的軟管固定于管道接頭外偵U，再將管道接頭內(nèi)側嵌入活動測試箱進(出)漿口，最后將管道接頭的兩個固定卡子卡好即可可將注漿用軟管快速與活動測試箱連結。
[0033]在實際使用時，本發(fā)明針對注漿施工進行注漿壓力、注漿量、水灰比及地表抬升測量，并將測量值同時作為信息化控制指標。
[0034]( I)注漿壓力。注漿壓力是注漿工藝的重要控制指標，壓力的大小決定注漿進展徹底與否，此外經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，當注漿壓力在穩(wěn)定一點時間后出現(xiàn)陡增情況時，可認為注漿已經(jīng)飽和，在本系統(tǒng)的設計中，正是以此作為停止注漿的控制指標之一，以起到保證注漿效果且合理節(jié)省材料的目的。本發(fā)明采用的注漿壓力傳感器型號為:WJKP2088。
[0035](2)注漿量。注漿量在注漿施工過程中是重要的工程計量指標，通過此項數(shù)據(jù)的獲取能夠為最終的工程結算提供可靠依據(jù)，將從根本上改變當前注漿行業(yè)工程量計算無序的狀況。同時經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，在當次注漿中若產(chǎn)生了過大注漿量，說明下方出現(xiàn)了其他工程狀況，此時繼續(xù)注漿將起不到應有的工程作用，故有必要測定具體的注漿量以避免這種情況的出現(xiàn)。針對注漿量，本發(fā)明中采用WJDC-DN40型號的流量傳感器。
[0036](3)水灰比。水灰比是注漿材料質量的重要參數(shù)之一，對于目前普遍的注漿工程，存在的最大問題之一就是材料中水泥用量未經(jīng)控制，致使工程質量沒有保證，而通過水灰比監(jiān)控，這一問題將得到有效的解決。針對水灰比的測量，本發(fā)明中采用WJ-5202差壓式密度計，得到密度之后，再通過相應的公式進行換算，得到漿液水灰比，公式如下所示:
【權利要求】
1.一種公路信息化智能注漿系統(tǒng)，其特征在于，包括活動測試箱、密度傳感器、注漿量傳感器、壓力傳感器、無線遠傳模塊、管道、蓄電池、線路板、控制裝置和內(nèi)設無線模塊的電源控制端，所述的活動測試箱為中空的箱體，所述的管道穿入至箱體內(nèi)，所述的密度傳感器、注漿量傳感器和壓力傳感器的傳感端依次設置于箱體內(nèi)的管道內(nèi)并分別通信連接各傳感器本體，注漿量傳感器和壓力傳感器的本體固定于管道上，所述的線路板固定于活動測試箱的內(nèi)壁上，密度傳感器的本體固定于線路板上，所述的無線遠傳模塊固定于線路板上，各傳感器本體的輸出端分別連接至無線遠傳模塊，所述的蓄電池固定于活動測試箱內(nèi)并為各傳感器和無線遠傳模塊提供電源，無線遠傳模塊與控制裝置無線通信連接，所述的電源控制端設置于外部注漿設備的電源端處并控制外部注漿設備的啟停，控制裝置無線通信連接至電源控制端并控制電源控制端。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種公路信息化智能注漿系統(tǒng)，其特征在于，還包括激光測距傳感器和激光測距支架，所述的激光測距支架包括水平支撐桿和斜向支撐桿，所述的水平支撐桿的一端固定于活動測試箱的外側壁上，另一端固定有激光測距傳感器，所述的斜向支撐桿一端固定于活動測試箱的外側壁上并處于水平支撐桿的下方，另一端固定于水平支撐桿底部，所述的激光測距傳感器豎直朝向地面固定以檢測被注漿地面的隆起情況，激光測距傳感器的輸出端連接至無線遠傳模塊，蓄電池為激光測距傳感器提供電源。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種公路信息化智能注漿系統(tǒng)，其特征在于，還包括兩個用于外部注漿管道的管道接頭，所述的兩個管道接頭分別設置于管道在活動測試箱的出入端口上。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種公路信息化智能注漿系統(tǒng)，其特征在于，所述的活動測試箱的底部設有4個帶制動裝置的萬向輪。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種公路信息化智能注漿系統(tǒng)，其特征在于，所述的管道在箱體內(nèi)包括依次連接并形成U形管道的豎直的入漿段、水平的水平段和豎直的出漿段，入漿段連接外部入漿管道，出漿段連接外部出漿管道，所述的注漿量傳感器固定于U形管道底部的水平段，所述的密度傳感器固定于U形管道的入漿段，所述的壓力傳感器固定于U形管道的出漿段。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種公路信息化智能注漿系統(tǒng)，其特征在于，所述的控制裝置為便攜式電腦。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種公路信息化智能注漿系統(tǒng)，其特征在于，還包括電子狗，所述的電子狗為外置式USB電子密鑰，電子狗連接至控制裝置以啟動控制裝置。
【文檔編號】E01C23/10GK103485268SQ201310459621
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年10月1日 優(yōu)先權日:2013年10月1日
【發(fā)明者】曾勝, 李文, 趙健, 李振存, 鄒金鋒, 段杰, 馮曉雨 申請人:曾勝, 李文, 趙健, 李振存, 鄒金鋒, 段杰, 馮曉雨