碾壓車行駛方向與作業(yè)部位高精度測(cè)定系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及基建施工設(shè)備的高精度定位跟蹤，具體地指一種碾壓車行駛方向與作業(yè)部位高精度測(cè)定系統(tǒng)及方法，用于施工質(zhì)量綜合分析。
【背景技術(shù)】
[0002]碾壓施工是基建工程的重要施工作業(yè)內(nèi)容，在機(jī)場(chǎng)、大壩、公路鐵路路基等施工中十分常見(jiàn)，碾壓施工一般采用進(jìn)退錯(cuò)距法或套圈法。碾壓坯層厚度及碾壓施工過(guò)程的遍數(shù)、速度、振動(dòng)強(qiáng)度監(jiān)控與統(tǒng)計(jì)是提高壓實(shí)度、保證工程質(zhì)量的重要手段。
[0003]為了加強(qiáng)上述指標(biāo)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，國(guó)內(nèi)外廠家、科研機(jī)構(gòu)先后利用GPS高精度定位與實(shí)時(shí)跟蹤技術(shù)，以及相關(guān)分析算法，開(kāi)發(fā)了成熟的系統(tǒng)，取得了較好的應(yīng)用成果，但仍存在一些弊端。
[0004]基于單天線定位技術(shù)，只能監(jiān)控軌跡方向，無(wú)法判別碾壓設(shè)備的前進(jìn)、后退運(yùn)行狀態(tài)；無(wú)法根據(jù)天線空間位置直接判斷碾輪(工作輪)具體位置，分析誤差較大，一種折中的方式是將天線直接布置在碾輪的正上方，進(jìn)而直接得出碾輪的平面坐標(biāo)，也無(wú)法實(shí)現(xiàn)三維可視化監(jiān)控，但這種布置方式要在司機(jī)室正前方布置一根較長(zhǎng)的天線架桿，遮擋司機(jī)視線，容易損壞，美觀性也不好；
[0005]另一種方式是采用雙天線布置的技術(shù)，立即在碾壓設(shè)備(司機(jī)室正上方)的左右兩側(cè)分別布置一個(gè)天線，根據(jù)左右側(cè)天線定位坐標(biāo)的相對(duì)位置，可以分析碾壓機(jī)的空間布置方位角及正反向運(yùn)行狀態(tài)，但這種模式，需要采用專用的雙天線及專用配套的RTK設(shè)備，成本及維護(hù)工作量大大增加，不利于該技術(shù)的推廣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種碾壓車行駛方向與作業(yè)部位高精度測(cè)定系統(tǒng)及方法，本發(fā)明技術(shù)可靠、適用性強(qiáng)、精度高、成本低，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高精度的施工質(zhì)量監(jiān)控與分析。
[0007]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的采用的技術(shù)方案是:一種碾壓車行駛方向與作業(yè)部位高精度測(cè)定系統(tǒng)，包括:
[0008]衛(wèi)星信號(hào)接收天線，設(shè)于碾壓車司機(jī)操作室的頂部，用于接收北斗衛(wèi)星信號(hào)；
[0009]北斗高精度接收機(jī)，設(shè)于碾壓車司機(jī)操作室內(nèi)的設(shè)備集成箱內(nèi)，用于根據(jù)所述北斗衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)差分解算與定位；
[0010]正反向傳感裝置，包括設(shè)于碾壓車的碾輪軸上霍爾效應(yīng)傳感器和以所述碾輪軸對(duì)稱分布設(shè)置的多個(gè)強(qiáng)磁鐵；以及
[0011]監(jiān)控終端，用于根據(jù)所述北斗高精度定位接收機(jī)提供的定位信號(hào)、所述正反向傳感裝置獲得的感應(yīng)信號(hào)和所述衛(wèi)星信號(hào)接收天線架設(shè)的相對(duì)位置，判斷出碾輪的實(shí)際作用部位的空間位置和碾壓車行駛方向。
[0012]進(jìn)一步地，所述碾壓車行駛方向與作業(yè)部位高精度測(cè)定系統(tǒng)還包括:
[0013]正反轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)采集器，用于根據(jù)設(shè)定的頻率采集所述正反向傳感器提供的電壓信號(hào)，并將所述電壓信號(hào)傳輸至監(jiān)控端。
[0014]在上述技術(shù)方案中，所述強(qiáng)磁鐵為4-6個(gè)。
[0015]此外，本發(fā)明還提供一種碾壓車行駛方向與作業(yè)部位高精度測(cè)定方法，該方法包括:
[0016]通過(guò)設(shè)于碾壓車司機(jī)操作室頂部的衛(wèi)星信號(hào)接收天線接收北斗衛(wèi)星信號(hào)；
[0017]設(shè)于碾壓車司機(jī)操作室內(nèi)的設(shè)備集成箱內(nèi)的北斗高精度接收機(jī)根據(jù)所述北斗衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)差分解算與定位得到定位信號(hào)；
[0018]當(dāng)碾壓車行駛時(shí)，設(shè)于碾壓車碾輪上的多個(gè)強(qiáng)磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)穿過(guò)設(shè)于碾壓車碾輪軸上的正反向傳感器，使得正反向傳感器產(chǎn)生正/反向的電壓信號(hào)；
[0019]監(jiān)控端根據(jù)所述定位信號(hào)、正/反向的電壓信號(hào)和所述衛(wèi)星信號(hào)接收天線架設(shè)的相對(duì)位置，判斷出碾輪的實(shí)際作用部位的空間位置和碾壓車行駛方向。
[0020]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0021]1、相比傳統(tǒng)方式，本發(fā)明方法能準(zhǔn)確得到設(shè)備的進(jìn)退狀態(tài)，并提高碾壓質(zhì)量指標(biāo)測(cè)量分析的準(zhǔn)確度，并為三維場(chǎng)景下的實(shí)時(shí)碾壓過(guò)程監(jiān)控提供可能；
[0022]2、本發(fā)明系統(tǒng)采用簡(jiǎn)單、非接觸式霍爾效應(yīng)傳感器，相比其他接觸式或光電式傳感裝置，設(shè)備成本低、故障率低、維護(hù)簡(jiǎn)單。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為本發(fā)明碾壓車行駛方向與作業(yè)部位高精度測(cè)定系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖2為本發(fā)明碾壓車行駛方向與作業(yè)部位高精度測(cè)定系統(tǒng)中各部件的連接結(jié)構(gòu)框圖。
[0025]圖3為碾壓車正向行駛時(shí)的狀態(tài)圖。
[0026]圖4為碾壓車反向行駛時(shí)的狀態(tài)圖。
[0027]圖中，1-衛(wèi)星信號(hào)接收天線，2-司機(jī)操作室，3-正反向傳感器、4-強(qiáng)磁鐵、5-碾輪、6-驅(qū)動(dòng)輪、7-設(shè)備集成箱。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0029]如圖1和圖2所示，本發(fā)明碾壓車行駛方向與作業(yè)部位高精度測(cè)定系統(tǒng)包括:衛(wèi)星信號(hào)接收天線1、北斗高精度接收機(jī)、正反向傳感器3、多個(gè)強(qiáng)磁鐵4、監(jiān)控端。其中，
[0030]衛(wèi)星信息接收天線I安裝在碾壓車司機(jī)操作室的頂部，用于接收北斗衛(wèi)星信號(hào)，并通過(guò)饋線將信號(hào)傳遞給北斗高精度接收機(jī)，為保證定位效果，天線接收面各個(gè)方向應(yīng)不受遮擋。
[0031]北斗高精度接收機(jī)是一套實(shí)時(shí)RTK系統(tǒng)，安裝在司機(jī)駕駛室內(nèi)的設(shè)備集成箱2內(nèi)，通過(guò)實(shí)時(shí)采集衛(wèi)星信息接收天線I接收的北斗衛(wèi)星信號(hào)，并與基準(zhǔn)站通訊，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)差分解算與定位，提供水平誤差I(lǐng)?2cm，高程誤差2?3cm的高精度定位數(shù)據(jù)，按I秒每次的頻率將定位坐標(biāo)提供給監(jiān)控端中的監(jiān)控分析程序。
[0032]正反向傳感器3包括設(shè)于碾壓車的碾輪軸上霍爾效應(yīng)傳感器，以及以碾輪軸對(duì)稱分布設(shè)置的多個(gè)強(qiáng)磁鐵?；魻栃?yīng)傳感器在無(wú)強(qiáng)磁場(chǎng)介入時(shí)，輸出電壓為O，當(dāng)一個(gè)強(qiáng)磁場(chǎng)從傳感器頭部近距離穿過(guò)時(shí)，根據(jù)不同的穿越方式，產(chǎn)生正負(fù)2個(gè)不同的電壓信號(hào)。當(dāng)碾輪正向或逆向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，磁鐵從一個(gè)方向或逆向近距離穿過(guò)傳感裝置，傳感裝置產(chǎn)生一個(gè)正(或負(fù))5V電壓信號(hào)，并連續(xù)保持20S，或直到出現(xiàn)一個(gè)相反的穿越動(dòng)作為止。
[0033]本發(fā)明還包括正反轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)采集器，本實(shí)施例所用正反數(shù)據(jù)采集器為電壓采集器，用于根據(jù)設(shè)定的頻率采集正反向傳感器提供的電壓信號(hào)，提供給監(jiān)控分析程序進(jìn)行分析。
[0034]監(jiān)控程序獲取北斗高精度定位接收機(jī)提供的位置信號(hào)及正反轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)采集器的狀態(tài)信號(hào)；并根據(jù)天線架設(shè)的相對(duì)位置(相對(duì)碾輪底部的高度、距離碾輪的水平距離)，分析得出碾輪的實(shí)際作用部位的空間位置，進(jìn)而精確分析得出碾壓施工的軌跡、速度、遍數(shù)及層厚分布等。
[0035]如圖3和圖4所示，本發(fā)明通過(guò)碾壓車行駛方向與作業(yè)部位高精度測(cè)定系統(tǒng)計(jì)算碾輪相對(duì)位置的過(guò)程如下:
[0036]根據(jù)北斗高精度接收機(jī)接收的系列定位點(diǎn)，形成系列軌跡點(diǎn)，并確定設(shè)備的軌跡線及設(shè)備的行駛方向。
[0037]根據(jù)正反轉(zhuǎn)傳感器獲取設(shè)備當(dāng)前為前進(jìn)作業(yè)還是后退作業(yè)狀態(tài)。
[0038]設(shè)備碾輪的垂直坐標(biāo)，直接根據(jù)采集的高程坐標(biāo)減去天線的安裝高度Dy來(lái)計(jì)算；
[0039]如果設(shè)備前進(jìn)，則碾輪的平面坐標(biāo)為沿著行駛方向偏移一個(gè)距離Dx ;如果設(shè)備為后退，則碾輪的平面坐標(biāo)為沿著行駛方向的反向偏移一個(gè)距離Dx。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種碾壓車行駛方向與作業(yè)部位高精度測(cè)定系統(tǒng)，其特征在于，包括: 衛(wèi)星信號(hào)接收天線，設(shè)于碾壓車司機(jī)操作室的頂部，用于接收北斗衛(wèi)星信號(hào)； 北斗高精度接收機(jī)，設(shè)于碾壓車司機(jī)操作室內(nèi)的設(shè)備集成箱內(nèi)，用于根據(jù)所述北斗衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)差分解算與定位； 正反向傳感裝置，包括設(shè)于碾壓車的碾輪軸上霍爾效應(yīng)傳感器，以及以所述碾輪軸對(duì)稱分布設(shè)置的多個(gè)強(qiáng)磁鐵；以及 監(jiān)控終端，用于根據(jù)所述北斗高精度定位接收機(jī)提供的定位信號(hào)、所述正反向傳感裝置獲得的感應(yīng)信號(hào)和所述衛(wèi)星信號(hào)接收天線架設(shè)的相對(duì)位置，判斷出碾輪的實(shí)際作用部位的空間位置和碾壓車行駛方向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述碾壓車行駛方向與作業(yè)部位高精度測(cè)定系統(tǒng)，其特征在于還包括: 正反轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)采集器，用于根據(jù)設(shè)定的頻率采集所述正反向傳感器提供的電壓信號(hào)，并將所述電壓信號(hào)傳輸至監(jiān)控終端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述碾壓車行駛方向與作業(yè)部位高精度測(cè)定系統(tǒng)，其特征在于:所述強(qiáng)磁鐵為4-6個(gè)。
4.一種碾壓車行駛方向與作業(yè)部位高精度測(cè)定方法，其特征在于，包括: 通過(guò)設(shè)于碾壓車司機(jī)操作室頂部的衛(wèi)星信號(hào)接收天線接收北斗衛(wèi)星信號(hào)； 設(shè)于碾壓車司機(jī)操作室內(nèi)的設(shè)備集成箱內(nèi)的北斗高精度接收機(jī)根據(jù)所述北斗衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)差分解算與定位得到定位信號(hào)； 當(dāng)碾壓車行駛時(shí)，設(shè)于碾壓車碾輪上的多個(gè)強(qiáng)磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)穿過(guò)設(shè)于碾壓車碾輪軸上的正反向傳感器，使得正反向傳感器產(chǎn)生正/反向的電壓信號(hào)； 監(jiān)控端根據(jù)所述定位信號(hào)、正/反向的電壓信號(hào)和所述衛(wèi)星信號(hào)接收天線架設(shè)的相對(duì)位置，判斷出碾輪的實(shí)際作用部位的空間位置和碾壓車行駛方向。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種碾壓車行駛方向與作業(yè)部位高精度測(cè)定系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括衛(wèi)星信號(hào)接收天線，設(shè)于碾壓車司機(jī)操作室的頂部；北斗高精度接收機(jī)，設(shè)于碾壓車司機(jī)操作室內(nèi)的設(shè)備集成箱內(nèi)；正反向傳感裝置，包括設(shè)于碾壓車的碾輪軸上霍爾效應(yīng)傳感器和以所述碾輪軸對(duì)稱分布設(shè)置的多個(gè)強(qiáng)磁鐵；以及監(jiān)控終端，用于根據(jù)所述北斗高精度定位接收機(jī)提供的定位信號(hào)、所述正反向傳感裝置獲得的感應(yīng)信號(hào)和所述衛(wèi)星信號(hào)接收天線架設(shè)的相對(duì)位置，判斷出碾輪的實(shí)際作用部位的空間位置和碾壓車行駛方向。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、適用性強(qiáng)、精度高、成本低，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的施工質(zhì)量監(jiān)控與分析。
【IPC分類】G01S19-45
【公開(kāi)號(hào)】CN104777500
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510193353
【發(fā)明人】林恩德, 戴洪義, 李恒
【申請(qǐng)人】武漢英思工程科技股份有限公司
【公開(kāi)日】2015年7月15日
【申請(qǐng)日】2015年4月22日