一種公路信息化智能注漿系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種公路信息化智能注漿系統(tǒng)，包括活動(dòng)測試箱、密度傳感器、注漿量傳感器、壓力傳感器、無線遠(yuǎn)傳模塊、管道、蓄電池、線路板、控制裝置和內(nèi)設(shè)無線模塊的電源控制端。本實(shí)用新型的技術(shù)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(gè)活動(dòng)測試箱內(nèi)，并根據(jù)對(duì)漿液實(shí)測參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，依據(jù)設(shè)定的注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)結(jié)束注漿，解決了目前以人工目測和經(jīng)驗(yàn)判定是否結(jié)束注漿的問題；同時(shí)該系統(tǒng)采用無線傳輸模式，全部設(shè)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(tái)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(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種公路信息化智能注漿系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]截至2011年底，湖南省高速公路通車總里程達(dá)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?yán)锍虒⑦_(dá)到6000公里以上，湖南省高速公路大養(yǎng)護(hù)格局將基本形成。如何提高高速公路養(yǎng)護(hù)水平是成為我省高速公路養(yǎng)護(hù)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(hù)經(jīng)費(fèi)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(zhì)量及實(shí)現(xiàn)注漿施工精細(xì)化管理的意義重大。
[0003]目前實(shí)際施工中的注漿工藝存在以下幾點(diǎn)問題:
[0004](I)注漿過程中漿液配比控制不嚴(yán)，基本是以人工經(jīng)驗(yàn)為主，無法將注漿材料的水灰比維持在一個(gè)確定的水平。而水灰比過高，將導(dǎo)致漿液過稀，使其凝結(jié)時(shí)間延長，且后期強(qiáng)度過低；水灰比過低，將導(dǎo)致漿液過稠，會(huì)影響漿液的流動(dòng)性，同時(shí)使得漿液凝結(jié)時(shí)間縮短，對(duì)注漿設(shè)備及壓漿效果均有影響。這個(gè)問題使得施工前通過試驗(yàn)論證的施工配合比無法得到有效的實(shí)施。
[0005](2)注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)控制不嚴(yán)，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(yàn)，若在達(dá)到設(shè)計(jì)注漿壓力前停止，則說明注漿進(jìn)行程度未達(dá)標(biāo)；若在停止注漿時(shí)壓力已超過設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，則極易導(dǎo)致爆管，同時(shí)導(dǎo)致材料的浪費(fèi)。
[0006](3)注漿量的確定缺乏嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)及監(jiān)督。由于注漿加固是一項(xiàng)隱蔽工程，不能準(zhǔn)確定量，常有施工單位投機(jī)取巧，虛報(bào)注漿量，漫天要價(jià)。
[0007]以上幾點(diǎn)問題，導(dǎo)致了目前注漿行業(yè)及施工的混亂，隨著標(biāo)準(zhǔn)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(xiàng)注漿指標(biāo)得到量化，然后進(jìn)行信息化控制是整個(gè)行業(yè)面臨的重大課題。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0008]為了解決目前注漿行業(yè)及施工難以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種能起到規(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(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是，一種公路信息化智能注漿系統(tǒng)，包括活動(dòng)測試箱、密度傳感器、注漿量傳感器、壓力傳感器、無線遠(yuǎn)傳模塊、管道、蓄電池、線路板、控制裝置和內(nèi)設(shè)無線模塊的電源控制端，所述的活動(dòng)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(shè)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(dòng)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(yuǎn)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(yuǎn)傳模塊，所述的蓄電池固定于活動(dòng)測試箱內(nèi)并為各傳感器和無線遠(yuǎn)傳模塊提供電源，無線遠(yuǎn)傳模塊與控制裝置無線通信連接，所述的電源控制端設(shè)置于外部注漿設(shè)備的電源端處并控制外部注漿設(shè)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(dòng)測試箱的外側(cè)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(dòng)測試箱的外側(cè)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(yuǎn)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(gè)用于外部注漿管道的管道接頭，所述的兩個(gè)管道接頭分別設(shè)置于管道在活動(dòng)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(dòng)測試箱的底部設(shè)有4個(gè)帶制動(dòng)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(dòng)控制裝置。
[0016]本實(shí)用新型的技術(shù)效果在于，保證注漿施工的監(jiān)管體系，實(shí)時(shí)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(shí)現(xiàn)對(duì)施工過程的監(jiān)管，保證施工質(zhì)量，同時(shí)為工程計(jì)量提供了依據(jù)。本系統(tǒng)安裝快捷、操作簡便、測試準(zhǔn)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(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2為本實(shí)用新型控制原理圖；
[0020]其中，I為活動(dòng)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(yuǎn)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(shí)施方式】
[0021]參見圖1，本實(shí)施例包括活動(dòng)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(yuǎn)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(dòng)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(gè)帶制動(dòng)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(jìn)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(jié)。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(jìn)行密封。注漿量傳感器3采用焊接加螺栓形式連結(jié)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(gè)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(jìn)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(dòng)焊接于活動(dòng)測試箱I側(cè)面，可收起。各傳感器采集之?dāng)?shù)據(jù)均通過所布線路傳輸至無線遠(yuǎn)傳模塊6，無線遠(yuǎn)傳模塊6繼而通過組建網(wǎng)絡(luò)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(jìn)行處理進(jìn)一步顯示。整個(gè)活動(dòng)測試箱I內(nèi)的電力均由固定于活動(dòng)測試箱I內(nèi)部底面的蓄電池10提供。無線遠(yuǎn)傳模塊6固定在線路板12上，線路板12焊接于活動(dòng)測試箱I的內(nèi)部背面。整個(gè)連通的管道通過管道出入口處的兩個(gè)螺栓固定于活動(dòng)測試箱I內(nèi)部。活動(dòng)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(gè)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(shí)壓力傳感器采集漿壓數(shù)據(jù)，流經(jīng)水平段時(shí)注漿量傳感器3采集注漿量數(shù)據(jù)，流經(jīng)出漿段時(shí)密度傳感器4采集數(shù)據(jù)，同時(shí)激光測距傳感器5采集水泥板位移數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)注漿過程的中各項(xiàng)指標(biāo)的采集。管道接頭16用于將原有注漿設(shè)備的管道與活動(dòng)測試箱I進(jìn)行連結(jié)。
[0022]本實(shí)用新型通過活動(dòng)測試箱1、控制裝置、電源繼電器控制端三部分，能夠?qū)崟r(shí)檢測壓力、水灰比、注漿量、地表位移數(shù)據(jù)，結(jié)合施工標(biāo)準(zhǔn)的要求，通過電源繼電器實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)注漿設(shè)備的控制，對(duì)注漿質(zhì)量實(shí)現(xiàn)合理的量化控制。
[0023]活動(dòng)測試箱內(nèi)的管道，采用豎直方向上的U型管設(shè)計(jì)，分別將密度傳感器2設(shè)置于管道的入漿段7上、注漿量傳感器3設(shè)置于水平段8上、壓力傳感器4設(shè)置在管道的出漿段上，以確保各個(gè)傳感器的測量精度。管道外徑為45mm，管壁厚為3mm。
[0024]本實(shí)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(shí)根據(jù)注漿量傳感器3安裝要求將注漿量計(jì)安裝于活動(dòng)測試箱I底部，以保證測量介質(zhì)充滿管道，同時(shí)由于漿液在經(jīng)過管道轉(zhuǎn)角彎管處時(shí)，液體的流速會(huì)因轉(zhuǎn)角的影響而發(fā)生變化，為保證漿液通過注漿量計(jì)時(shí)漿液流速穩(wěn)定且漿液均勻，故管道在轉(zhuǎn)角后到達(dá)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(yīng)為450mm以上，以及流經(jīng)注漿量傳感器后到達(dá)轉(zhuǎn)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(jié)果將存在較大誤差。
[0025]本實(shí)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0?5MPa壓力變送器，采用凸面結(jié)構(gòu)，保證大面積接觸液體，并防止測壓孔堵塞。
[0026]本實(shí)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(zhì)密度3kg/L，盡可能控制設(shè)備整體體積，選用測量距離500mm、量程0?20kpa差壓變送器測試漿液密度，主體固定在線路板12處，兩個(gè)傳感端按照間距0.5m嵌入管道內(nèi)，選擇介質(zhì)由下至上的豎直管段14安裝，并且靠活動(dòng)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(shí)施例采用的激光測距儀5，測量精度達(dá)到1mm，測量范圍為O~3m，采用伸縮結(jié)構(gòu)，使用時(shí)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(dòng)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(shí)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(shí)施例采用的無線遠(yuǎn)傳設(shè)備6，采用wifi傳輸，將整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)四個(gè)傳感器的模擬量信號(hào)以及電源控制的開關(guān)信號(hào)同步，可就地使用平板電腦、筆記本電腦等設(shè)備進(jìn)行采集及控制。
[0029]本實(shí)施例采用的活動(dòng)測試箱1，底部安裝四個(gè)帶腳踏式制動(dòng)裝置的萬向輪，以確保壓漿過程中儀器的穩(wěn)定。
[0030]本實(shí)施例采用的電源控制端為電源繼電器，并集成無線遠(yuǎn)傳模塊，設(shè)置在注漿設(shè)備與電源之間，通過控制平臺(tái)無線傳輸?shù)男盘?hào)對(duì)電源的接通與否實(shí)行控制，無需人工手動(dòng)操作。
[0031]本實(shí)施例采用的控制裝置13，配備對(duì)應(yīng)的加密電子狗設(shè)備，所述的電子狗為外置USB密鑰形式，使用時(shí)插入控制裝置的USB接頭，即可解除對(duì)系統(tǒng)的鎖定，未插入則系統(tǒng)無法正常運(yùn)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(dǎo)致的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。在實(shí)時(shí)檢測各項(xiàng)數(shù)據(jù)后，按照時(shí)間及注漿孔號(hào)生成數(shù)據(jù)文件，可使用本系統(tǒng)研發(fā)的相關(guān)的軟件進(jìn)行轉(zhuǎn)譯，得出相應(yīng)的數(shù)據(jù)表及曲線，便于此后的查閱。
[0032]本實(shí)施例采用的管道接頭16，采用快速對(duì)接設(shè)計(jì)，設(shè)置兩個(gè)卡子，卡子為不規(guī)則形狀凸榫形式的可180°旋轉(zhuǎn)固定卡子。使用時(shí)先將外部注漿設(shè)備的軟管固定于管道接頭外偵U，再將管道接頭內(nèi)側(cè)嵌入活動(dòng)測試箱進(jìn)(出)漿口，最后將管道接頭的兩個(gè)固定卡子卡好即可可將注漿用軟管快速與活動(dòng)測試箱連結(jié)。
[0033]在實(shí)際使用時(shí)，本實(shí)用新型針對(duì)注漿施工進(jìn)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(shí)作為信息化控制指標(biāo)。
[0034]( I)注漿壓力。注漿壓力是注漿工藝的重要控制指標(biāo)，壓力的大小決定注漿進(jìn)展徹底與否，此外經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)注漿壓力在穩(wěn)定一點(diǎn)時(shí)間后出現(xiàn)陡增情況時(shí)，可認(rèn)為注漿已經(jīng)飽和，在本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，正是以此作為停止注漿的控制指標(biāo)之一，以起到保證注漿效果且合理節(jié)省材料的目的。本實(shí)用新型采用的注漿壓力傳感器型號(hào)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(jì)量指標(biāo)，通過此項(xiàng)數(shù)據(jù)的獲取能夠?yàn)樽罱K的工程結(jié)算提供可靠依據(jù)，將從根本上改變當(dāng)前注漿行業(yè)工程量計(jì)算無序的狀況。同時(shí)經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，在當(dāng)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(shí)繼續(xù)注漿將起不到應(yīng)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(duì)注漿量，本實(shí)用新型中采用WJDC-DN40型號(hào)的流量傳感器。
[0036](3)水灰比。水灰比是注漿材料質(zhì)量的重要參數(shù)之一，對(duì)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(zhì)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(duì)水灰比的測量，本實(shí)用新型中采用WJ-5202差壓式密度計(jì)，得到密度之后，再通過相應(yīng)的公式進(jìn)行換算，得到漿液水灰比，公式如下所示:
【權(quán)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(dòng)測試箱、密度傳感器、注漿量傳感器、壓力傳感器、無線遠(yuǎn)傳模塊、管道、蓄電池、線路板、控制裝置和內(nèi)設(shè)無線模塊的電源控制端，所述的活動(dòng)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(shè)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(dòng)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(yuǎn)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(yuǎn)傳模塊，所述的蓄電池固定于活動(dòng)測試箱內(nèi)并為各傳感器和無線遠(yuǎn)傳模塊提供電源，無線遠(yuǎn)傳模塊與控制裝置無線通信連接，所述的電源控制端設(shè)置于外部注漿設(shè)備的電源端處并控制外部注漿設(shè)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(quán)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(dòng)測試箱的外側(cè)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(dòng)測試箱的外側(cè)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(yuǎn)傳模塊，蓄電池為激光測距傳感器提供電源。
3.根據(jù)權(quán)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(gè)用于外部注漿管道的管道接頭，所述的兩個(gè)管道接頭分別設(shè)置于管道在活動(dòng)測試箱的出入端口上。
4.根據(jù)權(quán)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(dòng)測試箱的底部設(shè)有4個(gè)帶制動(dòng)裝置的萬向輪。
5.根據(jù)權(quán)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(quán)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(quán)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(dòng)控制裝置。
【文檔編號(hào)】E01C23/10GK203569466SQ201320615601
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年10月1日 優(yōu)先權(quán)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, 馮小雨 申請人:曾勝, 李文, 趙健, 李振存, 鄒金鋒, 段杰, 馮小雨