一種預應力張拉系統的制作方法
【專利摘要】一種預應力張拉系統，包括主控制器以及通過無線數傳模塊分別與主控制器無線連接的第一從控制器和第二從控制器，第一從控制器和第二從控制器均依次經過變頻器、變頻電機、液壓泵連接千斤頂，兩個千斤頂分別連接用于采集進油口壓力的壓力傳感器以及用于采集活塞位移量的位移傳感器；壓力傳感器和位移傳感器將采集信號傳輸至從控制器，經過從控制器發送至主控制器；主控制器通過GPRS無線網絡模塊與遠程監控中心數據傳輸，遠程監控中心具有中心服務器以及終端，終端通過Internet網絡與中心服務器連接。本發明主控制器比較兩個千斤頂采集數據并發送指令控制變頻電機使兩個千斤頂實現張拉同步，自動化程度高。
【專利說明】
一種預應力張拉系統
技術領域
[0001]本發明屬于自動化控制與通訊領域，具體涉及一種預應力張拉系統。
【背景技術】
[0002]隨著我國的橋梁建設進入飛速發展時期，橋梁的設計水平和施工工藝也不斷提升，橋梁施工正朝著復雜大跨度的方向發展，預應力混凝土橋梁發展迅速，預應力混凝土技術在公路、鐵路、橋梁等工程中也得到了普遍應用。預應力梁的生產是橋梁建設中的關鍵環節，預應力張拉技術作為一種被廣泛使用的技術，在預應力梁的生產過程中起到至關重要的作用。
[0003]在傳統的張拉過程中，油栗的壓力大小是操作工通過讀取壓力表上的數據來獲取的，同時操作工用鋼尺測量千斤頂的伸長量來確保維持在一定范圍內的張拉長度。這個傳統的張拉過程存在設備精度不夠、張拉控制精度不高、同步性差等諸多缺陷，同時對操作員在測量的精度、對時間的準確把握以及對張拉設備的操作熟練程度等方面都有著要求，張拉過程的各個運行環節都需要人工對其進行控制。
[0004]這種以人工操作為主的傳統張拉技術存在著大量的弊端:張拉設備的精確度遠不能達到橋梁建設的要求，人工操作因素和環境因素嚴重影響著測量壓力大小和張拉伸長度的過程，不能真正實現設備的同步控制，更加無法達到技術規范的高標準要求。因此，充分利用現代科學技術改進預應力張拉施工工藝，克服傳統工藝中存在的缺陷，提高張拉工藝的技術水平，是迫切需要解決的問題。

【發明內容】

[0005]本發明的目的在于針對上述現有技術中的問題，提供一種預應力張拉系統，能夠自動精確控制預應力張拉施工以及兩端同步張拉，實現對橋梁預應力張拉施工的實時監測和遠程監控，從而有效提高預應力張拉施工的質量和可靠性。
[0006]為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為:包括主控制器以及通過無線數傳模塊分別與主控制器無線連接的第一從控制器和第二從控制器，所述的第一從控制器和第二從控制器均依次經過變頻器、變頻電機、液壓栗連接千斤頂，兩個千斤頂分別連接用于采集進油口壓力的壓力傳感器以及用于采集活塞位移量的位移傳感器;所述的壓力傳感器和位移傳感器將采集信號傳輸至從控制器，經過從控制器發送至主控制器;主控制器比較兩個千斤頂采集數據并發送指令控制變頻電機使兩個千斤頂實現張拉同步;所述的主控制器通過GPRS無線網絡模塊與遠程監控中心進行數據傳輸，遠程監控中心具有用于存儲張拉數據的中心服務器以及能夠實時查詢中心服務器中張拉數據的終端，終端通過Internet網絡與中心服務器連接。
[0007]主控制器、第一從控制器和第二從控制器通過RS232接口分別與各自無線數傳模塊相連。
[0008]主控制器以及第一從控制器和第二從控制器均采用ARM嵌入式單片機作為核心模塊。
[0009]所述的位移傳感器均采用差動變壓式位移傳感器。
[0010]所述的壓力傳感器包括與第一千斤頂相連接的第一壓力傳感器以及與第二千斤頂相連接的第二壓力傳感器，位移傳感器包括與第一千斤頂相連接的第一位移傳感器以及與第二千斤頂相連接的第二位移傳感器;第一壓力傳感器和第二壓力傳感器分別通過電纜與第一從控制器和第二從控制器連接。
[0011]所述的主控制器內嵌有用于計算兩個變頻器輸出頻率調整量的PID控制器。
[0012]所述的GPRS無線網絡模塊包括與主控制器相連的GPRS-DTU模塊以及與中心服務器相連的GPRS無線網絡通信模塊，所述的GPRS-DTU模塊與GPRS無線網絡通信模塊之間通過GPRS或CDMA網絡無線連接。
[0013]所述的主控制器與GPRS-DTU模塊通過RS232接口連接。
[0014]所述的終端包括遠程監控電腦終端和手機終端，遠程監控電腦終端和手機終端分別通過Internet網絡與中心服務器連接。
[0015]與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果:壓力傳感器采用高精度高穩定性的電阻應變計并分別安裝于兩個千斤頂的進油口，位移傳感器則分別固定在兩個千斤頂上負責采集活塞的位移量，本發明通過將任一張拉設備壓力傳感器采集到的壓力同另一張拉設備壓力傳感器采集到的壓力做差，并將得到的偏差作為張拉設備的補償信號，當兩個張拉設備的同步性誤差超過指定范圍時，主控制器發送指令控制變頻電機驅動至各自指定的位置，以實現自動精確控制兩端同步張拉，使同步性誤差降低至指定范圍內。本發明的主控制器通過無線數傳模塊分別與第一從控制器和第二從控制器進行通信，主控制器將采集到的張拉力和鋼絞線伸長值數據通過GPRS無線網絡傳輸到遠程監控中心，遠程監控中心的中心服務器將張拉數據存儲起來，各級管理人員能夠通過Internet網絡在終端登錄服務器網站平臺，查詢預應力張拉施工信息，全面掌控整個張拉施工過程。本發明的自動化程度高，能夠自動精確地控制預應力張拉施工以及兩端的同步張拉，能夠對預應力張拉施工過程的張拉力和鋼絞線實際伸長量進行實時監控，解決張拉施工操作、質量安全控制等問題，提高掌握預應力施工現場情況的時效性和準確性，使預應力張拉施工的信息能夠共享互通，有效地提升了預應力張拉施工的質量、工作效率和管理效能。同時本發明同步性能好，也適用于兩臺以上張拉設備的同步張拉施工，其中任一張拉設備受到干擾而發生變化時，另外的張拉設備的控制器也會收到波動信息，繼而調整變頻器的工作頻率，實現同步張拉。
【附圖說明】
[0016]圖1本發明的整體結構框圖；
[0017]圖2本發明的控制原理框圖；
[0018]附圖中:1.主控制器;2.第一從控制器;3.第二從控制器;4.第一變頻器;5.第二變頻器;6.第一變頻電機;7.第二變頻電機;8.第一液壓栗;9.第二液壓栗；10.第一千斤頂；
11.第二千斤頂；12.第一壓力傳感器;13.第二壓力傳感器;14.第一位移傳感器;15.第二位移傳感器；16.GPRS-DTU模塊；17.GPRS無線網絡通信模塊；18.中心服務器；19.遠程監控電腦終端;20.手機終端。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖對本發明做進一步的詳細說明。
[0020]參見圖1，本發明在結構上包括主控制器I以及通過無線數傳模塊分別與主控制器I無線連接的第一從控制器2和第二從控制器3，主控制器1、第一從控制器2和第二從控制器3通過RS232接口分別與各自的無線數傳模塊相連。第一從控制器2依次經第一變頻器4、第一變頻電機6以及第一液壓栗8連接第一千斤頂10，第二從控制器3依次經過第二變頻器5、第二變頻電機7以及第二液壓栗9連接第二千斤頂11，第一千斤頂10連接用于采集進油口壓力的第一壓力傳感器12以及用于采集活塞位移量的第一位移傳感器14，第二千斤頂11連接第二壓力傳感器13以及第二位移傳感器15。第一壓力傳感器12和第二壓力傳感器13分別通過電纜與第一從控制器2和第二從控制器3連接，壓力傳感器和位移傳感器將采集信號傳輸至從控制器，經從控制器發送至主控制器I;主控制器I比較兩個千斤頂采集數據并發送指令控制變頻電機使兩個千斤頂張拉同步。
[0021]主控制器I以及第一從控制器2和第二從控制器3均采用ARM嵌入式單片機作為核心模塊。壓力傳感器均采用高精度、高穩定性的電阻應變計，位移傳感器均采用差動變壓式位移傳感器。主控制器I內嵌有用于計算兩個變頻器輸出頻率調整量的PID控制器。
[0022]主控制器I通過GPRS無線網絡模塊與遠程監控中心進行數據傳輸，GPRS無線網絡模塊包括與主控制器I相連的GPRS-DTU模塊16以及與中心服務器18相連的GPRS無線網絡通信模塊17，其中GPRS-DTU模塊16與GPRS無線網絡通信模塊17之間通過GPRS或CDMA網絡無線連接。遠程監控中心具有用于存儲張拉數據的中心服務器18以及能夠實時查詢中心服務器18中張拉數據的遠程監控電腦終端19和手機終端20，中心服務器將張拉數據存儲在SQLServer數據庫中。遠程監控電腦終端19和手機終端20分別通過Internet網絡與中心服務器18連接。主控制器I與GPRS-DTU模塊16通過RS232接口連接。各級管理人員通過Internet在遠程監控電腦終端和手機終端用各自的用戶名密碼登錄服務器網站平臺，查詢預應力張拉施工信息，實時掌控整個張拉施工過程。
[0023]參見圖2，本發明的控制原理為:將任一張拉設備壓力傳感器采集的壓力同另一張拉設備壓力傳感器采集的壓力做差，將得到的偏差作為該張拉設備的補償信號；當第一張拉設備和第二張拉設備的同步性誤差超過指定范圍時，第一張拉設備啟動第一 PID控制器來計算第一變頻器4需要調整的輸出頻率，第二張拉設備啟動第二 PID控制器計算第二變頻器5需要調整的輸出頻率，第一 PID控制器和第二 PID控制器完成計算后，分別控制第一變頻電機6和第二變頻電機7驅動至各自指定的轉速位置，以實現自動精確控制兩端同步張拉的目的，使同步性誤差降低至指定范圍內。
[0024]本發明的工作過程為:首先將設備安裝調整到位，輸入重要參數至主控制器I后，主控制器I通過無線數傳模塊向第一從控制器2和第二從控制器3發送控制指令，第一張拉設備和第二張拉設備同時啟動，開始進行同步張拉施工，第一從控制器2通過控制第一變頻器4的輸出頻率控制第一變頻電機6的轉速，繼而控制第一液壓栗8的輸出流量來驅動第一千斤頂1的張拉施工，第二從控制器3通過控制第二變頻器5的輸出頻率來控制第二變頻電機7的轉速，繼而控制第二液壓栗9的輸出流量來驅動第二千斤頂11的張拉施工，第一張拉設備通過第一壓力傳感器12和第一位移傳感器14采集的張拉力和鋼絞線伸長值數據反饋給第一從控制器2，第二張拉設備通過第二壓力傳感器13和第二位移傳感器15采集的張拉力和鋼絞線伸長值數據反饋給第二從控制器3，第一從控制器2和第二從控制器3將張拉力和鋼絞線伸長值數據通過無線數傳模塊實時傳送給主控制器I，主控制器I對這些數據進行分析判斷，然后通過無線數傳模塊發出指令給第一從控制器2和第二從控制器3分別對第一變頻器4和第二變頻器5的工作頻率進行實時調整，繼而對第一變頻電機6和第二變頻電機7的轉速進行高精確度實時調控，實時精確控制張拉力與加載速度，在預應力張拉施工完成后，主控制器I立即將張拉力和鋼絞線伸長值數據通過RS232接口傳輸至GPRS-DTU模塊16，再通過GPRS無線網絡傳送至遠程監控中心的中心服務器18，中心服務器18將數據存儲在SQL Server數據庫中，各級管理人員通過Internet在遠程監控電腦終端19和手機終端20用各自的用戶名密碼登錄服務器網站平臺，能夠查詢預應力張拉施工信息。
【主權項】
1.一種預應力張拉系統，其特征在于:包括主控制器(I)以及通過無線數傳模塊分別與主控制器(I)無線連接的第一從控制器(2)和第二從控制器(3)，所述的第一從控制器(2)和第二從控制器(3)均依次經過變頻器、變頻電機、液壓栗連接千斤頂，兩個千斤頂分別連接用于采集進油口壓力的壓力傳感器以及用于采集活塞位移量的位移傳感器;所述的壓力傳感器和位移傳感器將采集信號傳輸至從控制器，經過從控制器發送至主控制器(I);主控制器(I)比較兩個千斤頂采集數據并發送指令控制變頻電機使兩個千斤頂實現張拉同步;所述的主控制器(I)通過GPRS無線網絡模塊與遠程監控中心進行數據傳輸，遠程監控中心具有用于存儲張拉數據的中心服務器(18)以及能夠實時查詢中心服務器(18)中張拉數據的終端，終端通過Internet網絡與中心服務器(18)連接。2.根據權利要求1所述的預應力張拉系統，其特征在于:所述的主控制器(I)以及第一從控制器(2)和第二從控制器(3)通過RS232接口分別與各自的無線數傳模塊相連。3.根據權利要求1所述的預應力張拉系統，其特征在于:所述的主控制器(I)以及第一從控制器(2)和第二從控制器(3)均采用ARM嵌入式單片機作為核心模塊。4.根據權利要求1所述的預應力張拉系統，其特征在于:所述的位移傳感器均采用差動變壓式位移傳感器。5.根據權利要求1所述的預應力張拉系統，其特征在于:所述的壓力傳感器包括與第一千斤頂(10)相連接的第一壓力傳感器(12)以及與第二千斤頂(11)相連接的第二壓力傳感器(13)，位移傳感器包括與第一千斤頂(10)相連接的第一位移傳感器(14)以及與第二千斤頂(11)相連接的第二位移傳感器(15);第一壓力傳感器(12)和第二壓力傳感器(13)分別通過電纜與第一從控制器(2)和第二從控制器(3)連接。6.根據權利要求1所述的預應力張拉系統，其特征在于:所述的主控制器(I)內嵌有用于計算兩個變頻器輸出頻率調整量的PID控制器。7.根據權利要求1所述的預應力張拉系統，其特征在于:所述的GPRS無線網絡模塊包括與主控制器(I)相連的GPRS-DTU模塊(16)以及與中心服務器(18)相連的GPRS無線網絡通信模塊(17)，所述的GPRS-DTU模塊(16)與GPRS無線網絡通信模塊(17)之間通過GPRS或CDMA網絡無線連接。8.根據權利要求7所述的預應力張拉系統，其特征在于:所述的主控制器(I)與GPRS-DTU模塊(16)通過RS232接口連接。9.根據權利要求1所述的預應力張拉系統，其特征在于:所述的終端包括遠程監控電腦終端(19)和手機終端(20)，遠程監控電腦終端(19)和手機終端(20)分別通過Internet網絡與中心服務器(18)連接。
【文檔編號】E01D21/00GK105887683SQ201610222034
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月11日
【發明人】王海英, 邱喜華, 呂東源, 常肖, 阮祺, 梁鵬
【申請人】長安大學