平倉機實時監測定位系統及方法
【專利摘要】本發明涉及平倉機實時監測定位系統及方法，包括平倉機，平倉機具有履帶和推鏟，在平倉機的外表面上間隔設有定向天線和定位天線，在平倉機的推鏟與車體連接的液壓桿上設置有角度傳感器，所述的定向天線、定位天線和角度傳感器均與設于平倉機上的主機連接，所述主機通過無線方式與遠程服務器和定位基站連接。定向天線和定位天線可以通過支架固定安裝在平倉機上。本發明能夠實時獲得平倉機的精確三維坐標、平倉攤鋪工作范圍及攤鋪后混凝土厚度，并且對平倉機進行實時監測定位。同時檢測的數據還能夠作為平倉機施工行為監控解決方案的基礎，輔助施工管理人員控制混凝土平倉攤鋪施工質量，避免出現“以振代平”等不規范施工行為的發生。
【專利說明】平倉機實時監測定位系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及用于水利工程混凝土工程澆筑施工質量控制的系統，具體的講是平倉機實時監測定位系統及方法。
【背景技術】
[0002]平倉機是混凝土澆筑施工過程中為控制混凝土攤鋪均勻、坯層厚度達標，采用的將卸在倉面內的混凝土堆推平的一種施工機械。混凝土平倉攤鋪是混凝土澆筑的關鍵工藝，是后續振搗工序實施效果的重要影響因素。施工中采用平倉機進行平倉攤鋪施工，平倉機的施工過程直接關系到平倉攤鋪的質量，對混凝土澆筑施工質量有重要影響，施工規范中明確要求必須平倉后再振搗。
[0003]目前施工現場平倉機施工管理粗放，不規范的施工往往帶來料堆頂部振搗插入深度不夠而與下一層不能良好搭接出現局部冷縫、大部分混凝土過振而帶來骨料分離等嚴重影響混凝土澆筑施工質量的問題。同時，平倉機操作人員水平良莠不齊，難以保證平倉效果，混凝土厚薄不均，給混凝土澆筑施工質量帶來隱患。這已成為混凝土澆筑施工質量控制的通病，需要采用精細化、智能化的技術手段和設備有效的監測和控制平倉機的施工行為，以輔助施工管理人員有效控制平倉施工工藝質量。
[0004]在平倉機平倉攤鋪施工質量控制中，通過對平倉機進行精確定位是平倉攤鋪質量監控解決方案的基礎和前提。在實際對平倉機進行定位的過程中，需要考慮定位技術方案、定位傳感設備的安裝、定位坐標的解算等實施細節，確保定位結果精確可靠。
[0005]現有技術中主要依靠旁站監理通過旁站觀察判斷混凝土平倉的過程，對平倉機的位置判定采用參照倉面內相對固定物體目測距離的方式，定位精度低，且難以全程、連續監督平倉過程，容易出現平倉攤鋪不均、攤鋪厚度超標的現象；且對平倉機定位過程以定性為主，受個人主觀因素影響明顯，缺乏準確的數據支撐。若施工過程中平倉攤鋪不均、攤鋪厚度超標，難以準確的識別和實時糾正偏差，將后續振搗工藝造成影響，導致出現過振\漏振等現象。這不利于平倉施工質量的管理，難以有效的保證混凝土澆筑施工質量。

【發明內容】

[0006]本發明提供了一種平倉機實時監測定位系統及方法，實時獲得平倉機的精確三維坐標、平倉攤鋪工作范圍及攤鋪后混凝土厚度，對平倉機進行實時監測定位。
[0007]本發明平倉機實時監測定位系統，包括平倉機，平倉機具有履帶和推鏟，在平倉機的外表面上間隔設有定向天線和定位天線，在平倉機的推鏟與車體連接的液壓桿上設置有角度傳感器，所述的定向天線、定位天線和角度傳感器均與設于平倉機上的主機連接，所述主機通過無線方式與遠程服務器和定位基站連接。定向天線和定位天線可以通過支架固定安裝在平倉機上。
[0008]優選的，所述的定向天線和定位天線間隔設于平倉機的駕駛室頂面，以確保定位精準，兩個天線的布置位置應當是有利于衛星信號的接收、避免信號干擾。[0009]優選的，定向天線和定位天線的間距至少I米，以減小信號間的干擾。
[0010]具體的，定向天線、定位天線和角度傳感器均通過線纜與主機連接，通過有線方式連接，有利于保證信號傳輸的穩定性。
[0011]本發明還提供了一種用于上述系統的平倉機實時監測定位方法，包括:
[0012]a.通過設于推鏟與車體連接的液壓桿上的角度傳感器獲得推鏟連接液壓桿與水平方向的夾角；
[0013]b.根據衛星定位信號獲得定位天線處的實時三維坐標，通過計算得到定位-定向天線連線與正北方向水平夾角和平倉機的運動速度；
[0014]c.通過所述的實時三維坐標、推鏟連接液壓桿與水平方向的夾角、定位-定向天線連線與正北方向水平夾角，以及定位天線至推鏟底部的豎直距離、定向天線至推鏟底部的水平距離、定位天線至履帶底部的豎直距離和推鏟連接液壓桿的長度，計算出推鏟底部中軸線處的三維坐標位置和履帶的底部高程；
[0015]d.根據所述的推鏟底部中軸線處的三維坐標位置和履帶的底部高程，實時獲得推鏟已工作的平面的范圍及高程，再結合前一層振搗后的高程數據計算得到平倉攤鋪厚度。
[0016]進一步的,步驟b中，如果得到的平倉機運動速度< 0.lkm/h,判定為平倉機未平倉攤鋪施工。
[0017]具體的，步驟d中，當平倉機在平倉攤鋪施工時，取所述推鏟底部中軸線處三維坐標的縱深軸值和所述履帶的底部高程比較后的小值作為平倉機攤鋪高程，并通過推鏟底部中軸線處的平面坐標、攤鋪高程和推鏟的三維形體數據，實時獲得所述的推鏟已工作的平面的范圍及高程。
[0018]本發明平倉機實時監測定位系統及方法，能夠實時獲得平倉機的精確三維坐標、平倉攤鋪工作范圍及攤鋪后混凝土厚度，并且對平倉機進行實時監測定位。同時檢測的數據還能夠作為平倉機施工行為監控解決方案的基礎，輔助施工管理人員控制混凝土平倉攤鋪施工質量，避免出現“以振代平”等不規范施工行為的發生。
[0019]以下結合實施例的【具體實施方式】，對本發明的上述內容再作進一步的詳細說明。但不應將此理解為本發明上述主題的范圍僅限于以下的實施例。在不脫離本發明上述技術思想情況下，根據本領域普通技術知識和慣用手段做出的各種替換或變更，均應包括在本發明的范圍內。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發明平倉機實時監測定位系統的示意圖。
【具體實施方式】
[0021 ] 如圖1所示本發明的平倉機實時監測定位系統，包括平倉機，平倉機具有履帶7和推鏟8，在平倉機的駕駛室頂面間隔設有定向天線3和定位天線4，并且定向天線3和定位天線4的間距至少I米。在平倉機的推鏟8與車體連接的液壓桿上設置有角度傳感器1，所述的定向天線3、定位天線4和角度傳感器I均通過線纜與設于平倉機上的主機2連接。所述主機2通過無線方式與遠程服務器6和定位基站5連接。
[0022]在對平倉機實時檢測時，首先通過設于推鏟8與車體連接的液壓桿上的角度傳感器I獲得推鏟8連接液壓桿與水平方向的夾角α，推鏟8放平、推鏟8連接液壓桿與水平方向夾角α為零；
[0023]通過定位基站5，采用GPS或北斗差分定位技術獲得定位天線4處的實時三維坐標P(X，y，z)，通過計算得到定位-定向天線連線與正北方向水平夾角β和平倉機的運動速度
V ；
[0024]主機2通過無線方式將所述的實時三維坐標P (X，y, ζ)、推鏟8連接液壓桿與水平方向的夾角α、定位-定向天線連線與正北方向水平夾角β，以及定位天線4至推鏟8底部的豎直距離a、定向天線3至推鏟8底部的水平距離b、定位天線4至履帶7底部的豎直距離c和推鏟8連接液壓桿的長度d均發送到遠程服務器6中，計算出推鏟8底部中軸線處的三維坐標位置Q(xl，yl, zl)和履帶7的底部高程；計算公式為:
[0025]xl = x+ (b — d + dX cos α ) X sin β
[0026]yl = y + (b — d + dX cos a ) X cos β
[0027]zl = z — a + dX sin a
[0028]z2 = z — c
[0029]當平倉機的運動速度V < 0.1 km/h時，判定為平倉機未平倉攤鋪施工。
[0030]當平倉機在平倉攤鋪施工時，取所述推鏟8底部中軸線處三維坐標的縱深軸Zl值和所述履帶7的底部高程z2比較后的小值作為平倉機攤鋪高程，并通過推鏟8底部中軸線處的平面坐標、攤鋪高程和推鏟8的三維形體數據，實時獲得所述的推鏟8已工作的平面的范圍及高程，再結合前一層振搗后的高程數據計算得到平倉攤鋪厚度。
【權利要求】
1.平倉機實時監測定位系統，包括平倉機，平倉機具有履帶(7)和推鏟(8)，其特征為:在平倉機的外表面上間隔設有定向天線(3)和定位天線(4)，在平倉機的推鏟(8)與車體連接的液壓桿上設置有角度傳感器(1)，所述的定向天線(3)、定位天線(4)和角度傳感器(I)均與設于平倉機上的主機(2)連接，所述主機(2)通過無線方式與遠程服務器(6)和定位基站(5)連接。
2.如權利要求1所述的平倉機實時監測定位系統，其特征為:所述的定向天線(3)和定位天線(4)間隔設于平倉機的駕駛室頂面。
3.如權利要求1所述的平倉機實時監測定位系統，其特征為:定向天線(3)和定位天線(4)的間距至少I米。
4.如權利要求1至3之一所述的平倉機實時監測定位系統，其特征為:定向天線(3)、定位天線(4)和角度傳感器(I)均通過線纜與主機(2)連接。
5.用于權利要求1所述系統的平倉機實時監測定位方法，其特征包括: a.通過設于推鏟(8)與車體連接的液壓桿上的角度傳感器(I)獲得推鏟(8 )連接液壓桿與水平方向的夾角； b.根據衛星定位信號獲得定位天線(4)處的實時三維坐標，通過計算得到定位-定向天線連線與正北方向水平夾角和平倉機的運動速度； c.通過所述的實時三維坐標、推伊(8)連接液壓桿與水平方向的夾角、定位-定向天線連線與正北方向水平夾角，以及定位天線(4)至推鏟(8)底部的豎直距離、定向天線(3)至推鏟(8 )底部的水平距離、定位天線(4 )至履帶(7 )底部的豎直距離和推鏟(8 )連接液壓桿的長度，計算出推鏟(8)底部中軸線處的三維坐標位置和履帶(7)的底部高程； d.根據所述的推鏟(8)底部中軸線處的三維坐標位置和履帶(7)的底部高程，實時獲得推鏟(8)已工作的平面的范圍及高程，再結合前一層振搗后的高程數據計算得到平倉攤鋪厚度。
6.如權利要求5所述的方法，其特征為:步驟b中，如果得到的平倉機運動速度(0.lkm/h，判定為平倉機未平倉攤鋪施工。
7.如權利要求5或6所述的方法，其特征為:步驟d中，當平倉機在平倉攤鋪施工時，取所述推鏟(8)底部中軸線處三維坐標的縱深軸值和所述履帶(7)的底部高程比較后的小值作為平倉機攤鋪高程，并通過推鏟(8)底部中軸線處的平面坐標、攤鋪高程和推鏟(8)的三維形體數據，實時獲得所述的推鏟(8)已工作的平面的范圍及高程。
【文檔編號】E02D15/02GK103669362SQ201310738113
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月27日 優先權日:2013年12月27日
【發明者】邱向東, 尹習雙, 劉金飛, 鐘桂良, 賴剛, 劉永亮 申請人:中國水電顧問集團成都勘測設計研究院有限公司