一种数字化搅拌式机械加浆作业馈控方法技术

本发明专利技术公开了一种数字化搅拌式机械加浆作业馈控方法。采用包括行走机构、浆液流量控制系统、定位系统、控制平台构成的搅拌式机械实时定位加浆设备通过创建可视化系统，信息获取，作业控制，可视化馈控等完成加浆作业。本发明专利技术在满足工程设计与施工要求的各项物理力学指标条件下，依据变态混凝土加浆单方控制指标以及仓面施工状况，确定加浆作业工艺参数以及机械作业行走轨迹，保证加浆操作有序进行。基于浇筑体施工过程三维模型，对应导入现场获取的加浆过程几何位置、实时浆量数据，对加浆效果进行实时数字云图反馈和准确缺陷弥补控制，并能自动生成评价报表，确保实时加浆工艺质量，为搅拌式加浆信息化施工提出了一种标准作业和在线控制方法。

A Digital Feedback Control Method for Stirring Machinery Pulping Operation

The invention discloses a digital feeding control method for mechanical stirring operation. The real-time positioning and grouting equipment consisting of walking mechanism, slurry flow control system, positioning system and control platform is used to complete the grouting operation by creating visual system, information acquisition, operation control and visual feedback control. Under the condition of satisfying various physical and mechanical indexes of engineering design and construction, according to the single control index of abnormal concrete grouting and the construction condition of warehouse surface, the technological parameters of grouting operation and the trajectory of mechanical operation are determined to ensure the orderly operation of grouting. Based on the three-dimensional model of pouring body construction process, according to the geometric position and real-time slurry volume data acquired on site, real-time digital cloud image feedback and accurate defect remedy control are carried out for slurry adding effect, and evaluation report forms can be automatically generated to ensure the quality of real-time slurry adding process. A standard operation and online control method is proposed for the information construction of mixing slurry adding.

【技术实现步骤摘要】
一种数字化搅拌式机械加浆作业馈控方法
本专利技术涉及变态混凝土机械式加浆领域，具体地说是一种变态混凝土搅拌式机械加浆系统用于仓面数字化作业的在线馈控方法。
技术介绍
变态混凝土的形成是通过在碾压混凝土摊铺层掺入水泥浆，使之变成具有富浆流动性(类似常态混凝土性能)指标的可振捣混凝土。通过在低胶凝含量碾压混凝土内掺入水泥浆液，再用插入式振捣棒振捣密实，为坝体表面形成一种类常态混凝土防渗层。变态混凝土应用成功解决了异类混凝土结合部胶结和表层致密性等问题，保证了变态部位层面结合质量、坝面混凝土的密实性能和拆模后混凝土表观质量，简化了仓面的管理，加快了施工速度，使碾压混凝土通仓薄层连续上升的快速筑坝施工工艺得到了充分发挥。现行变态混凝土的浇筑有人工、机械两种方式。人工加浆即施工人员根据单方加浆情况以直接泼洒或者划分区域沟槽洒浆等方法完成加浆操作。该方法由于施工随意性大、加浆均匀性差、加浆量大、所需人员多等一系列问题，施工单位正竭力需求一种便捷式的机械加浆方式来完成相应加浆操作。各类机械插入式加浆手段，致力于解决人工加浆的各种问题、提高加浆施工效率，为碾压混混凝土中变态混凝土区域加浆提供了有效改进方法。在各种机械加浆方式中，搅拌式加浆由于其边搅拌边加浆的方式，保证了混凝土与浆液之间相互交融，加浆均匀效果显著得到提高。搅拌加浆下使得该区域变态混凝土的密实度变得更加松散，一方面提高了区域内外浆液扩散效果，另一方面改善了振捣密实效果。但已有搅拌加浆文献成果并未涉及如何对加浆工艺的加浆头运动形式、几何参数、加浆量控制参数设置方式、通讯及远端数字化显示与馈控模式内容等进行开发设计，因而尚未见基于搅拌式加浆工艺的数字标准化的高效加浆作业方法，以指导工程实践。中国专利申请201510747375.9公开了一种碾压混凝土精细搅拌加浆设备及方法，该设备由车身行走机构、液压动力系统、浆液自动控制供给系统、变幅分档搅拌轴系统、浆液流量控制系统、卫星精确定位系统、远端信息化监控平台组成。该加浆系统，利用旋转搅拌方式保证变态混凝土浆液渗透均匀，同时依靠定位与计量信息通讯反馈系统实现仓面加浆质量控制，监控加浆部位与加浆量是否满足要求，方便现场加浆管理。
技术实现思路
本专利技术根据现有技术的不足公开了一种数字化搅拌式机械加浆作业馈控方法。本专利技术目的是针对现有搅拌式机械加浆仓面操作规范与作业标准方法的缺失，特别是加浆操作流程无序、控制方法缺少参数化指标以及浆液加浆质量无法实时数字化反馈控制的现状，提出一种搅拌式机械加浆在线数字化高效馈控方法。本专利技术通过以下技术方案实现：一种数字化搅拌式机械加浆作业馈控方法，其特征在于：加浆作业采用包括行走机构、液压动力系统、浆液流量控制系统、定位系统、控制平台构成的搅拌式机械实时定位加浆设备进行加浆作业并实现图形量化加浆馈控，包括以下方法：创建可视化系统：通过BIM软件系统构建加浆作业施工对象的分层加浆区域三维实体空间模型图，设置仓面加浆量设计控制指标的允许范围，确定单方碾压混凝土加浆量上下线控制标准；信息获取：通过浆液流量控制系统获得加浆流量信息，通过定位系统获得加浆头三维坐标精确信息；通过有线或无线通讯模块传送获得的加浆流量信息和坐标精确信息并在匹配的三维实体空间模型中标记并显示；作业控制：加浆作业设计和控制，根据搅拌式机械加浆设备参数，确定加浆量、加浆压力、加浆头行进速度和行进方式参数，规划加浆头最佳加浆行走路线及相应几何参数；可视化馈控：根据设定的加浆头移动轨迹以及最佳加浆参数实施加浆操作，并且依照可视化系统显示反馈结果，针对缺陷部位进行处理，并实时调整工艺参数改进后续作业，完成加浆作业。本专利技术所述创建可视化系统是根据加浆作业施工对象，用BIM软件构建加浆施工层的三维模型图，设定指定段、仓作业加浆层的实体坐标信息；可视化系统根据实时接收到的加浆坐标和流量数据信息，自动匹配模型中对应正在施工的仓号、段号、层号和加浆区域。所述信息获取包括：以预设的仓面加浆量设计控制指标的允许范围、单方碾压混凝土加浆量上下线控制标准，显示实时单方混凝土加浆量值，对比加浆量设计控制指标上下线，对实施的加浆合格性进行分析评价，评价结果以欠浆、稍欠、正常、稍过、过浆五级分档表示，并以不同颜色区分量化差别，形成变态混凝土区加浆效果云图，同时以声光报警方式将非正常加浆效果实时反馈给现场作业人员，以便于及时纠正。所述定位装置是在加浆设备加浆机臂杆上安装一组两只GPS-RTK定位天线，实时精确定位加浆头的坐标位置。所述浆液流量控制系统包括用于记录传输实时加浆流量的电磁式流量计。所述有线或无线通讯模块传送获得的加浆流量信息和坐标精确信息并在匹配的三维实体空间模型中赋值显示是通过485信号传输方式，在加浆作业过程中将加浆头实时坐标信息与同步流量信息传送给包括可视化系统的控制平台。所述搅拌式机械加浆设备参数包括：加浆设备现场作业实施不同瞬时流量计加浆量、加浆压力、加浆头行进速度，通过取芯得到的变态混凝土试样力学性能指标。所述行进方式采用“S”字形遍历行走路线，实现一次性最短规则路径的完整加浆操作；“S”字形行走路线行进的条带数量取变态混凝土加浆带宽加搅拌加浆轴半径的0.35m，平行条带间距应为搅拌加浆轴直径并另加10-20cm。本专利技术控制平台可以是现场控制平台或远端控制平台，现场控制平台或远端控制平台均通过有线或无线通讯模块进行通讯。本专利技术提出了一种数字化搅拌式机械加浆工艺馈控方法。本专利技术方法通过利用搅拌机械加浆各项参数，结合碾压混凝土中浆液扩散机理，在满足工程设计与施工要求的各项物理力学指标下，确定加浆作业参数以及行走轨迹，并借助实时网络通讯，依据设计要求的加浆量控制指标，精确量化管控加浆施工作业参数。本专利技术方法可用于指导机械加浆机有序快速操作，保证加浆质量均匀性，提高仓面作业效率，填补现有搅拌式加浆标准化施工作业方法的缺失。本专利技术在满足工程设计与施工要求的各项物理力学指标条件下，依据变态混凝土加浆单方控制指标以及仓面施工状况，确定加浆作业工艺参数以及机械作业行走轨迹，保证加浆操作有序进行。基于已建立的远端浇筑体施工过程三维模型，对应导入现场获取的加浆过程几何位置、实时浆量数据，对加浆效果进行实时数字云图反馈和准确缺陷弥补控制，并能自动生成评价报表，确保实时加浆工艺质量，为搅拌式加浆信息化施工提出了一种标准作业方法。采用本专利技术方法，现场操作员根据设定好的加浆轨迹、控制参数进行搅拌加浆操作，加浆操作方便有序，能够提高仓面作业的有效协调性；本专利技术中数字化系统功能的能够有效实时监控加浆效果，方便直观的云图定位功能可保证加浆缺陷区域及时得以准确高效修复，提高加浆工艺质量的现场控制水平；加浆质量均匀性控制，减少了变态-碾压混凝土交结面开裂风险，能够有效降低工程造价；给出了加浆信息化施工标准作业方法，具备加浆工艺过程参数可溯性和资料完整性，大大提升了机械式加浆作业效率和标准化水平。附图说明图1是本专利技术数字化搅拌式机械加浆高效作业馈控方法原理框图。图2是本专利技术流量、坐标数据实时获取及远端传输流程框图。图3是实施案例中远端可视化系统建立的三维坝体模型及本施工加浆层示意图，其中箭头所指区域为当前施工层所在位置(10仓4段13层)；图4是搅拌式机械加浆设备仓本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种数字化搅拌式机械加浆作业馈控方法，其特征在于：加浆作业采用包括行走机构、液压动力系统、浆液流量控制系统、定位系统、控制平台构成的搅拌式机械实时定位加浆设备进行加浆作业并实现图形量化加浆馈控，包括以下方法：创建可视化系统：通过BIM软件系统构建加浆作业施工对象的分层加浆区域三维实体空间模型图，设置仓面加浆量设计控制指标的允许范围，确定单方碾压混凝土加浆量上下线控制标准；信息获取：通过浆液流量控制系统获得加浆流量信息，通过定位系统获得加浆头三维坐标精确信息；通过有线或无线通讯模块传送获得的加浆流量信息和坐标精确信息并在匹配的三维实体空间模型中标记并显示；作业控制：加浆作业设计和控制，根据搅拌式机械加浆设备参数，确定加浆量、加浆压力、加浆头行进速度和行进方式参数，规划加浆头最佳加浆行走路线及相应几何参数；可视化馈控：根据设定的加浆头移动轨迹以及最佳加浆参数实施加浆操作，并且依照可视化系统显示反馈结果，针对缺陷部位进行处理，并实时调整工艺参数改进后续作业，完成加浆作业。

【技术特征摘要】
1.一种数字化搅拌式机械加浆作业馈控方法，其特征在于：加浆作业采用包括行走机构、液压动力系统、浆液流量控制系统、定位系统、控制平台构成的搅拌式机械实时定位加浆设备进行加浆作业并实现图形量化加浆馈控，包括以下方法：创建可视化系统：通过BIM软件系统构建加浆作业施工对象的分层加浆区域三维实体空间模型图，设置仓面加浆量设计控制指标的允许范围，确定单方碾压混凝土加浆量上下线控制标准；信息获取：通过浆液流量控制系统获得加浆流量信息，通过定位系统获得加浆头三维坐标精确信息；通过有线或无线通讯模块传送获得的加浆流量信息和坐标精确信息并在匹配的三维实体空间模型中标记并显示；作业控制：加浆作业设计和控制，根据搅拌式机械加浆设备参数，确定加浆量、加浆压力、加浆头行进速度和行进方式参数，规划加浆头最佳加浆行走路线及相应几何参数；可视化馈控：根据设定的加浆头移动轨迹以及最佳加浆参数实施加浆操作，并且依照可视化系统显示反馈结果，针对缺陷部位进行处理，并实时调整工艺参数改进后续作业，完成加浆作业。2.根据权利要求1所述的数字化搅拌式机械加浆作业馈控方法，其特征在于：所述创建可视化系统是根据加浆作业施工对象，用BIM软件构建加浆施工层的三维模型图，设定指定段、仓作业加浆层的实体坐标信息；可视化系统根据实时接收到的加浆坐标和流量数据信息，自动匹配模型中对应正在施工的仓号、段号、层号和加浆区域。3.根据权利要求2所述的数字化搅拌式机械加浆作业馈控方法，其特征在于：所述信息获取包括：以预设的仓面加浆量设计控制指标的允许范围、单方碾压混凝土加浆量上下线控制标准，显示实时单方混凝土加浆量值，对比加浆量设计控制指标上下线，对实施的加浆合格性进行分析评价，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李荣果，田正宏，向建，唐杰伟，郑祥，孙啸，芦浩，邢岳，黄艳梅，姚必全，
申请(专利权)人：中国水利水电第七工程局有限公司，河海大学，
类型：发明
国别省市：四川,51