一種預(yù)應(yīng)力張拉系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種預(yù)應(yīng)力張拉系統(tǒng)，包括主控制器以及通過無線數(shù)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(jīng)過變頻器、變頻電機(jī)、液壓泵連接千斤頂，兩個(gè)千斤頂分別連接用于采集進(jìn)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(jīng)過從控制器發(fā)送至主控制器；主控制器通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)模塊與遠(yuǎn)程監(jiān)控中心數(shù)據(jù)傳輸，遠(yuǎn)程監(jiān)控中心具有中心服務(wù)器以及終端，終端通過Internet網(wǎng)絡(luò)與中心服務(wù)器連接。本發(fā)明主控制器比較兩個(gè)千斤頂采集數(shù)據(jù)并發(fā)送指令控制變頻電機(jī)使兩個(gè)千斤頂實(shí)現(xiàn)張拉同步，自動化程度高。
【專利說明】
一種預(yù)應(yīng)力張拉系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于自動化控制與通訊領(lǐng)域，具體涉及一種預(yù)應(yīng)力張拉系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國的橋梁建設(shè)進(jìn)入飛速發(fā)展時(shí)期，橋梁的設(shè)計(jì)水平和施工工藝也不斷提升，橋梁施工正朝著復(fù)雜大跨度的方向發(fā)展，預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁發(fā)展迅速，預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)在公路、鐵路、橋梁等工程中也得到了普遍應(yīng)用。預(yù)應(yīng)力梁的生產(chǎn)是橋梁建設(shè)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，預(yù)應(yīng)力張拉技術(shù)作為一種被廣泛使用的技術(shù)，在預(yù)應(yīng)力梁的生產(chǎn)過程中起到至關(guān)重要的作用。
[0003]在傳統(tǒng)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(shù)據(jù)來獲取的，同時(shí)操作工用鋼尺測量千斤頂?shù)纳扉L量來確保維持在一定范圍內(nèi)的張拉長度。這個(gè)傳統(tǒng)的張拉過程存在設(shè)備精度不夠、張拉控制精度不高、同步性差等諸多缺陷，同時(shí)對操作員在測量的精度、對時(shí)間的準(zhǔn)確把握以及對張拉設(shè)備的操作熟練程度等方面都有著要求，張拉過程的各個(gè)運(yùn)行環(huán)節(jié)都需要人工對其進(jìn)行控制。
[0004]這種以人工操作為主的傳統(tǒng)張拉技術(shù)存在著大量的弊端:張拉設(shè)備的精確度遠(yuǎn)不能達(dá)到橋梁建設(shè)的要求，人工操作因素和環(huán)境因素嚴(yán)重影響著測量壓力大小和張拉伸長度的過程，不能真正實(shí)現(xiàn)設(shè)備的同步控制，更加無法達(dá)到技術(shù)規(guī)范的高標(biāo)準(zhǔn)要求。因此，充分利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)改進(jìn)預(yù)應(yīng)力張拉施工工藝，克服傳統(tǒng)工藝中存在的缺陷，提高張拉工藝的技術(shù)水平，是迫切需要解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提供一種預(yù)應(yīng)力張拉系統(tǒng)，能夠自動精確控制預(yù)應(yīng)力張拉施工以及兩端同步張拉，實(shí)現(xiàn)對橋梁預(yù)應(yīng)力張拉施工的實(shí)時(shí)監(jiān)測和遠(yuǎn)程監(jiān)控，從而有效提高預(yù)應(yīng)力張拉施工的質(zhì)量和可靠性。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:包括主控制器以及通過無線數(shù)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(jīng)過變頻器、變頻電機(jī)、液壓栗連接千斤頂，兩個(gè)千斤頂分別連接用于采集進(jìn)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(jīng)過從控制器發(fā)送至主控制器;主控制器比較兩個(gè)千斤頂采集數(shù)據(jù)并發(fā)送指令控制變頻電機(jī)使兩個(gè)千斤頂實(shí)現(xiàn)張拉同步;所述的主控制器通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)模塊與遠(yuǎn)程監(jiān)控中心進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，遠(yuǎn)程監(jiān)控中心具有用于存儲張拉數(shù)據(jù)的中心服務(wù)器以及能夠?qū)崟r(shí)查詢中心服務(wù)器中張拉數(shù)據(jù)的終端，終端通過Internet網(wǎng)絡(luò)與中心服務(wù)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(shù)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(jī)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(nèi)嵌有用于計(jì)算兩個(gè)變頻器輸出頻率調(diào)整量的PID控制器。
[0012]所述的GPRS無線網(wǎng)絡(luò)模塊包括與主控制器相連的GPRS-DTU模塊以及與中心服務(wù)器相連的GPRS無線網(wǎng)絡(luò)通信模塊，所述的GPRS-DTU模塊與GPRS無線網(wǎng)絡(luò)通信模塊之間通過GPRS或CDMA網(wǎng)絡(luò)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(yuǎn)程監(jiān)控電腦終端和手機(jī)終端，遠(yuǎn)程監(jiān)控電腦終端和手機(jī)終端分別通過Internet網(wǎng)絡(luò)與中心服務(wù)器連接。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:壓力傳感器采用高精度高穩(wěn)定性的電阻應(yīng)變計(jì)并分別安裝于兩個(gè)千斤頂?shù)倪M(jìn)油口，位移傳感器則分別固定在兩個(gè)千斤頂上負(fù)責(zé)采集活塞的位移量，本發(fā)明通過將任一張拉設(shè)備壓力傳感器采集到的壓力同另一張拉設(shè)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(shè)備的補(bǔ)償信號，當(dāng)兩個(gè)張拉設(shè)備的同步性誤差超過指定范圍時(shí)，主控制器發(fā)送指令控制變頻電機(jī)驅(qū)動至各自指定的位置，以實(shí)現(xiàn)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(nèi)。本發(fā)明的主控制器通過無線數(shù)傳模塊分別與第一從控制器和第二從控制器進(jìn)行通信，主控制器將采集到的張拉力和鋼絞線伸長值數(shù)據(jù)通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)控中心，遠(yuǎn)程監(jiān)控中心的中心服務(wù)器將張拉數(shù)據(jù)存儲起來，各級管理人員能夠通過Internet網(wǎng)絡(luò)在終端登錄服務(wù)器網(wǎng)站平臺，查詢預(yù)應(yīng)力張拉施工信息，全面掌控整個(gè)張拉施工過程。本發(fā)明的自動化程度高，能夠自動精確地控制預(yù)應(yīng)力張拉施工以及兩端的同步張拉，能夠?qū)︻A(yù)應(yīng)力張拉施工過程的張拉力和鋼絞線實(shí)際伸長量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，解決張拉施工操作、質(zhì)量安全控制等問題，提高掌握預(yù)應(yīng)力施工現(xiàn)場情況的時(shí)效性和準(zhǔn)確性，使預(yù)應(yīng)力張拉施工的信息能夠共享互通，有效地提升了預(yù)應(yīng)力張拉施工的質(zhì)量、工作效率和管理效能。同時(shí)本發(fā)明同步性能好，也適用于兩臺以上張拉設(shè)備的同步張拉施工，其中任一張拉設(shè)備受到干擾而發(fā)生變化時(shí)，另外的張拉設(shè)備的控制器也會收到波動信息，繼而調(diào)整變頻器的工作頻率，實(shí)現(xiàn)同步張拉。
【附圖說明】
[0016]圖1本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)框圖；
[0017]圖2本發(fā)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(jī);7.第二變頻電機(jī);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(wǎng)絡(luò)通信模塊；18.中心服務(wù)器；19.遠(yuǎn)程監(jiān)控電腦終端;20.手機(jī)終端。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0020]參見圖1，本發(fā)明在結(jié)構(gòu)上包括主控制器I以及通過無線數(shù)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(shù)傳模塊相連。第一從控制器2依次經(jīng)第一變頻器4、第一變頻電機(jī)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(jīng)過第二變頻器5、第二變頻電機(jī)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(jìn)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(jīng)從控制器發(fā)送至主控制器I;主控制器I比較兩個(gè)千斤頂采集數(shù)據(jù)并發(fā)送指令控制變頻電機(jī)使兩個(gè)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(jī)作為核心模塊。壓力傳感器均采用高精度、高穩(wěn)定性的電阻應(yīng)變計(jì)，位移傳感器均采用差動變壓式位移傳感器。主控制器I內(nèi)嵌有用于計(jì)算兩個(gè)變頻器輸出頻率調(diào)整量的PID控制器。
[0022]主控制器I通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)模塊與遠(yuǎn)程監(jiān)控中心進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，GPRS無線網(wǎng)絡(luò)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(wù)器18相連的GPRS無線網(wǎng)絡(luò)通信模塊17，其中GPRS-DTU模塊16與GPRS無線網(wǎng)絡(luò)通信模塊17之間通過GPRS或CDMA網(wǎng)絡(luò)無線連接。遠(yuǎn)程監(jiān)控中心具有用于存儲張拉數(shù)據(jù)的中心服務(wù)器18以及能夠?qū)崟r(shí)查詢中心服務(wù)器18中張拉數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程監(jiān)控電腦終端19和手機(jī)終端20，中心服務(wù)器將張拉數(shù)據(jù)存儲在SQLServer數(shù)據(jù)庫中。遠(yuǎn)程監(jiān)控電腦終端19和手機(jī)終端20分別通過Internet網(wǎng)絡(luò)與中心服務(wù)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(yuǎn)程監(jiān)控電腦終端和手機(jī)終端用各自的用戶名密碼登錄服務(wù)器網(wǎng)站平臺，查詢預(yù)應(yīng)力張拉施工信息，實(shí)時(shí)掌控整個(gè)張拉施工過程。
[0023]參見圖2，本發(fā)明的控制原理為:將任一張拉設(shè)備壓力傳感器采集的壓力同另一張拉設(shè)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(shè)備的補(bǔ)償信號；當(dāng)?shù)谝粡埨O(shè)備和第二張拉設(shè)備的同步性誤差超過指定范圍時(shí)，第一張拉設(shè)備啟動第一 PID控制器來計(jì)算第一變頻器4需要調(diào)整的輸出頻率，第二張拉設(shè)備啟動第二 PID控制器計(jì)算第二變頻器5需要調(diào)整的輸出頻率，第一 PID控制器和第二 PID控制器完成計(jì)算后，分別控制第一變頻電機(jī)6和第二變頻電機(jī)7驅(qū)動至各自指定的轉(zhuǎn)速位置，以實(shí)現(xiàn)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(nèi)。
[0024]本發(fā)明的工作過程為:首先將設(shè)備安裝調(diào)整到位，輸入重要參數(shù)至主控制器I后，主控制器I通過無線數(shù)傳模塊向第一從控制器2和第二從控制器3發(fā)送控制指令，第一張拉設(shè)備和第二張拉設(shè)備同時(shí)啟動，開始進(jìn)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(jī)6的轉(zhuǎn)速，繼而控制第一液壓栗8的輸出流量來驅(qū)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(jī)7的轉(zhuǎn)速，繼而控制第二液壓栗9的輸出流量來驅(qū)動第二千斤頂11的張拉施工，第一張拉設(shè)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(shù)據(jù)反饋給第一從控制器2，第二張拉設(shè)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)通過無線數(shù)傳模塊實(shí)時(shí)傳送給主控制器I，主控制器I對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判斷，然后通過無線數(shù)傳模塊發(fā)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(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，繼而對第一變頻電機(jī)6和第二變頻電機(jī)7的轉(zhuǎn)速進(jìn)行高精確度實(shí)時(shí)調(diào)控，實(shí)時(shí)精確控制張拉力與加載速度，在預(yù)應(yīng)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(shù)據(jù)通過RS232接口傳輸至GPRS-DTU模塊16，再通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)傳送至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心的中心服務(wù)器18，中心服務(wù)器18將數(shù)據(jù)存儲在SQL Server數(shù)據(jù)庫中，各級管理人員通過Internet在遠(yuǎn)程監(jiān)控電腦終端19和手機(jī)終端20用各自的用戶名密碼登錄服務(wù)器網(wǎng)站平臺，能夠查詢預(yù)應(yīng)力張拉施工信息。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種預(yù)應(yīng)力張拉系統(tǒng)，其特征在于:包括主控制器(I)以及通過無線數(shù)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(jīng)過變頻器、變頻電機(jī)、液壓栗連接千斤頂，兩個(gè)千斤頂分別連接用于采集進(jìn)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(jīng)過從控制器發(fā)送至主控制器(I);主控制器(I)比較兩個(gè)千斤頂采集數(shù)據(jù)并發(fā)送指令控制變頻電機(jī)使兩個(gè)千斤頂實(shí)現(xiàn)張拉同步;所述的主控制器(I)通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)模塊與遠(yuǎn)程監(jiān)控中心進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，遠(yuǎn)程監(jiān)控中心具有用于存儲張拉數(shù)據(jù)的中心服務(wù)器(18)以及能夠?qū)崟r(shí)查詢中心服務(wù)器(18)中張拉數(shù)據(jù)的終端，終端通過Internet網(wǎng)絡(luò)與中心服務(wù)器(18)連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)應(yīng)力張拉系統(tǒng)，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(shù)傳模塊相連。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)應(yīng)力張拉系統(tǒng)，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(jī)作為核心模塊。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)應(yīng)力張拉系統(tǒng)，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(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)應(yīng)力張拉系統(tǒng)，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(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)應(yīng)力張拉系統(tǒng)，其特征在于:所述的主控制器(I)內(nèi)嵌有用于計(jì)算兩個(gè)變頻器輸出頻率調(diào)整量的PID控制器。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)應(yīng)力張拉系統(tǒng)，其特征在于:所述的GPRS無線網(wǎng)絡(luò)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(wù)器(18)相連的GPRS無線網(wǎng)絡(luò)通信模塊(17)，所述的GPRS-DTU模塊(16)與GPRS無線網(wǎng)絡(luò)通信模塊(17)之間通過GPRS或CDMA網(wǎng)絡(luò)無線連接。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的預(yù)應(yīng)力張拉系統(tǒng)，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(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)應(yīng)力張拉系統(tǒng)，其特征在于:所述的終端包括遠(yuǎn)程監(jiān)控電腦終端(19)和手機(jī)終端(20)，遠(yuǎn)程監(jiān)控電腦終端(19)和手機(jī)終端(20)分別通過Internet網(wǎng)絡(luò)與中心服務(wù)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(fā)明人】王海英, 邱喜華, 呂東源, 常肖, 阮祺, 梁鵬
【申請人】長安大學(xué)