混凝土振捣质量监控反馈数据实时图形数字化通讯方法

摘要

本发明提供一种混凝土振捣质量监控反馈数据实时图形数字化通讯方法，首先开发及时纠正振捣缺陷的数据通讯模块并嵌入现场监测设备中，保证监测设备在及时反馈纠正缺陷时，振捣设备通过3G/GPRS网络实时向监控中心发送缺陷振捣点数据和设备定位数据，数据再经服务器存储﹑分析﹑处理后通过3G/GPRS网络发送给现场智能移动客户端的应用程序，该应用程序实时自动接收计算由终端监控中心服务器发来的缺陷数据信息后，成图显示振捣缺陷质量云图，指导现场作业人员及时调整与纠正振捣缺陷，并保存获得纠正缺陷数据和图形，判定纠正效果，提高振捣作业质量。

说明书

技术领域

本发明涉及一种现场智能移动客户端包括智能手机或平板电脑通讯的混凝土振捣质量实时图形化监控反馈方法，属于混凝土浇筑质量控制领域。

背景技术

对新拌混凝土浇筑振捣效果的可靠测试与整体评价是混凝土质量控制的重要环节之一。目前施工现场采用振捣方法是考虑振捣棒有效作用半径，以交错方式插入混凝土内，保证浇筑区域基本都得到振捣密实。实践操作中，工人移动振捣点时，无法做到位置/深度/振捣持续时间的精确把握，往往多为经验操作，随意性强，受人为因素与工作条件影响很大；一旦出现欠振/过振/漏振，振捣将不能满足施工质量要求，留下质量缺陷且无法及时获知。这已成为混凝土浇筑振捣质量通病，因此需要采用精细化、智能化的设备及技术手段来有效监测控制混凝土振捣质量，而混凝土浇筑振捣动态可视化监控方法就是解决该问题的有效途径。

申请人在此前提出了一种基于GPS实时定位振捣棒在混凝土中振捣轨迹的方法，专利号为ZL201110370446X，通过该方法进行混凝土振捣质量监控时，附着在振捣棒上的传感器将测量采集的插入深度、振捣时间、振捣位置、振捣棒状态编号等数据实时传输到终端监控中心服务器，并采用计算机图形在线方法显示，依据混凝土振捣控制参数（如振捣几何边界/振捣有效半径/振捣插拔阈值等）评判准则对浇筑振捣状态效果进行实时监控评价，并将反馈信息即时传输到施工现场，及时通知工作人员及时进行纠正缺陷，提高振捣质量。这其中反馈信息能否准确地传输至现场，并及时有效地对振捣缺陷部位进行纠正修复，是该方法能否在工程实际中成功应用实现的最后关键环节。但目前振捣质量控制中的传统反馈方法都仅通过对讲机或普通手机进行语音或短信通讯，而当此类信息到达现场后，因直观可读性较差，操作人员需对此进行较长时间的理解沟通方能确认定位振捣缺陷区域和缺陷程度，进行后续纠正工作。此方式对于连续不间断浇筑的混凝土工程作业来说，既降低施工效率，又会因时间间隔较长导致缺陷不能及时修复，造成混凝土成型质量问题。此外，该方式还会加大操作人员误操作概率如错误识别缺陷区域﹑未按要求的振捣时间进行作业等。

因此，在混凝土振捣质量监控反馈过程中，通过建立一种有效的图形数字化数据即时通讯传输方法，将终端监控中心服务器发出的数据指令实时传输给施工现场，现场图形化显示数据信息，实现全过程精确监控，是实现混凝土振捣质量智能监控的一种可行技术解决方案。

发明内容

本发明针对目前混凝土振捣质量控制中的传统反馈通讯方法的不足，提供一种混凝土振捣质量监控反馈数据实时图形数字化通讯方法，首先开发及时纠正缺陷的数据通讯模块嵌入现场监测设备中，保证监测设备在及时反馈纠正振捣时通过3G/GPRS网络实时向监控中心实时发送振捣点数据和设备定位数据，然后数据经监控中心服务器存储﹑分析﹑处理后再通3G/GPRS网络实时发送至自主开发的现场智能移动客户端应用程序接收计算，显示振捣缺陷质量云图，指导现场作业人员及时调整与纠正缺陷，并保存获得纠正缺陷的数据和图形，判定纠正效果，提高振捣作业质量。

为实现以上技术目的，本发明采取以下技术方案：

一种混凝土振捣质量监测反馈数据的图形数字化通讯方法，包括以下步骤：

1）振捣作业结束后，混凝土振捣监测设备向监控中心服务器发送及时纠正缺陷请求，重复请求直到服务器做出响应为止；；

2）服务器接收请求后，向监测设备发送作业指令； 

3）监测设备接收指令后，实时向服务器发送设备定位数据，混凝土开始作业后同时发送振捣点数据；

4）服务器对接收到数据进行校验，判断是否满足规定格式，若是则接收存储，若否则通知监测设备信息错误，并请求重新发送数据信息；

5）现场智能移动客户端应用程序开启并自动进行初始化，包括参数初始化和绘图网格精度初始化；

6）初始化后，智能移动客户端主动与终端监控中心服务器建立网络连接，请求发送振捣反馈数据，重复请求直到服务器做出响应为止；

7）服务器收到请求后，自动向客户端实时发送振捣反馈数据；

8）客户端对接收到反馈数据进行校验，判断数据信息是否符合规定格式，若是则接收并解析存储在存储模块中，若否则通知服务器信息错误，并请求重新发送数据信息，直至满足格式要求；

9）客户端对存储数据进行实时分析处理，并显示振捣质量缺陷云图；

10）操作人员根据云图定位缺陷区域位置开始及时纠正缺陷；

11）及时纠正缺陷完成后，客户端通知服务器作业结束，服务器收到结束请求后，更新振捣反馈数据，及时查看振捣质量缺陷云图，满足振捣质量要求则向客户端发送结束指令，不满足则发送继续作业指令，并重复步骤7）—11），进行再次纠正缺陷，直至满足要求发送结束指令；

12）客户端成功接收结束指令后，关闭客户端，停止振捣数据采集与发送，与服务器中断通讯连接，保存导出最终纠正缺陷振捣数据和效果云图。

具体讲，所述步骤1）及时纠正缺陷中向服务器发送及时纠正缺陷请求是在固定时间单位内循环向服务器发送请求信息，直到服务器做出响应为止，所述固定时间单位为秒级时间单位。

具体讲，所述步骤3）中所述设备定位及振捣点数据皆通过GPS+GLONASS+北斗三星八频定位模块或GPS +北斗二星五频定位模块采集，抗干扰能力强，受遮挡影响小，精度控制为2-4cm。

具体讲，所述监测设备与服务器之间，服务器与移动客户端之间指令数据通过3G/GPRS无线网络传送，支持数据高速传输，及时反馈提高纠正缺陷工效。

具体讲，所述步骤7）中所述请求服务器发送的振捣反馈数据信息至少包括振捣边界坐标﹑漏欠振振捣点坐标﹑监测设备定位坐标﹑振捣时间﹑振捣作用半径﹑数据类型编号﹑设备编号信息。其中振捣点坐标为振捣棒棒头坐标，由振捣监测设备定位坐标﹑振捣棒长度﹑振捣方位角推算求得，该推算处理过程由监控中心服务器程序执行。

具体讲，所述步骤9）中所述振捣质量缺陷云图显示包括振捣区域边界﹑漏欠振区域位置﹑相对监测设备位置﹑不同程度状态漏欠振的振捣时间刻度条﹑比例尺。

具体讲，所述步骤9）和11）中所述振捣质量缺陷云图显示包括以下步骤：

① 根据数据类型编号识别振捣边界数据和监测设备定位坐标，绘制振捣区域，实时显示设备位置；

② 根据设定的网格精度划分拟振捣区域内网格单元，完成后自动按照默认的浇筑体进行自动分层；

③ 识别漏欠振捣点的四维轨迹坐标数据(x，y，z，t)，换算相对振捣边界数据的轨迹坐标，在振捣区域中标示；

④ 计算各自振捣点影响范围（默认是空间圆柱体，柱体圆心为以振捣点、半径为距振捣棒芯有效作用范围、柱高为振捣棒长度，若棒体倾斜，则柱体也相应倾斜），即计算标示该范围内所有网格单元位置个数，将振捣点振捣时间值赋予上述单元振捣的时间属性参数中；若单元处于多个影响范围中，则其振捣时间依照上述方法累加计算；

⑤ 遍历计算振捣区域内所有网格单元，根据规定的振捣时间要求设置振捣时间阈值进行振捣状态判定，完成后对判定状态为漏振﹑欠振的单元进行相应着色显示区分；不同程度欠振状况用颜色深浅表征；

⑥ 对于仅显示部分振捣区域缺陷云图的绘制，自动筛取包含该区域的单元层体计算，依照步骤③—⑤显示。

具体讲，所述步骤11）中所述定位缺陷区域位置进行及时纠正缺陷包括以下步骤：

①根据图形比例尺目测计算监测设备与漏欠振区域位置距离关系；

①    根据实时刷新的云图显示，移动监测设备直至漏欠振区域中；

③将上述区域与表征不同程度的漏欠振状态振捣时间刻度条进行颜色比对，确定振捣时间后启动振捣棒及时进行纠正缺陷。

具体讲，所述监测设备附着固定在振捣棒上，振捣棒与监测设备一起移动；

具体讲，所述客户端硬件配备高容量移动电源，保证长时稳定续航工作。

具体讲，所述客户端显示云图实时刷新时，会有声音提示，便于查看。

具体讲，所述客户端程序支持图形缩放﹑手机屏幕翻转功能，方便操作人员快速定位缺陷位置。

具体讲，所述客户端及服务器程序都支持数据、图形保存导出功能。

本发明的有益效果为：在混凝土缺陷及时纠正缺陷过程中可全面实时监控混凝土质量状态，解决了反馈数据传输中存在的数据丢包、传输不稳定的问题，同时现场智能移动客户端能够数字图形化地实时显示振捣状态，直观快速地显示缺陷区域位置及缺陷程度，方便操作人员准确高效地进行及时纠正缺陷，提高振捣作业质量。

附图说明

图1为本发明所述混凝土振捣质量监控反馈数据实时图形数字化通讯方法的通讯流程示意图；

图2为本发明所述混凝土振捣质量监控反馈数据实时图形数字化通讯方法的数据校验流程示意图； 

图3为本发明所述混凝土振捣质量监控反馈数据实时图形数字化通讯方法的通讯流程框图；

图4为混凝土振捣监测设备的逻辑结构示意图。

具体实施方式

附图非限制性地公开了本发明所涉及优选实施例的结构示意图；以下将结合附图详细地说明本发明的技术方案。

如图1-2所示，本发明所述的一种混凝土振捣质量监测反馈数据的图形数字化通讯方法，包括以下步骤：1）振捣作业结束后，混凝土振捣监测设备向监控中心服务器发送及时纠正缺陷请求，重复请求直到服务器做出响应为止；2）服务器接收请求后，向监测设备发送开工指令；3）监测设备接收指令后，实时向服务器发送设备定位数据，混凝土开始作业后同时发送振捣点数据；4）服务器对接收到数据进行校验，判断是否满足规定格式，若是则接收存储，若否则通知监测设备信息错误，并请求重新发送数据信息；5）现场智能移动客户端应用程序开启并自动进行初始化，包括参数初始化和绘图网格精度初始化；6）初始化后，智能移动客户端主动与终端监控中心服务器建立网络连接，请求发送振捣反馈数据，重复请求直到服务器做出响应为止；7）服务器收到请求后，自动向客户端实时发送振捣反馈数据；8）客户端对接收到反馈数据进行校验，判断数据信息是否符合规定格式，若是则接收并解析存储在存储模块中，若否则通知服务器信息错误，并请求重新发送数据信息，直至满足格式要求；9）客户端对存储数据进行实时分析处理，并显示振捣质量缺陷云图；10）操作人员根据云图定位缺陷区域位置开始及时纠正缺陷；11）及时纠正缺陷完成后，客户端通知服务器作业结束，服务器收到结束请求后，更新振捣反馈数据，及时查看振捣质量缺陷云图，满足振捣质量要求则向客户端发送结束指令，不满足则发送继续作业指令，并重复步骤7）—11），进行再次纠正缺陷，直至满足要求发送结束指令；12）客户端成功接收结束指令后，关闭客户端，停止振捣数据采集与发送，与服务器中断通讯连接，保存导出最终纠正缺陷振捣数据和效果云图。

如图3所示，本发明所述的系统功能实现具体步骤为： 

1、监测设备处按键切换为纠正缺陷工作模式，请求作业确定后开始向服务器发送监测设备定位数据；

2、服务器程序中点击确定监测设备定位数据接收提示框，自动选定存储数据至相应振捣作业工程目录下；

3、启动现场智能移动客户端程序，新建保存工程名称，在“网络连接”中选定相应的监控中心服务器，点击“确定”，请求发送振捣反馈数据；

4、点击服务器软件界面 “数据发送”，在弹出对话框中选定发送数据内容为漏欠振振捣点﹑振捣边界点﹑监测设备点﹑振捣作用半径﹑振捣时间﹑数据类型及设备编号信息，设定发送频率，完成设置后自动向现场实时发送振捣反馈数据；

5、客户端点击确定反馈数据接收提示框，开始接收数据；点击选择“图形显示”，在弹出对话框中选择默认控制参数（振捣作用半径、合理振捣时间等），即与服务器程序中参数值保持一致，点击“确定”后，开始振捣质量云图实时刷新显示，该图包括振捣区域边界﹑漏欠振区域位置﹑相对监测设备位置﹑不同程度状态漏欠振状态振捣时间刻度条﹑比例尺；

6、根据图中比例尺确定监测设备点与漏欠振区域距离位置关系，移动监测设备直至振捣云图中的设备点到达上述区域范围，准确定位出实际漏欠振区域位置；

7、将缺陷区域与表征不同程度的漏欠振状态振捣时间刻度条进行颜色比对，确定振捣时间后启动振捣棒，及时开始纠正修复作业，同时监测设备开始发送振捣点数据。

8、作业完成后，点击客户端程序中的“完工请求”，等待服务器回复；

9、服务器点击确定完工请求提示框后，点击“绘图显示”，查看最新振捣质量缺陷云图，满足要求后， 发送“确认完工”指令，否则发送“继续作业”指令和最新的振捣反馈数据；

10、查看客户端程序界面提示框，若为“确认完工”，关闭客户端，停止振捣数据采集与发送，与服务器中断通讯连接。；若为“继续作业”，则重复步骤5-8，直至“确认完工”提示出现。

11、保存导出服务器程序中的最终振捣数据和效果云图，做备份文件使用。 

如图4所示，在振捣棒上1安装有固定连接装置2，在振捣棒1的底端安装有电流采集器3，在固定连接装置2上安装有角度测量模块4和定位模块5，电流采集器3、角度测量模块4和定位模块5均连接到开发板6，开发板6内嵌单片机、通讯模块和及时纠正缺陷模块等。

缺陷纠正缺陷过程中，监测设备通过3G/GPRS网络实时采集发送振捣点数据和设备定位数据至监控中心服务器存储﹑处理﹑分析﹑然后将所需反馈的振捣数据也通过上述网络发送至自主开发的现场移动客户端应用程序中实时接收﹑存储﹑成图显示，操作人员根据图形提示，快速准确地定位漏欠振区域，及时进行缺陷纠正，完成后由客户端向服务器发送完工请求，待服务器程序绘图显示无质量缺陷后，向客户端发出完工指令，结束作业。 

综上所述，可知，本发明具有以下特点：

1﹑提供了一种有效的图形数字化数据即时通讯与传输方法，即基于智能手机或平板电脑平台开发相应应用程序，通过3G/GPRS实时自动接收计算由终端监控中心服务器发来的数据信息后成图显示振捣缺陷质量云图，直观﹑高效﹑方便地指导现场作业人员及时调整纠正振捣缺陷。

2﹑开发了一种方便快捷的移动客户端应用程序，实现数据接收﹑计算﹑成图显示和补状态反馈查看，并支持图形缩放﹑比例尺﹑图形缺陷参数颜色刻度条﹑屏幕翻转定位等功能方便操作人员在纠正缺陷过程中快速定位缺陷位置和确定振捣时间。

3﹑服务器﹑移动客户端开始接收数据时会有文字及声音提示，并都要自动经过数据校验过程，以提高数据传输的准确稳定性。

4﹑智能移动客户端程序自动刷新振捣质量缺陷图时，也会有声音提示，便于查看。

5﹑开发及时缺陷纠正缺陷数据通讯模块嵌入现场监测设备中，其实现功能为监测设备在反馈纠正缺陷时调整为相应工作模式，即实时发送高精度设备定位数据，并在振捣混凝土后，同时实时发送振捣点数据。

6﹑监测设备向服务器发送的设备定位及振捣点数据皆通过三星八频定位（GPS+GLONASS+北斗）模块或GPS +北斗二星五频定位模块采集，抗干扰能力强，受遮挡影响小，精度控制为2-4cm。

7﹑监控中心计算机数据发送内容及频率可根据使用需求自行设定，考虑流量和电量问题，发送数据皆压缩打包以节省流量，并给现场智能移动客户端配备大容量便携式移动电源，保证长时稳定续航工作。

8﹑工作人员根据需求，可同时运用智能移动客户端的传统语音及短信通讯，实现现场与监控中心更好的信息交互。