[發明專利]土石壩壩料壓實質量實時監測裝置

無效

• 申請號: 201310036698.8
• 申請日: 2013-01-30
• 公開（公告）號: CN103061323A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 劉東海;王愛國
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: E02D1/00
• 分類號: E02D1/00;E02D3/046
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉國威

1.一種土石壩壩料壓實質量實時監測裝置，其特征是，包括碾輪加速度監測模塊、GPS定位模塊、數據處理模塊；

碾輪加速度監測模塊的加速度傳感器安裝在碾壓機振動輪上且不隨振動輪轉動的部位；加速度傳感器采集到的碾壓機碾輪加速度時域模擬信號經信號模數轉換，轉換成時域數字信號，進而將加速度時域數字信號進行快速傅里葉變換(FFT)，得到碾輪振動加速度的頻譜數據，然后將加速度頻譜數據和當前采樣時間傳輸到數據處理模塊中；

GPS定位模塊包括GPS接收機、GPS衛星天線和差分無線電天線，GPS衛星天線安裝在碾壓機上，用于接收GPS信號，以確定碾壓機的位置，GPS定位模塊安裝在盡量靠近碾輪中心點，差分無線電天線用于接收GPS基準站的差分信號，用于GPS接收機作實時動態差分(Real-time?Kinematic，RTK)，用于獲得碾壓機的實時位置坐標，并將當前采樣時間及其相應的碾壓機位置坐標傳送到數據處理模塊；

數據處理模塊根據接收到的碾輪振動加速度頻譜數據及對應的采樣時刻，分析計算當前采樣時刻的碾輪振動的基頻及壓實指標值CV；并將從GPS定位模塊接收到的當前采樣時間及其對應的碾壓機位置坐標，計算得到的基頻和CV，以及由該數據處理模塊的標識碼ID確定的所安裝碾壓機的標識進行輸出。

2.如權利要求1所述的土石壩壩料壓實質量實時監測裝置，其特征是，還包括有：無線傳輸模塊(DTU)、車載顯示模塊、碾壓機電源模塊和數據庫服務器；無線傳輸模塊(DTU)將數據處理模塊發送過來的當前采集時間及其對應的碾壓機位置坐標、碾壓機標識、當前采樣時刻的基頻和CV值實時地傳送到遠程數據庫服務器中，以備后續質量評估與控制應用；

碾壓機電源模塊通過將碾壓機自身的電源電壓轉化成數據處理模塊所需要的電壓并供給數據處理模塊，數據處理模塊根據GPS定位模塊、車載顯示模塊、無線傳輸模塊(DTU)及碾輪加速度監測模塊所需的不同電壓，經變壓后再分別向各模塊供電；

車載顯示模塊安裝在碾壓機駕駛室內，實時接收從數據模塊發送過來的當前采樣時刻及其所對應的碾輪振動的基頻及壓實指標值CV，并在液晶屏上顯示當前采樣時刻的壓實指標值CV和碾輪振動基頻，供碾壓機司機查看，以輔助其操作；若當CV值未達到設定的控制標準時，需進行補碾、降低碾壓機行車速度或改變碾壓機振動頻率等措施，以確保壩料壓實質量。

3.如權利要求1所述的土石壩壩料壓實質量實時監測裝置，其特征是，數據處理模塊主要由FLASH存儲器、RAM存儲器、CPU構成，GPS定位模塊發送過來的當前采樣時間及其對應的碾壓機位置坐標，以及碾輪加速度監測模塊發送過來的碾輪振動加速度頻譜數據及當前采樣時間放入FLASH存儲器中進行緩存，RAM存儲器用來臨時存貯數據，再通過緩存，把上述數據通過“棧”的方式發送給CPU，由CPU對數據進行計算和處理，CPU的計算和處理包括：

(1)根據碾輪振動加速度頻譜數據及對應的采樣時刻，可分析得到當前采樣時刻的碾輪振動的基頻及壓實指標值CV，具體分析過程如下：首先，比較當前采樣時刻加速度信號的各種頻率及其對應的幅值，找出最大幅值所對應的頻率即為碾壓機振動的基頻。然后，計算壓實質量的表征指標CV，即：

CV=n·A2A0]]>

上式中，A₀、A₂分別為加速度頻譜信號中基頻和二次諧波即二倍基頻對應的幅值；n為常數。CV值越大，壓實質量越好。根據設計所要求的壩料壓實質量，設定CV的控制標準值；

(2)將當前采樣時間及其對應的碾壓機位置坐標、基頻和CV，以及由該數據處理模塊的ID確定的所安裝碾壓機的標識傳輸給無線傳輸模塊(DTU)及車載顯示模塊。