阅读说明：本技术 混凝土浇注高度实时监测方法及系统 (Concrete pouring height real-time monitoring method and system ) 是由 伍伟 张亮 孙畅 江平 姜云 于 2019-11-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种混凝土浇注高度实时监测方法,在浇筑区域内铺设温度传感光纤；通过温度传感光纤对浇筑区域的温度进行实时监测；当水平段上的某个温度检测点采集到的温度数值t1与该点在预设的时间间隔T之前采集到的温度数值t2的差值超过预设差值△t时,记录该点为异常波动点；当该水平段上的异常波动点的数量超过预设值x时,则判断混凝土已覆盖该水平段。本发明还公开了一种混凝土浇注高度实时监测系统,包括温度传感光纤、光纤传感检测单元、实时数据分析处理单元。采用上述技术方案,能够实时监控混凝土浇注全区域的液面高度,光纤布在某个区域即可监测该区域浇注液面高度,特别适用于大型混凝土结构。(The invention discloses a concrete pouring height real-time monitoring method, which comprises the steps of paving a temperature sensing optical fiber in a pouring area, monitoring the temperature of the pouring area in real time through the temperature sensing optical fiber, recording a point as an abnormal fluctuation point when the difference value between a temperature value T1 acquired by a certain temperature detection point on the horizontal segment and a temperature value T2 acquired by the point before a preset time interval T exceeds a preset difference value △ T, and judging that concrete covers the horizontal segment when the number of the abnormal fluctuation points on the horizontal segment exceeds a preset value x.)

混凝土浇注高度实时监测方法及系统

技术领域

本发明涉及一种混凝土浇注高度实时监测方法及系统，属于混凝土施工技术领域。

背景技术

在中大型混凝土施工过程中，普遍运用分段分层浇筑的方法，化整为零，提高工作效率和保证工程质量。在混凝土施工规范中，对分段分层浇筑方法有严格的要求：(1)分层高度为***式振动器作用部分长度的1.25倍，大不超过500mm；(2)浇筑混凝土应连续进行，如必须间隔，其间隔时间应尽量缩短，并应在前层混凝土初凝之前，将次层混凝土浇筑完毕，超过2小时按施工缝处理；(3)振捣上一层时应***下层混凝土50mm，以消除两层间的接缝。分层高度的控制在分段分层浇筑施工中尤其重要，分层高度过低导致施工效率低，浪费人力和物力；分层过高，导致振捣不够充分，混凝土不够密实，；如层与层之间接缝明显，则影响工程质量。

在实际的混凝土分段分层浇筑施工中，分层高度的控制依赖于工人和监理的经验，缺乏监测分层高度的科学方法。在一些施工环境比较复杂的情况下，比如晚上施工、施工作业范围大、钢筋密集不好观察，单凭人眼无法判断混凝土分层高度，导致对工程施工质量不可控制。中国专利文献CN105019483A公开了一种沉管灌注桩混凝土灌注高度的实时测量装置及其使用方法，采用收线盒、刻度尺、重锤和定滑轮，刻度尺穿过定滑轮；刻度尺穿过定滑轮，一端与重锤连接，另一端与收线盒连接。使用时灌注混凝土，放锤至自由下落结束记录读数，手动计算高度。该装置有如下不足之处：只用适用于灌注桩这种特定应用场景，对于大面积的混凝土浇筑无法实用；操作麻烦，每次测试灌注高度需重新放锤，并手动记录读数和计算高度。中国专利文献CN204475381U公开了一种现浇大直径薄壁管桩施工中混凝土灌注高度实时测量装置，包括线盒、钢丝绳和重锤，线盒内设有收放钢丝绳的辊轴，所述钢丝绳上标注有尺寸刻度，所述钢丝绳的一端固定于辊轴上，另一端与重锤连接，所述辊轴上设有使其往收线方向转动的阻尼机构，所述阻尼机构产生的作用力小于重锤的重力，所述重锤的密度小于待灌注混凝土密度。该专利原理与CN105019483A类似，因此不足之处相同。中国专利文献CN104008272A公开了一种基于计算机图形技术的混凝土振捣可视化监控方法，其技术方案可概括为：首先绘制混凝土块体，获取浇注高度及施工仓面数据，形成立面浇注高度图及施工仓面平面图，然后实时获取振捣设备信息，计算并在施工仓面平面图中绘制仓面平面振捣实施情况，分析计算出振捣质量监控结果。然而该方法并没有提供如何获取浇注高度。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种混凝土浇注高度实时监测方法及系统，能够对混凝土浇筑高度进行实时监测。

为了实现上述目的，本发明的一种混凝土浇注高度实时监测方法，包括以下步骤：

(1)在浇筑区域内铺设温度传感光纤，所述温度传感光纤至少包括水平段；至少在水平段上预设若干温度检测点；

(2)在混凝土浇筑时，通过温度传感光纤对浇筑区域的温度进行实时监测；

(3)当水平段上的某个温度检测点采集到的温度数值t1与该点在预设的时间间隔T之前采集到的温度数值t2的差值超过预设差值△t时，记录该点为异常波动点；当该水平段上的异常波动点的数量超过预设值x时，则判断混凝土已覆盖该水平段。

所述步骤1中，温度传感光纤包括多个在竖直方向上分布的水平段，并且记录每一水平段的高度值。

在所述步骤2中，当某单次浇筑的浇筑层被判断为已依次覆盖n个不同高度的水平段，则进行报警，其中n为预设值。

所述步骤1中，所述浇筑区域在水平方向上起始于浇筑位置由近及远依次分为m个独立区域，即区域1……区域m，其中m为预设值；所述水平段至少分布在所述区域m内，并且只有当分布在所述区域m内的水平段上的某个温度检测点采集到的温度数值t1与该点在预设的时间间隔T之前采集到的温度数值t2的差值超过预设差值△t时，记录该点为异常波动点。

本发明还提供一种混凝土浇注高度实时监测系统，包括：

温度传感光纤，布置于混凝土浇筑区域内并且至少部分为水平段；

光纤传感检测单元，用于接收传感光纤发送的光信号，分析光信号并至少获得水平段各部位的温度信息数据，用于将温度信息数据发送至实时数据分析处理单元；

实时数据分析处理单元，当水平段上的某个位置采集到的温度数值t1与该点在预设的时间间隔T之前采集到的温度数值t2的差值超过预设差值△t时，记录该点为异常波动点；当该水平段上的异常波动点的数量超过预设值x时，则判断混凝土已覆盖该水平段。

所述温度传感光纤包括多个在竖直方向上分布的水平段。

最下方的水平段距离混凝土浇筑区域底部的高度h≤100mm。

相邻的两个水平段的高度差值△h≤500mm。

所述浇筑区域在水平方向上起始于浇筑位置由近及远依次分为m个独立区域，即区域1……区域m，其中m为预设值；所述水平段至少分布在所述区域m内；所述实时数据分析处理单元，用于只有当分布在所述区域m内的水平段上的某个位置采集到的温度数值t1与该点在预设的时间间隔T之前采集到的温度数值t2的差值超过预设差值△t时，记录该点为异常波动点。

采用上述技术方案，本发明的混凝土浇注高度实时监测方法及系统，使用分布式光纤测温传感技术监测混凝土内部温度，具有温度监测点多，实时和精确度高等优点，实时监控混凝土浇注全区域的液面高度，光纤布在某个区域，即可监测该区域浇注液面高度，特别适用于大型混凝土结构。

附图说明

图1为本发明的混凝土浇注高度实时监测系统的一种实施方式的结构示意图。

图2为某一温度检测点的温度-时间变化曲线图。

具体实施方式

分布式光纤测温传感器(DTS)依据光时域反射(OTDR)原理和拉曼(Raman)散射效应对温度的敏感从而实现温度监测，具有连续测温、实时测温、光纤易于铺设和适应复杂环境的优点。混凝土浇筑前，将光纤沿着钢筋架铺设，DTS监测到的是环境温度。混凝土浇筑后，由于混凝土温度和环境温度有个温度差，导致被覆盖混凝土的光纤温度短时间内有个快速变化，通过这个温度快速变化的现象即可推断出混凝土已浇筑的位置，从而推算出混凝土高度和分层高度。

以下通过附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

如图所示，本发明提供了一种混凝土浇注高度实时监测系统，包括温度传感光纤、光纤传感检测单元以及实时数据分析处理单元。

所述温度传感光纤采用铠装的多模光纤，强度高，能够适应现场恶劣环境。同时光纤具有一定柔韧性，易于敷设。所述温度传感光纤布置于混凝土浇筑区域内并且包括多个在竖直方向上分布的水平段，如图1所示，本实施例中温度传感光纤的多个水平段以往复折返的形式在竖直方向上布置。

所述光纤传感检测单元用于接收传感光纤发送的光信号，分析光信号并至少获得水平段各部位的温度信息数据，用于将温度信息数据发送至实时数据分析处理单元。本发明采用分布式光纤测温传感单元，能够实时上报全光纤的温度，温度精度为0.1℃，具有精度高，温度监测点多，不受环境影响的优点。

所述实时数据分析处理单元，用于当某一水平段上的某个位置采集到的温度数值t1与该点在预设的时间间隔T(例如T＝1min)之前采集到的温度数值t2的差值超过预设差值△t(例如△t＝1℃)时，记录该点为异常波动点；当该水平段上的异常波动点的数量超过预设值x时，则判断混凝土已覆盖该水平段。

本发明的混凝土浇注高度实时监测系统，在混凝土浇筑前，将传感光纤沿着钢筋架敷设好，本实施例中最下方的水平段距离混凝土浇筑区域底部的高度h≤100mm，方便快速监测开始浇注的水泥层。相邻的两个水平段的高度差值相等，并且高度差值△h≤500mm。如果需要更高的液面高度判断精度，可以缩小相邻水平段之间的高度差值。

将混凝土结构体长、宽、高等信息，光纤走向信息录入实时数据分析处理单元。实时数据分析处理单元结合这些信息建立光纤布线的3D模型。

混凝土浇筑时，通过混凝土浇注高度实时监测系统进行全光纤的温度监测，每隔一定时间上报一次全光纤的温度。

实时数据分析处理单元解析传感器上报的温度数据，将温度数据保存到数据库中。预先在光纤上指定若干温度检测点，根据需要可以预设温度检测点的疏密程度。实时数据分析处理单元检查全光纤的温度监测点，当某个温度监测点的当前温度为t1，数据库查询该温度监测点1分钟前的温度为t2，并且当Math.abs(t1-t2)≥1℃时，记录该点为温度异常波动点。当服务器记录到某一水平段上的温度异常波动点总个数超过预设值x时，则认为混凝土已浇筑到该水平段所在高度，服务器实时通知工人该区域的混凝土液面高度。其中x可以为一预设的数值，也可以按照该水平段上的温度检测点的总数y的比例确定x的具体值，例如可以设定x＝y/2。

在混凝土分段分层施工过程中，一般浇注不超过500mm高度的混凝土，待浇注完后，工人开始振捣作业，待振捣完成后，进行下一层的浇注。如果某一次浇注过程中混凝土的浇筑层淹没上下两个相邻水平段，系统会发出预警。当然，可以调整相邻的上下两个水平段的高度差值，来调整检测精度，还可以预先设定浇筑层淹没多个上下相邻水平段才发出预警。

所述浇筑区域在水平方向上起始于浇筑位置由近及远依次分为m个独立区域，即区域1……区域m，其中m为预设值。所述水平段延伸至所述区域4内。所述实时数据分析处理单元，用于只有当分布在所述区域m内的水平段上的某个位置采集到的温度数值t1与该点在预设的时间间隔T之前采集到的温度数值t2的差值超过预设差值△t时，记录该点为异常波动点。本实施例中，如图1所示，浇筑区域分为区域1、区域2、区域3以及区域4。在混凝土浇注过程中，通常会在一个位置向浇筑区域内浇注水泥，比如在区域1所在位置浇注水泥，混凝土会依次向其他区域自然流淌形成一定坡度。在卸料点布置一个振动器，能够推动混凝土向位置低的地方流动，即向区域4流动。待区域4的液面高度达到指定时，即可判断该混凝土浇筑层的整体浇注高度已达到，从而可以进行下一步的振捣作业。因此，可以通过分布在区域4内的水平段来进行混凝土液面高度判定，较为准确，不会出现某一区域液面高度不够的情况。

显然，上述实施例仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。