阅读说明：本技术 一种在公路桥梁及软基特殊处理中基于物联网精确控制的施工方法 (Construction method based on Internet of things accurate control in special treatment of highway bridges and soft foundations ) 是由 赵刚 张宁 朱建伟 郑耀 史晶 于 2019-09-12 设计创作，主要内容包括：本发明涉及领域,具体涉及一种在公路桥梁及软基特殊处理中基于物联网精确控制的施工方法,通过北斗云定位软件、测斜盒以及RTK算法,基站的建立,GPS定位实现了打桩的精准定位,解决了传统施工过程中夜间或雨季施工放线难、场地松软时桩基行走引起的桩位偏差、放线错误引起的人为偏差、垂直度偏差大、全过程纠偏难度大且工序衔接时间长等问题,为了克服现有存在的问题,同时工精度高,操作方便,对加快施工进度、保证施工质量有显著效果。(The invention relates to the field, in particular to a construction method based on Internet of things accurate control in special treatment of a highway bridge and a soft foundation, which realizes accurate positioning of piling through Beidou cloud positioning software, a slope measuring box and an RTK algorithm and establishment of a base station and GPS positioning, solves the problems of difficult construction and paying-off at night or in rainy season, pile position deviation caused by pile foundation walking when a site is soft, artificial deviation caused by paying-off errors, large verticality deviation, large deviation correcting difficulty in the whole process, long process joining time and the like in the traditional construction process, and aims to overcome the existing problems, the construction method is high in working precision and convenient to operate, and has obvious effects on accelerating construction progress and ensuring construction quality.)

一种在公路桥梁及软基特殊处理中基于物联网精确控制的施 工方法

所属技术领域

本发明涉及物联网精确控制在公路桥梁及软基特殊处理技术领域，具体涉及一种在公路桥梁及软基特殊处理中基于物联网精确控制的施工方法。

背景技术

随着经济技术的高速发展，各类基础设施建设更是以前所未有的速度发展，物联网精确控制在公路桥梁及软基特殊处理工程应用中工艺简便，质量控制及进度控制可以更好地管理。

该技术解决了传统施工过程中夜间或雨季施工放线难、场地松软时桩基行走引起的桩位偏差、放线错误引起的人为偏差、垂直度偏差大、全过程纠偏难度大且工序衔接时间长等问题，为了克服现有存在的问题，先提出一种施工精度高，操作方便，对加快施工进度、保证施工质量有显著效果的施工方法。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供了一种在公路桥梁及软基特殊处理中基于物联网精确控制的施工方法，具有施工精度高，操作方便的优点。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种在公路桥梁及软基特殊处理中基于物联网精确控制的施工方法，包括以下步骤：

步骤一：建立基准站；

步骤二：利用物联网精确控制定位；

步骤三：建立工作站；

步骤四：校准定位数据；

步骤五：调整桩机姿态；

步骤六：通过物联网精确控制进行自动控制打桩。

所述的

步骤一：建立基准站为建立一个GNSS基准站；

步骤二：利用物联网精确控制定位为利用移动终端上的定位软件，先给定位软件导入最初施工坐标；

步骤三：建立工作站为建立工作站、在定位软件内进行控制点测量、测量基准站初始定位及确定计算桩心位置坐标；

步骤四：校准定位数据为校准桩机定位数据及确定桩心实时位置坐标；

步骤五：调整桩机姿态为进行桩机旋挖钻桅杆动态的调整，使桩机旋挖钻桅杆垂直；

步骤六：通过物联网精确控制进行自动控制打桩为利用移动终端上的定位软件进行自动控制打桩。

所述的步骤一中建立基准站为在施工工作现场，选择空旷无遮挡的露天高地环境建立一个GNSS基准站，先在地上建立一个混凝土底座，然后在混泥土底座上设置一个基准站支柱，然后将GNSS主机盒体安装在基准站支柱顶部，GNSS主机盒体上设置有GNSS发出信号的天线，将基准站进行初始定位，确定定位结果时间为最近定位时间，最终确认基准站的坐标。

所述的步骤二中利用手机移动端上的定位软件，先给定位软件导入最初施工坐标为手机移动端上的定位软件为客户端北斗云定位软件，先在客户端北斗云定位软件内创建打桩项目，并添加桩位、成员、操作手及地质资料，然后通过手机移动端，将打桩项目施工坐标图纸用Excel以*.xls格式导入北斗云定位软件。

所述的步骤三中建立工作站、在定位软件内进行控制点测量、测量基准站初始定位及确定计算桩心位置坐标为在北斗云定位软件内进行坐标转换设置，确定“已知点1”，输入控制点坐标后，再设置杆高，然后进行静态测量，测量完成后保存，其中测量时至少测现场两个控制点，来确定计算桩心位置坐标。

所述的步骤四中校准桩机定位数据及确定桩心实时位置坐标为在施工现场的施工桩机上安装GNSS工作站，先在施工桩机上固定GNSS主机支架的位置与GNSS从天线支架位置，然后将GNSS主机盒体安装在GNSS主机支架上，然后再将GNSS从天线安装在GNSS从天线支架上，设置基准站和工作站同时接收同一时间、同一GPS卫星发射的信号，基准站所获得的观测值与步骤三中基准站初始定位的已知位置信息进行比较，得到GPS差分改正值，然后将改正值通过数据链及时传递给卫星的工作站精化其GPS观测值，从而得到经差分改正后工作站桩机桩心准确的实时位置坐标；所述的确定桩心实时位置坐标，已知GNSS定位出的工作站的已知点坐标为A(xA，yA)，工作站的的GNSS从天线的位置坐标为B，求桩心平面坐标为C(xC，yC)，第一次安装的时候可以测量得出ABC三点形成的三角形三边长度及三个夹角角度，C(xC，yC)为需要计算的桩心坐标点，然后根据点A的坐标、AB边的方向、三角形ABC三边长度及夹角，结合三角函数计算即可得出桩心C(xC，yC)点的平面桩心实时位置坐标。

所述的步骤五中进行桩机旋挖钻桅杆动态的调整，使桩机旋挖钻桅杆垂直为在桩机的旋挖钻桅杆上安装测斜盒和两个用于接收基准站发出信号的主天线，测斜盒通过馈线与两个主天线连接，测斜盒内设置有用于测量桅杆垂直度和倾角的垂直度监测传感器和双轴倾角传感器，测斜盒测量桩机的旋挖钻桅杆的倾斜数据通过馈线传递给两个主天线，两个两个主天线将接收到的信号通过无线网络上传至移动终端上安装客户端北斗云定位软件，北斗云定位软件接收到数据后根据测量的数据通过桩机上的桩机操作手进行桩机旋挖钻桅杆动态的调整，使桩机旋挖钻桅杆垂直，两个用于接收基准站发出信号的主天线的安装高度小于4.5米。

所述的步骤六中自动控制打桩为在北斗云定位软件内选择桩位和桩机，然后开始进行自动控制打桩。

所述的GNSS基准站与打桩项目场地工作站的距离为D，D的距离小于等于10KM，所述的GNSS基准站的混泥土底座大小为50cm×50cm的矩形底座，基准站支柱的高度为300cm。

所述的在桩机旋挖钻桅杆上还安装有减震装置，先在桅杆上一侧选择焊接位置，焊接第一槽钢，在桅杆上另一侧对称位置焊接第二钢槽，然后在第一槽钢和第二钢槽上安装减震装置，所述的减震装置为减震垫。

本发明的有益效果是：

与现有技术相比，本发明解决了传统施工过程中夜间或雨季施工放线难、场地松软时桩基行走引起的桩位偏差、放线错误引起的人为偏差、垂直度偏差大、全过程纠偏难度大且工序衔接时间长等问题，为了克服现有存在的问题，同时工精度高，操作方便，对加快施工进度、保证施工质量有显著效果。本发明将现有技术运用于桩机打桩以及公路桥梁及软基特殊处理施工中均可以实现精准定位以及将物联网精确控制技术用于施工过程中实现了施工效率提高，施工质量提高的目的。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的施工流程结构示意图。

图2是本发明的具体施工流程原理结构示意图。

具体实施方式

实施例1:

一种在公路桥梁及软基特殊处理中基于物联网精确控制的施工方法，包括以下步骤：

步骤一：建立基准站；

步骤二：利用物联网精确控制定位；

步骤三：建立工作站；

步骤四：校准定位数据；

步骤五：调整桩机姿态；

步骤六：通过物联网精确控制进行自动控制打桩。

通过上述的方法施工精度高，操作方便，对加快施工进度、保证施工质量有显著效果的施工方法。

实施例2:

参照图1，与实施例1相比，本实施例的不同之处在于：所述的

步骤一：建立基准站为建立一个GNSS基准站；

步骤二：利用物联网精确控制定位为利用移动终端上的定位软件，先给定位软件导入最初施工坐标；

步骤三：建立工作站为建立工作站、在定位软件内进行控制点测量、测量基准站初始定位及确定计算桩心位置坐标；

步骤四：校准定位数据为校准桩机定位数据及确定桩心实时位置坐标；

步骤五：调整桩机姿态为进行桩机旋挖钻桅杆动态的调整，使桩机旋挖钻桅杆垂直；

步骤六：通过物联网精确控制进行自动控制打桩为利用移动终端上的定位软件进行自动控制打桩。

通过上述方法解决了传统施工过程中夜间或雨季施工放线难、场地松软时桩基行走引起的桩位偏差、放线错误引起的人为偏差、垂直度偏差大、全过程纠偏难度大且工序衔接时间长等问题，为了克服现有存在的问题，同时工精度高，操作方便，对加快施工进度、保证施工质量有显著效果。

实施例3:

参照图2，与实施例2相比，本实施例的不同之处在于：一种在公路桥梁及软基特殊处理中基于物联网精确控制的施工方法，包括以下步骤：

所述的建立基准站为

在施工工作现场，选择空旷无遮挡的露天高地环境建立一个GNSS基准站，先在地上建立一个混凝土底座，然后在混泥土底座上设置一个基准站支柱，然后将GNSS主机盒体安装在基准站支柱顶部，GNSS主机盒体上设置有GNSS发出信号的天线，将基准站进行初始定位，确定定位结果时间为最近定位时间，最终确认基准站的坐标；

所述的利用手机移动端上的定位软件，先给定位软件导入最初施工坐标为手机移动端上的定位软件为客户端北斗云定位软件，先在客户端北斗云定位软件内创建打桩项目，并添加桩位、成员、操作手及地质资料，然后通过手机移动端，将打桩项目施工坐标图纸用Excel以*.xls格式导入北斗云定位软件。

所述的建立工作站、在定位软件内进行控制点测量、测量基准站初始定位及确定计算桩心位置坐标为在北斗云定位软件内进行坐标转换设置，确定“已知点1”，输入控制点坐标后，再设置杆高，然后进行静态测量，测量完成后保存，其中测量时至少测现场两个控制点，来确定计算桩心位置坐标，控制点为计算确定桩心位置坐标事先确定的已知坐标的参照点。

所述的校准桩机定位数据及确定桩心实时位置坐标为在施工现场的施工桩机上安装GNSS工作站，先在施工桩机上固定GNSS主机支架的位置与GNSS从天线支架位置，然后将GNSS主机盒体安装在GNSS主机支架上，然后再将GNSS从天线安装在GNSS从天线支架上，设置基准站和工作站同时接收同一时间、同一GPS卫星发射的信号，基准站所获得的观测值与步骤三中基准站初始定位的已知位置信息进行比较，得到GPS差分改正值，然后将改正值通过数据链及时传递给卫星的工作站精化其GPS观测值，从而得到经差分改正后工作站桩机桩心准确的实时位置坐标；所述的确定桩心实时位置坐标，已知GNSS定位出的工作站的已知点坐标为A(xA，yA)，工作站的的GNSS从天线的位置坐标为B，求桩心平面坐标为C(xC，yC)，第一次安装的时候可以测量得出ABC三点形成的三角形三边长度及三个夹角角度，C(xC，yC)为需要计算的桩心坐标点，然后根据点A的坐标、AB边的方向、三角形ABC三边长度及夹角，结合三角函数计算即可得出桩心C(xC，yC)点的平面桩心实时位置坐标。

所述的步骤五中进行桩机旋挖钻桅杆动态的调整，使桩机旋挖钻桅杆垂直为在桩机的旋挖钻桅杆上安装测斜盒和两个用于接收基准站发出信号的主天线，测斜盒通过馈线与两个主天线连接，测斜盒内设置有用于测量桅杆垂直度和倾角的垂直度监测传感器和双轴倾角传感器，测斜盒测量桩机的旋挖钻桅杆的倾斜数据通过馈线传递给两个主天线，两个两个主天线将接收到的信号通过无线网络上传至移动终端上安装客户端北斗云定位软件，北斗云定位软件接收到数据后根据测量的数据通过桩机上的桩机操作手进行桩机旋挖钻桅杆动态的调整，使桩机旋挖钻桅杆垂直，两个用于接收基准站发出信号的主天线的安装高度小于4.5米。

所述的步骤六中自动控制打桩为在北斗云定位软件内选择桩位和桩机，然后开始进行自动控制打桩，其中在北斗云定位软件内选择目标桩位再选择桩机，自动生成偏移距离，选择左上方电子气泡可以看到桩机倾斜方向和倾斜角，然后设置精度控制，因为GNSS基准站与项目场地的距离为D，D的距离小于等于10KM，同时基准站与项目场地的距离D决定项目的实际测量精度，测量精度计算公式如下：

精度公式为：RTK动态精度：(0.08+D*百万分之一)cm；

RTK静态精度：(0.25+D*百万分之一)cm。

所述的GNSS基准站的混泥土底座大小为50cm×50cm的矩形底座，基准站支柱的高度为300cm，保证基准站的稳固。

校准桩机定位数据需要进行桩基姿态调整、打桩桩心测量、从天线位置测量、桩机前进方向角测量和效验参数；

桩基姿态调整需要使桩机水平，同时安装测斜盒后测量旋挖钻桅杆的倾斜数据然后通过桩机上的桩机操作手进行桩机旋挖钻桅杆动态的调整，使桅杆垂直；

打桩桩心测量需要进行主天线的测量和钻杆中心为的确定即工作站桩机桩心坐标的确定具体如下叙述；

桩机前进方向角测量需要将主天线进行固定，将从天线放置桩机前进方向，其中主天线和从天线均用馈线连接用于信号传输；

效验参数是将测量的数据进行误差效验，然后更具实际情况进行调整，然后进行精准的定位打桩施工，具体步骤如下；

在施工现场的施工桩机上安装GNSS工作站，先在施工桩机上固定GNSS主机支架的位置与GNSS从天线支架位置，然后将GNSS主机盒体安装在GNSS主机支架上，然后再将GNSS从天线安装在GNSS从天线支架上，设置基准站和工作站同时接收同一时间、同一GPS卫星发射的信号，基准站所获得的观测值与步骤三中基准站初始定位的已知位置信息进行比较，得到GPS差分改正值，然后将改正值通过数据链及时传递给卫星的工作站精化其GPS观测值，从而得到经差分改正后工作站桩机桩心准确的实时位置坐标；

具体为卫星接收机实时接收卫星信号和来自基准站的差分数据，以通过RTK算法解算出厘米级精度的点位坐标，并输送至北斗云APP软件处理；北斗云APP软件可推算出桩心点坐标，并计算出与设计桩点的平面位移差值，给出参考信息，引导打桩人员精确作业。

所述的在桩机旋挖钻桅杆上还安装有减震装置，先在桅杆上一侧选择焊接位置，焊接第一槽钢，在桅杆上另一侧对称位置焊接第二钢槽，然后在第一槽钢和第二钢槽上安装减震装置，所述的减震装置为减震垫，用于减少打桩机在施工时的震动。

实施例4:

北斗云定位软件端确定桩机坐标具体操作：

1、打开北斗云定位软件，选择“我的”，选择“我的设备”选择右上角“+”，选择“基准站列表”，选择右上角菜单，选择“新基准站”，选择基准站类型为私有基准站，选择基准站设备，选择“初始定位”，输入设备IMEI校验，选择“确定”，等待3～5分钟，选择“查询定位结果”，确定定位结果时间为最近定位时间，设置服务密码，选择“确定”，完成基准站创建，确定基准站坐标。此步是为了建立项目与基准站的关联关系。

2、打开北斗云定位软件，选择“项目”进入项目列表，选择对应的项目进入项目详情，选择“项目工作站列表”，选择右上角“+”，选择工作站设备，选择“确定”，完成将工作站添加到项目。此步是为了建立工作站设备与项目关联关系。

3、打开北斗云定位软件，选择“项目”进入项目列表，选择对应的项目进入项目详情，选择“项目设置”，选择“坐标转换设置”，选择测量工作站，选择“已知点1”，将工作站放置在已知点1位置，输入已知点1的平面坐标，选择“点击测量”，输入测量杆高，静态测量等待至少2分钟，选择“完成测量”，选择“确定”保存，已知点1设置完成。同样步骤测量其它已知点，至少需要测量两个已知点，测量完已知点后，选择“已知点分析”，查看图纸距离与测量距离误差应少于2cm。再选择底部的“已知点回测”，将工作站对准已知点1，选择“点击测量”，选择“完成测量”，已知点1回测完成。同样步骤完成其它已知点的回测，查看所有回测误差应小于2cm，到此坐标转换设置完成。测量杆高是指接在工作站主天线接口位置的天线底面距杆尖的垂直距离。此步是为了将经纬度坐标系转换为打桩项目所属坐标系。

利用北斗云定位软件打具体桩操作步骤：

⑴测斜盒子初始化

所有出厂带测斜盒子的设备，都是和配套的工作站确定了绑定关系的，要配套使用。

第一步：出厂设置

在后台APP上，点击出厂设置》》允许开启蓝牙》》点击连接(连接分体机的)

连接成功后，北斗云定位软件内，看到数传模块，选择读取后对比一下信号道的值是否为1，波特率是否为19200。如果是的，返回即可。如果不是，要输入信道值为1，波特率为19200后点击设置，提示成功后返回即可。

第二步：设置测斜盒

管理员及以上权限，客户端APP，进入项目。选择“项目工作站”》》选择工作站》》选择“工作站设置”》》选择“通过蓝牙”》》选择“连接”(连接分体机)》》在桅杆测斜盒IMEI中输入测斜盒的编号，选择设置即可(设置过程中，一定要保持设备开机1分钟以上)。

第三步：初始化校正

初始化校正，安装完后将桩机桅杆严格调竖直后进行初始化校正，以此作为倾斜零点。自动控制打桩>桅杆图标->右上角菜单>初始化校正，输入安装方向，安装方向角是指Y方向(测斜盒子的小箭头方向)与桩机正前方的顺时针夹角，竖向安装时充电口向下，Y方向为盒子正下方。

⑵创建项目

下载北斗云定位软件，创建项目方式，选择首页右上角“+”，选择“添加打桩项目”，输入项目名称及简介，选择“保存”完成项目创建，创建项目同时系统会自动创建项目聊天群。

⑶创建基准站

创建项目基准站方式，在项目管理中，选择“项目设置”，选择“基准站设置”，进入基准站列表，选择右上角“更多”，选择“新基准站”，在设备列表页选择设备，输入基准名称，填写服务密码。选择点“初始定位”，3分钟后查询定位结果，选择“确定”完成基准站创建。

⑷桩机操作手添加

步骤：装机操作手--添加--选择操作手后确定(设置到此处可以直接使用自动控制打桩和阶段控制打桩)

⑸旋挖钻机自动控制打桩

利用北斗云定位软件进行打桩具有以下的优势和特点：

⑴桩机操作人员可以在移动终端的指挥下，快速找到要施工的桩位，无需提前放线，大大提高桩机施工效率；

⑵克服夜间施工放线难；

⑶克服施工放线难；

⑷克服场地松软时桩机行走引起的桩位偏差；

⑸克服放线错误引起的认为偏差；

⑹能够自动进行项目施工信息统计，自动生成施工记录表、竣工图，自动生成施工统计信息；

⑺施工过程可监控、施工数据可共享，远程查看桩机的位置、桩机施工效果。

测量桩机参数

第一步：测量打桩位置

将连接在主天线口的天线安装在三角架上，移动到打桩位置，调整三角架竖直后，在北斗云定位软件内点击“开始测量”，等待测量完成后，点击“保存”。移动桩机，调整使钻杆中轴心点对准该点，调节桩机平台水平并固定，调整桩机桅杆竖直。

第二步：测量从天线位置

将连接在主天线口的天线固定在从天线槽钢的位置上，点击“开始测量”，等待测量完成后，点击“保存”。

第三步：主机位置与角度测量

将接有主天线口的天线安装在主天线槽钢的位置上，将接有从天线的天线安装在三角架上，移动三角架的位置并调整竖直，使得和桩机前进方向、槽钢主天线在同一直线上。点击“开始测量”，等待测量完成后，点击“保存”。

第四步：校验

将上述步骤一中的三角架上的天线取下，接到从天线的槽钢上，固定好后，点击“开始测量”，等待测量完成后，点击“保存”，即桩机参数测量完成。

本发明中北斗云APP以及RTK算法均属于现有技术，将现有技术运用于桩机打桩以及公路桥梁及软基特殊处理施工中均可以实现精准定位以及将物联网精确控制技术用于施工过程中实现了施工效率提高，施工质量提高的目的。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细的说明，但本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化，其都在该技术的保护范围内。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。