工程结构试件智能试验系统的制作方法

专利检索2022-05-11  5



1.本发明涉及工程结构试件模拟试验技术领域,尤其涉及一种工程结构试件智能试验系统。


背景技术:

2.目前,根据国家有关规范和标准的规定,但凡需要混凝土进行施工的工程,均需要在施工现场对进场混凝土成品进行取样,按照要求制作混凝土试块,然后进行养护。待达到规定的养护期限,送交指定的检测机构,进行试块的压力试验,并如实记录试验结果,以此来判断试块的抗压强度指标是否符合设计要求。
3.现场制作试块,需对进场成品混凝土及时取样,相应地,还需要在混凝土浇筑部位处进行取样。将混凝土置入标准的试块模具,按照操作要求进行成型,并在试块上进行日期、标号等信息的标识。由于信息技术的发展,许多现场采用了在试块上嵌入诸如二维码等方式供信息采集、识别之用。由于要对不同批次、不同浇筑部位的混凝土分别取样,现场制作的试块批次多、数量大。制作完成的试块,需要在满足规范规定的条件下进行养护,以利于试块成型及强度的增长。
4.待试块养护达到规定的期限时,需及时将其送到指定的试验室进行压力试验。由于批量多、数量大,且需往返于施工现场和试验室之间,现场送检人员的工作量很大。
5.检测机构试验室收到来样后,对试件进行外观检测、复核后,根据不同试块强度等级进行相应的压力试验。记录试验结果,签署盖章。试验室对来样的试验结果负责,试验报告交委托单位留存、归档。
6.同样,混凝土搅拌站对于其出厂的每批次混凝土,需要进行自检,也需要完成上述工作,也存在上述中的问题。并且,在混凝土预制构件生产基地以及道路、桥梁等施工现场,同样面临上述一样的工作和问题。
7.此外,混凝土在实际工程应用中,根据其使用部位受力的情况,根据受力计算或构造要求,在其中配置一定数量的钢筋,形成钢筋混凝土,以达到充分利用混凝土受压能力好和钢筋受拉能力强的特点,提高材料的利用效率。施工现场对于进场的钢筋,也需要进行拉力试验。试验的整个过程中,亦存在类似上述相应的工作和问题。只是钢筋试件需要进行拉力试验,而混凝土试块是压力试验。二者的施力组件不同,加力方向相反,但动力源-液压传力系统可以是一致的。


技术实现要素:

8.本发明的目的在于提供一种工程结构试件智能试验系统,其能够快速、不间断进行结构试件的试验检测工作,并有效提高现场工作效率,降低工作强度,减少运输成本,最大化剔除人为因素对试验结果的影响,保证试验结果的真实性和唯一性。
9.为达到上述目的,本发明采用如下技术方案:一种工程结构试件智能试验系统,包括:试件制备系统,所述试件制备系统包括:
物料进场信息子系统,试件成型子系统,以及打标子系统;所述物料进场信息子系统用于对进场商品混凝土罐车进场进行信息采集,所述试件成型子系统包括具有抓取和抹平功能的机器人、以及制备平台,所述打标子系统用于对制作完成的试件进行识别码加入;养护系统,所述养护系统用于在规定的时间内对完成制备的试块进行脱模,并由所述试件成型子系统的所述机器人转运至货架子系统;试验系统,所述试验系统包括识别子系统、试件抓取机器人子系统、试验机组子系统、监控子系统、以及清扫子系统;所述识别子系统根据试块制作的信息,对达到养护时间的试块进行识别,并将信息传递给所述试件抓取机器人子系统;所述试件抓取机器人子系统由行走装置和机械臂构成,具有移动和抓取功能,所述试件抓取机器人子系统根据所述识别子系统发出的信息,对于达到养护期限的试块,所述机械臂将指定试块从所述货架子系统中取出,并通过所述行走装置移动以放入所述试验机组子系统的指定位置处,以供所述试验机组子系统进行工作;所述试验机组子系统包括液压传动装置、试件托盘、压力调节装置、加压杠杆、以及数据记录保存传输模块,所述试验机组子系统用于对试件进行压力试验,记录试验数据并上传至控制中心;供电系统,所述供电系统设置有不间断电源并用于对整个智能试验系统进行用电支持;控制系统,所述控制系统采用通讯协议与各组成系统进行连接,作为整个智能试验系统的控制中心,用于综合管理所述试件制备系统及所述试验系统,并接受和存储各组成系统上传的数据;所述控制系统还用于根据实际情况发送工作指令,并接受上传数据;物联网数据处理系统,所述物联网数据处理系统由数据采集子系统、物联网平台子系统、以及业务处理子系统构成,用于完成对试验数据的采集、传输、记录和处理工作;智能监控系统,所述智能监控系统由视频采集子系统、视频传输子系统、以及终端显示子系统构成,用于实现试验设备的远程监控,并开发智能应用以具有事前预警、事中处理、事后及时取证的全自动、全天候、实时监控功能;所述工程结构试件智能试验系统使用时,商品混凝土原料罐车进场,所述试件制备系统中的所述物料进场信息子系统采集商品混凝土进场信息,所述试件成型子系统的机器人进行混凝土取样,所述试件成型子系统的制备平台进行试块制作,所述打标子系统记录制作信息并植入电子标签;所述养护系统进行试块脱模,并放入所述货架子系统进行养护;所述试验系统中的所述识别子系统进行扫码识别,所述试件抓取机器人子系统进行试块抓取,并放入所述试验机组子系统进行加压试验、同时记录数据且存储,所述清扫子系统进行残渣清扫。
10.其中,所述物料进场信息子系统用于对进场商品混凝土罐车进场进行信息采集,包括车辆号牌、进场时间、混凝土标号;所述试件成型子系统中的所述机器人用于进行试块空模的抓取、混凝土原料的取用、以及将原料导入空模内、并摆放至所述制备平台,所述机器人还用于进行试块表面的抹平动作;所述制备平台设有振捣电机,用于对混凝土试块进行振捣;所述打标子系统用于对制作完成的试件进行识别码加入,所述标识码包括条形码、二维码或电子标签rfid,且所述标识码用于记录试件的成型时间及强度等级信息。
11.其中,所述货架子系统包括:由多层、多格组成且配有格门的货架,以及温度传感器和湿度传感器,所述温度传感器连接有温度调节装置,所述湿度传感器连接有湿度调节装置。
12.其中,所述试验系统中的所述试验机组子系统配置有多个。
13.其中,所述控制系统配置有多种终端显示设备,用于实时查看工作过程和状态,以及数据查询。
14.其中,所述数据采集子系统用于采集来自传感器或所述控制系统的数据,经过嵌入式系统处理后,通过系统自带的5g模组将数据传输至所述物联网平台子系统;所述物联网平台子系统具有设备接入、设备管理、规则引擎、以及监控运维功能,并用于为试验设备提供安全可靠的连接通信能力,并向下连接设备、支撑设备数据采集上云,向上提供云端api,且服务端通过调用云端api将指令下发至设备端,实现远程控制;所述业务处理子系统由业务处理服务器、数据库、以及app应用构成,并采用b/s单体架构、包含设备远程监控模块和数据后处理模块,且所述业务处理子系统包括pc端和移动端,用于实现控制、计算、以及查询功能。
15.具体地,所述设备远程监控模块通过所述智能监控系统、以及实时传回的设备运行数据对设备进行监控,并能够实时调整设备运行状态;所述数据后处理模块用于接收设备传回的试验数据,并依据规范对数据进行整理和计算,以生成试验报告,同时将数据记录到数据库。
16.进一步地,所述智能监控系统为利用工地已有的监控系统增设摄像头的方式、或集成专业厂商成熟产品,采用第三代全数字化视频监控系统;所述智能监控系统通过所述物联网数据处理系统中的所述物联网平台子系统,调用云端api将指令下发至设备端,以实现试验设备的远程监控。
17.相对于现有技术,本发明所述的工程结构试件智能试验系统具有以下优势:本发明提供的工程结构试件智能试验系统中,由于包括试件制备系统,养护系统,试验系统,供电系统,控制系统,物联网数据处理系统,以及智能监控系统;并且,商品混凝土原料罐车进场,试件制备系统中的物料进场信息子系统采集商品混凝土进场信息,试件成型子系统的机器人进行混凝土取样,试件成型子系统的制备平台进行试块制作,打标子系统记录制作信息并植入电子标签;养护系统进行试块脱模,并放入货架子系统进行养护;试验系统中的识别子系统进行扫码识别,试件抓取机器人子系统进行试块抓取,并放入试验机组子系统进行加压试验、同时记录数据且存储,清扫子系统进行残渣清扫;因此本发明提供的工程结构试件智能试验系统利用智能化手段,结合大数据、北斗导航、物联网、5g、区块链、云端、机电一体化技术,建立一套能适应各类工程施工现场或混凝土搅拌站、混凝土预制构件生产基地的工程结构试件智能试验一体化系统,从而能够快速、不间断进行结构试件的试验检测工作,并有效提高现场工作效率,降低工作强度,减少运输成本,最大化剔除人为因素对试验结果的影响,保证试验结果的真实性和唯一性;此外,数据可供建设方、施工方共享,快速形成验收资料,为工程验收提供便利,提高综合化程度。
附图说明
18.图1为本发明实施例提供的工程结构试件智能试验系统的第一视角结构示意图;
图2为本发明实施例提供的工程结构试件智能试验系统的第二视角结构示意图;图3为本发明实施例提供的工程结构试件智能试验系统的第三视角结构示意图;图4为本发明实施例提供的工程结构试件智能试验系统的第四视角结构示意图。
19.附图标记:1-制备平台;2-机器人;3-货架子系统;31-货架;4-试件抓取机器人子系统;5-试验机组子系统;6-清扫子系统;7-控制系统;8-试块空模;9-混凝土原料。
具体实施方式
20.为了便于理解,下面结合说明书附图,对本发明实施例提供的工程结构试件智能试验系统进行详细描述。
21.本发明实施例提供一种工程结构试件智能试验系统,如图1-图4所示,包括:试件制备系统,该试件制备系统包括:物料进场信息子系统,试件成型子系统,以及打标子系统;物料进场信息子系统用于对进场商品混凝土罐车进场进行信息采集,试件成型子系统包括具有抓取和抹平功能的机器人2、以及制备平台1,打标子系统用于对制作完成的试件进行识别码加入;养护系统,该养护系统用于在规定的时间内对完成制备的试块进行脱模,并由试件成型子系统的机器人2转运至货架子系统3;试验系统,该试验系统包括识别子系统、试件抓取机器人子系统4、试验机组子系统5、监控子系统、以及清扫子系统6;识别子系统根据试块制作的信息,对达到养护时间的试块进行识别,并将信息传递给试件抓取机器人子系统4;试件抓取机器人子系统4由行走装置和机械臂构成,具有移动和抓取功能,试件抓取机器人子系统4根据识别子系统发出的信息,对于达到养护期限的试块,机械臂将指定试块从货架子系统3中取出,并通过行走装置移动以放入试验机组子系统5的指定位置处,以供试验机组子系统5进行工作;试验机组子系统5包括液压传动装置、试件托盘、压力调节装置、加压杠杆、以及数据记录保存传输模块,试验机组子系统5用于对试件进行压力试验,记录试验数据并上传至控制中心;供电系统,该供电系统设置有不间断电源并用于对整个智能试验系统进行用电支持,以保证各系统工作的连续性;控制系统7,该控制系统7采用通讯协议与各组成系统进行连接,作为整个智能试验系统的控制中心,用于综合管理试件制备系统及试验系统,并接受和存储各组成系统上传的数据;控制系统7还用于根据实际情况发送工作指令,并接受上传数据;物联网数据处理系统,该物联网数据处理系统由数据采集子系统、物联网平台子系统、以及业务处理子系统构成,用于完成对试验数据的采集、传输、记录和处理工作;智能监控系统,该智能监控系统由视频采集子系统、视频传输子系统、以及终端显示子系统构成,用于实现试验设备的远程监控,并开发智能应用以具有事前预警、事中处理、事后及时取证的全自动、全天候、实时监控功能;本发明实施例提供的工程结构试件智能试验系统使用时,商品混凝土原料罐车进场,试件制备系统中的物料进场信息子系统采集商品混凝土进场信息,试件成型子系统的机器人2进行混凝土取样,试件成型子系统的制备平台1进行试块制作,打标子系统记录制作信息并植入电子标签;
养护系统进行试块脱模,并放入货架子系统3进行养护;试验系统中的识别子系统进行扫码识别,试件抓取机器人子系统4进行试块抓取,并放入试验机组子系统5进行加压试验、同时记录数据且存储,清扫子系统6进行残渣清扫。
22.相对于现有技术,本发明实施例所述的工程结构试件智能试验系统具有以下优势:本发明实施例提供的工程结构试件智能试验系统中,由于包括试件制备系统,养护系统,试验系统,供电系统,控制系统,物联网数据处理系统,以及智能监控系统;并且,商品混凝土原料罐车进场,试件制备系统中的物料进场信息子系统采集商品混凝土进场信息,试件成型子系统的机器人2进行混凝土取样,试件成型子系统的制备平台1进行试块制作,打标子系统记录制作信息并植入电子标签;养护系统进行试块脱模,并放入货架子系统3进行养护;试验系统中的识别子系统进行扫码识别,试件抓取机器人子系统4进行试块抓取,并放入试验机组子系统5进行加压试验、同时记录数据且存储,清扫子系统6进行残渣清扫;因此本发明实施例提供的工程结构试件智能试验系统利用智能化手段,结合大数据、北斗导航、物联网、5g、区块链、云端、机电一体化技术,建立一套能适应各类工程施工现场或混凝土搅拌站、混凝土预制构件生产基地的工程结构试件智能试验一体化系统,从而能够快速、不间断进行结构试件的试验检测工作,并有效提高现场工作效率,降低工作强度,减少运输成本,最大化剔除人为因素对试验结果的影响,保证试验结果的真实性和唯一性;此外,数据可供建设方、施工方共享,快速形成验收资料,为工程验收提供便利,提高综合化程度。
23.此处需要补充说明的是,本发明实施例提供的工程结构试件智能试验系统中,对于不同材料的试件,由于需要测试的力学指标不同,加力方向不同,可以配置相应的施力组件,而动力源-液压传力系统可以共用。
24.其中,上述物料进场信息子系统用于对进场商品混凝土罐车进场进行信息采集,包括车辆号牌、进场时间、混凝土标号;上述试件成型子系统中的机器人2用于进行试块空模8的抓取、混凝土原料9的取用、以及将原料导入空模内、并摆放至制备平台1,机器人2还用于进行试块表面的抹平动作;制备平台1设有振捣电机,用于对混凝土试块进行振捣;上述打标子系统用于对制作完成的试件进行识别码加入,该标识码可以包括条形码、二维码或电子标签rfid,且标识码用于记录试件的成型时间及强度等级信息,从而以利于后续试件抓取时信息的读取、扫描和识别。
25.其中,上述货架子系统3可以包括:由多层、多格组成且配有格门的货架31,以及温度传感器和湿度传感器,该温度传感器连接有温度调节装置,该湿度传感器连接有湿度调节装置,从而良好地对货架子系统3内的温湿度进行监测,并按照要求进行相应参数调节,以满足养护要求。
26.其中,上述试验系统中的试验机组子系统5可以优选为配置有多个,从而进一步有效提高工作效率。
27.其中,上述控制系统7可以配置有多种终端显示设备,用于实时查看工作过程和状态,以及数据查询。
28.其中,上述数据采集子系统用于采集来自传感器或控制系统7的数据,经过嵌入式
系统处理后,通过系统自带的5g模组将数据传输至物联网平台子系统;上述物联网平台子系统具有设备接入、设备管理、规则引擎、以及监控运维功能,并用于为试验设备提供安全可靠的连接通信能力,并向下连接设备、支撑设备数据采集上云,向上提供云端api,且服务端通过调用云端api将指令下发至设备端,实现远程控制;上述业务处理子系统由业务处理服务器、数据库、以及app应用构成,并采用b/s单体架构、包含设备远程监控模块和数据后处理模块,且业务处理子系统包括pc端和移动端,用于实现控制、计算、以及查询功能。
29.具体地,上述设备远程监控模块通过智能监控系统、以及实时传回的设备运行数据对设备进行监控,并能够实时调整设备运行状态;上述数据后处理模块用于接收设备传回的试验数据,并依据规范对数据进行整理和计算,以生成试验报告,同时将数据记录到数据库。
30.进一步地,上述智能监控系统为利用工地已有的监控系统增设摄像头的方式、或集成专业厂商成熟产品,采用第三代全数字化视频监控系统;上述智能监控系统通过物联网数据处理系统中的物联网平台子系统,调用云端api将指令下发至设备端,以实现试验设备的远程监控。
31.下面结合附图1-图4对本发明实施例提供的工程结构试件智能试验系统的工作过程进行详细描述:第一阶段:商品混凝土原料罐车进场到达指定位置后,即可采集进场信息(如车牌号码、混凝土标号、进场时间等);罐车到达指定位置后,倒出一定方量混凝土用于制作混凝土试块,然后离开;机器人2抓取用于制作混凝土试块的试块空模8,放置于制备平台1上,机器人2再将混凝土原料9灌入试块空模8内,振捣完毕后机器人2沿试模顶面将试块表面抹平;然后制作电子标签或二维码,嵌入试块中,记录试块制作起始时间、混凝土强度等级等信息,再进行下一步有条件地养护;上述第一阶段的过程重复进行,并按照要求进行相应组数的制作;第二阶段:待达到一定时间后,试块脱模,由机器人2将试块转运至货架子系统3,进行有条件养护,同时将信息上传至控制系统7;货架子系统3内设有温、湿度传感器,对货架子系统3内的温、湿度进行监测;货架子系统3内设温度和湿度调节装置,按照要求进行相应参数调节,满足养护要求;上述第二阶段的过程重复进行,并按照要求进行相应数据的调控;第三阶段:待达到规定的养护时间时,控制系统7发出指令,试件抓取机器人子系统4、试验机组子系统5处于工作状态;扫码识别相应的试块信息,并将试块的要求的强度等级等信息传递给压力机,供压力机调整工作参数;根据达到养护时间的先后顺序,试件抓取机器人子系统4抓取相应的试块,放置于试验机组子系统5的指定位置,试验机组子系统5进行压力试验,并将试验数据上传至控制系统7;并且,每件试块加压完成后,清扫子系统6进行压力机台面清扫;上述第三阶段的过程重复进行,并按照要求进行相应参数的调控。
32.以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
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