一种基于光纤传感的混凝土振捣棒定位方法

摘要

本发明公开了一种基于光纤传感的混凝土振捣棒定位方法，包括以下步骤：在混凝土浇筑区域铺设传感光纤，并且预先在传感光纤指定若干振动检测点，记录振动检测点的位置坐标；通过传感光纤即时获取各个振动检测点的振幅数据；获取的振幅数据中振幅最大的振动检测点为最大振幅点，并判断该最大振幅点是否为有效峰值点；得出振捣棒的位置位于以有效峰值点为圆心，以r为半径的区域内，其中r为预设值。采用上述技术方案，可以监控混凝土施工过程中的振捣棒的振捣位置，以便于规范混凝土振捣作业，提高工程施工质量；当监控到振捣缺陷时，能够及时提示施工人员进行补振，避免返工。

权利要求

1.一种基于光纤传感的混凝土振捣棒定位方法，其特征在于，包括以下步骤：在混凝土浇筑区域铺设传感光纤，并且预先在传感光纤指定若干振动检测点，记录振动检测点的位置坐标；

通过传感光纤即时获取各个振动检测点的振幅数据；

获取的振幅数据中振幅最大的振动检测点为最大振幅点，并判断该最大振幅点是否为有效峰值点；

得出振捣棒的位置位于以有效峰值点为圆心，以r为半径的区域内，其中r为预设值；

其中，判断该最大振幅点是否为有效峰值点的方法为：判断最大振幅点沿着传感光纤分布的前侧n个振动检测点所检测到的振幅大小是否依次递减，以及后侧n个振动检测点所检测到的振幅大小是否依次递减，其中n为预设值，如果是，则判定该最大振幅点为有效峰值点；

或：

判断是否到最大振幅点的距离依次递增的k个振动检测点所检测到的振幅大小依次递减，如果是，则判定该最大振幅点为有效峰值点。

2.如权利要求1所述的一种基于光纤传感的混凝土振捣棒定位方法，其特征在于：在获得有效峰值点后，判断该振动检测点是否持续m秒为有效峰值点，如果是，则得出振捣棒的位置位于以有效峰值点为圆心，以r为半径的区域内。

3.如权利要求1所述的一种基于光纤传感的混凝土振捣棒定位方法，其特征在于：建立与混凝土浇筑区域以及传感光纤的排布走向相对应的3D模型，予以显示。

4.如权利要求3所述的一种基于光纤传感的混凝土振捣棒定位方法，其特征在于：实时显示振捣棒的位置信息。

5.如权利要求4所述的一种基于光纤传感的混凝土振捣棒定位方法，其特征在于：记录获取振捣棒位置信息的时间作为振捣时长的起始时间，并实时显示振捣棒的振捣时长信息。

说明书

一种基于光纤传感的混凝土振捣棒定位方法

技术领域

[0001] 本发明属于混凝土施工技术领域，具体涉及一种基于光纤传感的混凝土振捣棒定位方法。

背景技术

[0002] 混凝土浇筑过程中，为了保证混凝土的强度，需要进行振捣工作，以保证混凝土的密实。现场施工过程中，混凝土振捣完全凭借施工人员的经验及监理人员的监督，没有有效
的监控手段来监控振捣过程，因此在进行振捣作业时，由于操作不规范，经常会出现漏振、
欠振、过振等现象，需要后续进行补救，造成工程进度的延误、资源的浪费。

[0003] 中国专利文献CN106707932A公开了一种常态混凝土振捣质量可视化实时监控系统，采用的是在振捣台车上安装GPS定位设备，同时辅以振动开关传感器、测距传感器等，在
振捣过程中采集和推算振捣棒的位置、振捣时长等，然后综合分析振捣结果。这种系统存在
以下不足之处：仅适用于振捣台车的情况下，而实际中普遍采用人工振捣的方式；GPS定位
设备的精度是有限的，而振捣棒的作用半径基本在0.5米左右，这种情况下是很难实现比较
精确的定位；系统所采用的各种传感器，均为传统点式传感器，普遍存在无法覆盖振捣监控
全区域的问题。

[0004] 中国专利文献CN103696427A公开了一种人工振捣棒实时监测定位系统，是通过在振捣棒上安装无线信号发射装置，在振捣区域安装信号接收装置，在振捣棒工作时通过接
收的信号来定位振捣棒，同时判断振捣过程是否满足时间要求。这种系统存在以下不足之
处：信号的发射和接收过程并不能代表振捣棒的工作过程，即振捣棒在工作区域处于闲置
状态时，也会有信号收发，这种系统并不能准确采集到振捣棒的工作状态信息；各种复杂的
施工环境，有可能会影响信号的收发。

[0005] 中国专利文献CN102507658A公开了一种混凝土振捣时间实时检测方法，这种方法是在振捣棒的棒头安装用于测定待振捣混凝土电位的电极，当振捣棒插入和拨出混凝土
时，电极测量出的电位值会发生变化，通过分析可计算出振捣棒插入和拨出的时间。这种方
法不足之处在于：需要改造所有的振捣棒，使用起来很不灵活。

[0006] 中国专利文献CN102444289A公开了一种混凝土浇筑振捣动态可视化监测方法，这种方法是在振捣棒上安装用于测定待振捣混凝土电位的电极和GPS定位天线，通过GPS来定
位振捣棒的工作轨迹，通过电极确定振捣棒的工作时长，以此来判定振捣过程质量。这种方
法的不足之处在于：GPS的精度不够，无法满足振捣棒的定位要求；GPS的定位信号受环境影
响很大，人体走动、施工现场钢筋架和模板等都会对定位信号造成干扰；这种方法要改造所
有的振捣棒，不够灵活；仅靠振捣时长来判断振捣质量，不够准确。

发明内容

[0007] 为解决上述问题，本发明公开了一种基于光纤传感的混凝土振捣棒定位方法，通过传感光纤进行振捣棒定位，实时监控振捣棒的振捣情况，以便于及时发现振捣作业中出
现的漏振、欠振、过振等现象，指导现场施工人员及时进行补振，避免后期返工。

[0008] 为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

[0009] 一种基于光纤传感的混凝土振捣棒定位方法，包括以下步骤：

[0010] 在混凝土浇筑区域铺设传感光纤，并且预先在传感光纤指定若干振动检测点，记录振动检测点的位置坐标；

[0011] 通过传感光纤即时获取各个振动检测点的振幅数据；

[0012] 获取的振幅数据中振幅最大的振动检测点为最大振幅点，并判断该最大振幅点是否为有效峰值点；

[0013] 得出振捣棒的位置位于以有效峰值点为圆心，以r为半径的区域内，其中r为预设值。

[0014] 判断最大振幅点沿着传感光纤分布的前侧n个振动检测点所检测到的振幅大小是否依次递减，以及后侧n个振动检测点所检测到的振幅大小是否依次递减，其中n为预设值，
如果是，则判定该最大振幅点为有效峰值点。

[0015] 判断是否到最大振幅点的距离依次递增的k个振动检测点所检测到的振幅大小依次递减，如果是，则判定该最大振幅点为有效峰值点。

[0016] 在获得有效峰值点后，判断该振动检测点是否持续m秒为有效峰值点，如果是，则得出振捣棒的位置位于以有效峰值点为圆心，以r为半径的区域内。

[0017] 建立与混凝土浇筑区域以及传感光纤的排布走向相对应的3D模型，实时显示振捣棒的位置信息。

[0018] 记录获取振捣棒位置信息的时间作为振捣时长的起始时间，并实时显示振捣棒的振捣时长信息。

[0019] 本发明的有益效果是：

[0020] 本发明所述的一种基于光纤传感的混凝土振捣棒定位方法，可以监控混凝土施工过程中的振捣棒的振捣位置，以便于规范混凝土振捣作业，提高工程施工质量；当监控到振
捣缺陷时，能够及时提示施工人员进行补振，避免返工。

附图说明

[0021] 图1为本发明的传感光纤排布的实施例示意图。

[0022] 图2为实施例一中的传感光纤上的部分振动检测点的实时振幅图。

[0023] 图3为实施例一中通过五点求峰值方法确定有效峰值点的示意图。

[0024] 图4为实施例二中最大振幅点判断的示意图。

具体实施方式

[0025] 下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

[0026] 本发明通过传感光纤进行振捣棒定位，传感光纤既是信号和数据传输的媒介，其本身还是传感器。当外界振动作用于传感光纤上时，光纤的折射率、长度会发生微小的变
化，从而导致光纤内传输的光信号发生变化。通过检测振动前后的光信号变化，即可实现对
光纤沿线振动事件的探测和定位。所述传感光纤布置于混凝土浇筑区域，沿着混凝土钢筋
架的钢筋延伸方向铺设。如图1所示，本实施例中的传感光纤通过往复折返的方式进行铺
设。

[0027] 建立与混凝土浇筑区域以及传感光纤的排布走向相对应的3D模型，预先在传感光纤指定若干振动检测点，记录振动检测点的位置坐标并在3D模型上能够对应显示。

[0028] 在混凝土浇铸过程中，当振捣开始时，通过传感光纤即时获取各个振动检测点的振幅数据，如图2所示。

[0029] 获取的振幅数据中振幅最大的振动检测点为最大振幅点，并判断该最大振幅点是否为有效峰值点。

[0030] 对有效峰值点的确定，在本发明给出的实施例一，采用五点求峰值方法进行判定，即首先判断是否最大振幅点的沿着传感光纤分布的前侧2个振动检测点所检测到的振幅大
小依次递减，以及后侧2个振动检测点所检测到的振幅大小依次递减，如果是，则判定该最
大振幅点为有效峰值点，如图3所示，图中点A3为最大振幅点，分别位于其前侧与后侧的点
A2、A1以及A4、A5振幅依次递减，则点A3为有效峰值点。当然，根据实际施工需要，可以预设
判断前侧或后侧的振幅大小依次递减的振动检测点数量为其他数值。

[0031] 在本发明给出的另一实施例二，还可以判断是否到最大振幅点的距离依次递增的k个振动检测点所检测到的振幅大小依次递减，如果是，则判定该最大振幅点为有效峰值
点。如图4所示，以k等于5为例，其中最大振幅点为B1，则按照距离远近依次排列的点分布为
点B2、B3、B4、B5，判断从点B1至点B5是否振幅依次递减，如果是，则判断该最大振幅点为点
B1为有效峰值点。该实施例不以振幅大小依次递减的振动检测点是否沿着传感光纤的走向
进行排布，而是以距离最大振幅点的远近而依次进行排布，使最终的有效峰值点判定结果
更为准确。

[0032] 当确定有效峰值点后，可以得出振捣棒的位置位于以有效峰值点为圆心，以r为半径的区域内，其中r为预设值，例如10cm 25cm，当然根据实际的施工需要，也可以对r值进行
~
调整。

[0033] 考虑到振动监测点振幅会出现波动，当振动监测点很多时，能满足有效峰值点特征的点也在一段时间内有可能会依次出现很多，而大部分并非由振捣棒振捣产生的，分析
振捣过程可以发现，当振捣棒振捣时，振捣棒所在位置的光纤监测点会出现持续稳定的满
足有效峰值特征的峰值，而其他位置满足有效峰值特征的峰值点不具有持续性，因此通过
判断有效峰值点的持续性，可以准确获取到振捣棒振捣位置对应的光纤监测点。也就是说，
在获得有效峰值点后，判断该振动检测点是否持续m秒为有效峰值点，例如在数据库中调取
该时刻前m秒的数据进行分析，或者以该时刻为起始点，监测后续的m秒的数据，最终如果能
够确定该振动检测点持续m秒为有效峰值点，则根据该有效峰值点对振捣棒的位置进行确
定。

[0034] 服务器能够在显示系统中实时显示振捣棒的位置信息。此外，记录获取振捣棒位置信息的时间作为振捣时长的起始时间，从而还能够对振捣棒的振捣时长信息实时予以显
示，以供施工监理参考。

[0035] 采用上述技术方案，可以监控混凝土施工过程中的振捣棒的振捣位置，以便于规范混凝土振捣作业，提高工程施工质量；当监控到振捣缺陷时，能够及时提示施工人员进行
补振，避免返工。

[0036] 本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。