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1主要系統(tǒng)介紹

振搗軌跡采集子系統(tǒng)振搗軌跡（x，y，z）采集子系統(tǒng)由基準(zhǔn)站／移動(dòng)站衛(wèi)星接收機(jī)、基準(zhǔn)站電臺(tái)／電臺(tái)天線、CPCS天線、十字把手套管及單片機(jī)等儀器設(shè)備組成．其中衛(wèi)星接收機(jī)可接收衛(wèi)星信號(hào)并實(shí)時(shí)解算軌跡坐標(biāo)數(shù)據(jù)，由電池供電，最長(zhǎng)工作時(shí)間可達(dá)10h．電臺(tái)用于將基準(zhǔn)站接收機(jī)解算的差分?jǐn)?shù)據(jù)發(fā)送給移動(dòng)站接收機(jī)，由蓄電池供電，功率1～28W，可根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸距離設(shè)置．振搗時(shí)間采集子系統(tǒng)振搗時(shí)間采集子系統(tǒng)由特制分離式電極裝置和單片機(jī)組成．其中電極裝置一端為內(nèi)嵌細(xì)小銅棒電極的尼龍條，并黏接于振搗棒棒頭，另一端為電源插頭與單片機(jī)連接．該系統(tǒng)在振搗時(shí)可實(shí)時(shí)采集電極電位值，并將數(shù)據(jù)傳送給單片機(jī)．單片機(jī)數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)子系統(tǒng)由單片機(jī)、液晶屏、數(shù)傳線、電臺(tái)及終端計(jì)算機(jī)等組成．其中單片機(jī)通過(guò)數(shù)傳線采集振搗時(shí)間和振搗軌跡2種數(shù)據(jù)格式，然后進(jìn)行過(guò)濾、整合，并通過(guò)電臺(tái)發(fā)送給終端計(jì)算機(jī)．液晶屏可實(shí)時(shí)顯示振搗狀態(tài)，方便振搗施工人員查看．振搗狀態(tài)實(shí)時(shí)顯示和評(píng)價(jià)軟件子系統(tǒng)計(jì)算機(jī)通過(guò)電臺(tái)接收單片機(jī)傳來(lái)的四維振搗坐標(biāo)數(shù)據(jù)（x，y，z，t）并將其存入數(shù)據(jù)庫(kù)．圖形處理軟件根據(jù)振搗參數(shù)要求，判斷出相應(yīng)區(qū)域的混凝土振搗效果，并將各區(qū)域振搗效果以圖形方式顯示．系統(tǒng)框圖．

2上位機(jī)軟件

將空間澆注體根據(jù)數(shù)據(jù)點(diǎn)離散為若干個(gè)小空間圓柱體，以振搗數(shù)據(jù)點(diǎn)位置作為圓心，振搗棒有效作用半徑（依據(jù)混凝土流變參數(shù)特征和振搗棒規(guī)格型號(hào)，確定5～10倍的振搗棒直徑）作為振搗影響范圍，振搗棒長(zhǎng)作為柱高，填充振搗區(qū)域；識(shí)別數(shù)據(jù)庫(kù)中振搗邊界數(shù)據(jù)，建立振搗區(qū)域；再將數(shù)據(jù)庫(kù)中其他有效數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)與邊界數(shù)據(jù)之間相應(yīng)的位置進(jìn)行計(jì)算對(duì)比，在振搗區(qū)域中標(biāo)示出振搗數(shù)據(jù)點(diǎn)位置；根據(jù)振搗棒工作軌跡，計(jì)算振搗區(qū)域時(shí)間疊加，根據(jù)施工規(guī)范確定的振搗時(shí)間要求，判斷振搗區(qū)域效果：低于閾值為欠振，高于閾值為過(guò)振，空白區(qū)域則為漏振；以不同顏色和尺度方式顯示欠振／漏振／過(guò)振區(qū)域．

3下位機(jī)軟件

數(shù)據(jù)接收，即負(fù)責(zé)將CPCS設(shè)備測(cè)量獲得的振搗軌跡數(shù)據(jù)（包括振搗邊界數(shù)據(jù)）通過(guò)數(shù)傳線，經(jīng)串口接收至單片機(jī)進(jìn)行處理；數(shù)據(jù)測(cè)定采集，即根據(jù)固定在振搗棒上電極裝置以及單片機(jī)測(cè)定獲取振搗時(shí)間數(shù)據(jù)x采集電路主要由陰陽(yáng)電極、供電線路和采集信號(hào)電路等3個(gè)部分組成．電路中電位器與電極串聯(lián)，Signalout信號(hào)輸出電位器電壓值．為確保電極在接觸水泥漿前后產(chǎn)生可辨信號(hào)輸出極差，經(jīng)不同配比混凝土試驗(yàn)確定電位器阻值為29kΩ，此時(shí)電壓差值可達(dá)1568～2156mV，可準(zhǔn)確判定振搗狀態(tài)．具體原理為：當(dāng)電極兩端插入混凝土后，電極間阻抗發(fā)生變化，導(dǎo)致電位器與電極間產(chǎn)生電壓變化，通過(guò)檢測(cè)比較Signalout信號(hào)與插拔混凝土采樣電壓的差值關(guān)系，判定振搗棒與混凝土接觸與否．其中，電路輸入電壓為5V，單片機(jī)內(nèi)采用8位A／D轉(zhuǎn)換器，可將5V電壓轉(zhuǎn)換為0～255級(jí)電位顯示值，每級(jí)代表實(shí)際電壓約19．6mV，此外，下位機(jī)程序中還添加了電位調(diào)整參數(shù)的手動(dòng)輸入功能，提高了檢測(cè)準(zhǔn)確度．其操作實(shí)現(xiàn)過(guò)程為：根據(jù)混凝土殘留漿液在插入和拔離混凝土拌和物時(shí)電位值的不同，通過(guò)電極裝置對(duì)擬振搗混凝土作業(yè)面進(jìn)行插拔狀態(tài)的電位值采樣；振搗棒插入與拔離時(shí)，鑒于混凝土漿液阻值的穩(wěn)定取值存在客觀時(shí)間間隔，可通過(guò)設(shè)定電位調(diào)整值適時(shí)增大插入時(shí)的采樣值和縮小拔離時(shí)的采樣值，調(diào)試振搗作業(yè)狀態(tài)的判定閾值；單片機(jī)內(nèi)計(jì)時(shí)器根據(jù)振搗狀態(tài)實(shí)時(shí)電位值與閾值進(jìn)行開(kāi)閉運(yùn)行，完成對(duì)振搗時(shí)間測(cè)定采集；數(shù)據(jù)過(guò)濾整合，即可過(guò)濾掉不符合定位精度要求的振搗軌跡數(shù)據(jù)和振搗狀態(tài)不穩(wěn)定時(shí)間的數(shù)據(jù)，將滿足混凝土插拔振搗時(shí)間要求和對(duì)應(yīng)的軌跡定位數(shù)據(jù)整合起來(lái)，以全新數(shù)據(jù)格式編寫；遠(yuǎn)程PC機(jī)數(shù)據(jù)傳輸通信，即將整合編寫的振搗棒四維軌跡數(shù)據(jù)（x，y，z，t），經(jīng)無(wú)線電臺(tái)以數(shù)據(jù)包形式傳輸?shù)竭h(yuǎn)程PC機(jī)上進(jìn)行處理．

作者：田正宏邊策毛龍吳越建單位：河海大學(xué)中國(guó)水利水電第七工程局有限公司