[发明专利]一种锤击法管桩施工实时监测系统

权利要求书

1.一种锤击法管桩施工实时监测系统，其特征在于，主要由三个部分组成：安装于管桩壁上的数据监测采集设备、数据通信网络、数据监测后台系统；

所述数据监测采集设备以ARM处理器为控制核心，结合加速度传感器、供电系统构成；

ARM处理器主要完成数据采集、数据处理及通讯方面的任务；

加速度传感器的采集数据经过两级信号处理之后传输给ARM处理器；第一级处理电路将差分信号高质量地转换为输出信号，并提供偏置电压以使输出为正电压信号；第二级处理电路对输出的信号进行缩放；

供电系统采用电池；

所述数据通信网络主要作为通信链路，通信链路配置为无线方式，具体为安装在管桩外壁上的无线通信模块和数据监测后台系统中的无线通信模块；

将管桩数据监测采集设备安装在管桩内壁上；打开数据监测采集设备的供电系统，保持和无线通信模块连接正常；

所述数据监测后台系统，依托无线通信模块，实时获取管桩数据监测采集设备采集的实时数据；然后对监测数据进行有效数据分析，提取贯入度数据和锤击数数据。

2.根据权利要求1中所述的一种锤击法管桩施工实时监测系统，其特征在于，所述数据监测采集设备包括加速度计，加速度计安装于预制管桩内壁中，同时，与预制管桩之间加入缓冲装置，该缓冲装置等效为一弹簧阻尼装置；

加速度计与配重块紧密贴合，两者通过一弹簧阻尼装置或者等效于弹簧阻尼装置的结构与预制管桩连接。

3.根据权利要求1中所述的一种锤击法管桩施工实时监测系统，其特征在于，数据监测采集设备通过加速度传感器采集到管桩下沉的动态变化信号，通过积分算法分析处理采集信号，生成贯入度数据和锤击数数据。

4.根据权利要求3中所述的一种锤击法管桩施工实时监测系统，其特征在于，贯入度数据积分算法分析如下：

该积分算法采用频域积分算法，频域积分从信号本身的频率角度入手进行积分，通过频率选择的方式将与加速度信号频率相近的信号留下，而其范围之外的信号则直接滤掉不参与频域变化积分；频域积分可以从根本上有效去除趋势项误差，尤其对于低频趋势误差；

加速度信号的频域表达式为：

a(t)＝Ae^jωt

式中：e^jωt——加速度信号频率为ω的傅里叶分量

A——上述频率分量系数

假设初始速度分量为0时，对速度信号分量的时间积分可以得出速度信号分量，即

式中：e^jωt——速度信号频率为ω的傅里叶分量

V——上述频率分量系数

一次积分在频域里关系式为：

设初速度和初位移分量均为0时，频域加速度信号进行两次积分可得出频域位移：

式中：e^jωt——速度信号频率为ω的傅里叶分量

V——上述频率分量系数

两次积分在频域里关系式为

5.根据权利要求4中所述的一种锤击法管桩施工实时监测系统，其特征在于，锤击数数据的积分算法分析如下：

算法运行前，初始化锤击数n＝0；根据积分算法处理数据的结果，每得出一次有效贯入度数据，将n的值自动加1；最终将累加数据保存得出锤击数。