预应力两端同步张拉设备.pdf

本发明提出了一种预应力两端同步张拉设备，包括两台预应力单端智能张拉装置，每台该装置均包括数据处理单元、与该数据处理单元分别连接的无线网络通信模块和千斤顶驱动单元以及远程实时监控单元。该远程实时监控单元包括远程电脑和远程无线网络通信模块，该远程电脑通过远程无线网络通信模块与数据处理单元连接；两台预应力单端智能张拉装置的无线网络通信模块之间通信连接。本发明能够实现对预应力筋两端的同步张拉，保证了张拉控制应力和有效预应力的均匀性；该设备实现了预应力施工的全自动控制和远程控制，施工效率高，施工结果精度高，施工过程安全性高，能够有效确保工程质量。

1.  一种预应力两端同步张拉设备，其特征在于：包括两台预应力单端智能张拉装置；每台所述预应力单端智能张拉装置均包括数据处理单元、千斤顶驱动单元、无线网络通信模块和远程实时监控单元；
所述数据处理单元与所述千斤顶驱动单元连接，所述千斤顶驱动单元还与对应的张拉千斤顶连接，以允许所述数据处理单元向所述千斤顶驱动单元发送指令以控制所述张拉千斤顶的工作；
所述无线网络通信模块与对应的数据处理单元连接；所述两台预应力单端智能张拉装置的无线网络通信模块之间通过无线传输方式连接；
所述远程实时监控单元包括相互连接的远程电脑和远程无线网络通信模块，所述远程电脑通过所述远程无线网络通信模块与所述数据处理单元通信连接。

2.  根据权利要求1所述的预应力两端同步张拉设备，其特征在于：所述数据处理单元为数据处理电路，所述千斤顶驱动单元为千斤顶驱动电路，所述数据处理电路与所述千斤顶驱动电路通过I/O接口连接；所述数据处理电路向所述千斤顶驱动电路发送的指令为电平信号；
两个所述无线网络通信模块均为无线网络通信组件，与对应的数据处理电路均通过RS485接口连接。

3.  根据权利要求1所述的预应力两端同步张拉设备，其特征在于：所述远程无线网络通信模块为远程无线网络通信组件，包括与所述远程电脑通过以太网接口连接的Internet/3G/4G服务器、与所述Internet/3G/4G服务器通过无线传输方式连接的无线3G/4G上网客户端；
所述设备还包括交换机，所述交换机通过以太网接口分别连接所述无线3G/4G上网客户端和所述数据处理单元。

4.  根据权利要求3所述的预应力两端同步张拉设备，其特征在于：每台所述预应力单端智能张拉装置还均包括与对应的张拉千斤顶连接以实时检测张拉千斤顶的工作参数信息的千斤顶工作参数检测与传输单元；
所述千斤顶工作参数检测与传输单元还与所述数据处理单元连接，以允许所述数据处理单元获取所述张拉千斤顶的工作参数信息。

5.  根据权利要求4所述的预应力两端同步张拉设备，其特征在于：在每台所述预应力单端智能张拉装置中，所述千斤顶工作参数检测与传输单元包括油压传感器、位移传感器和模拟量输入/输出电路；
所述油压传感器的检测端连接张拉千斤顶的油路，信号输出端则连接所述模拟量输入/输出 电路，以检测张拉千斤顶的工作油压数据并发送至所述模拟量输入/输出电路；
所述位移传感器的检测端连接张拉千斤顶，信号输出端连接所述模拟量输入/输出电路，以检测张拉千斤顶的张拉位移量数据并发送至所述模拟量输入/输出电路；
所述模拟量输入/输出电路还连接数据处理单元，以实现所述油压数据和所述张拉位移量数据的处理并发送至所述数据处理单元；
优选的，所述油压传感器的信号输出端通过模拟量接口连接所述模拟量输入/输出电路；
优选的，所述位移传感器的信号输出端通过模拟量接口连接所述模拟量输入/输出电路；
优选的，所述模拟量输入/输出电路通过模拟量接口连接所述数据处理电路；
优选的，所述千斤顶工作参数检测与传输单元还包括反拱位移传感器，所述反拱位移传感器的检测端连接预应力梁，以检测预应力梁的反拱值；所述反拱位移传感器的输出端通过模拟量接口连接所述模拟量输入/输出电路。

6.  根据权利要求4所述的预应力两端同步张拉设备，其特征在于：每台所述预应力单端智能张拉装置还均包括存储目标张拉数据的存储单元；所述存储单元与所述数据处理单元连接，以允许所述数据处理单元获取所存储的目标张拉数据，并分析和对比所述目标张拉数据和所述张拉千斤顶的工作参数信息，并向所述千斤顶驱动单元发出操作对应的张拉千斤顶的指令。

7.  根据权利要求6所述的预应力两端同步张拉设备，其特征在于：所述存储单元包括USB存储器和人机操控界面装置，所述USB存储器通过USB接口连接所述人机操控界面装置，以允许工作人员通过人机操控界面装置向所述存储器输入目标张拉数据；
所述人机操控界面装置通过以太网接口连接所述交换机，以辅助所述USB存储器与所述数据处理单元之间的数据传输。

8.  根据权利要求1所述的预应力两端同步张拉设备，其特征在于：每台所述预应力单端智能张拉装置还包括工业遥控单元；所述工业遥控单元包括手持机无线网络通信模块和手持机遥控器；其中，所述手持机无线网络通信模块与所述数据处理单元通过I/O接口连接，所述手持机遥控器与所述手持机无线网络通信模块通过无线传输方式无线连接，以允许工作人员由所述手持遥控器通过所述手持机无线网络通信模块向所述数据处理单元发送指令，实现所述预应力单端智能张拉装置的人工远程控制。

9.  根据权利要求3所述的预应力两端同步张拉设备，其特征在于：每台所述预应力单端智能张拉装置还包括与所述交换机连接的现场实时监控单元；所述现场实时监控单元包括现场电脑和无线WIFI模块，所述无线WIFI模块通过无线传输方式连接所述现场电脑，并通过以 太网接口连接所述交换机。

10.  根据权利要求1所述的预应力两端同步张拉设备，其特征在于：每台所述预应力单端智能张拉装置中，所述千斤顶驱动单元包括与张拉千斤顶的油路连接的油路阀门，以及与所述油路阀门连接的变频电机；所述变频电机还与所述数据处理单元连接，以在所述数据处理单元的指令下控制所述油路阀门的动作，进而控制所述张拉千斤顶的工作。

预应力两端同步张拉设备
技术领域
本发明属于预应力施工技术领域，涉及一种预应力张拉设备，尤其是预应力两端同步张拉设备。
背景技术
现有的张拉设备中，通常通过人工控制高压电动泵来控制张拉千斤顶的工作，无法有效地控制预应力张拉的同步性、持荷时间、张拉控制应力和有效预应力的均匀度。且在使用两套现有液压张拉装置进行预应力张拉施工时，需要相隔一定距离的两组人员分别操作两套液压张拉装置。张拉时，很难协调使两组人员的操作保持同步，容易出现钢绞线两端伸长量不一致的情况。
此外，现有技术中，对预应力进行张拉控制的系统在预应力张拉准备前，张拉设计参数均通过电脑现场临时输入，效率低下且容易出错。而在预应力张拉过程中，以控制力为主和钢绞线伸长量为辅进行双控，当控制力到达时，均认为张拉施工合格，当钢绞线伸长量未在合格范围内时进行下一步的处理，所得有效张拉应力精度较低。同时由于在预应力张拉过程中，所有张拉数据结果都是存储在现场电脑中进行记录，施工人员可以修改记录表，因此若张拉出现异常情况，施工人员只需凭经验就可更改相关测量数据，最后递交到上级部门的数据几乎都是合格的，当出现问题时，无法查找出真实的原因。此外，现有技术中的预应力张拉控制系统无法进行远程维护，系统无法升级；也是因为这个原因，在现有的预应力张拉过程中，通常在施工现场近距离操作，使得意外工伤事故无法避免。除此之外，在预应力张拉过程中，控制方法均无法实现无限次的倒缸。在实现对预应力筋的两端进行同步张拉时，上述问题更是突出。正是由于存在上述问题，现有预应力张拉技术尤其是对预应力筋进行两端同步张拉的技术不够智能，能够解决上述问题的预应力智能张拉技术具有极强的研究意义和很大的应用价值。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种结构简单、预应力张拉施工时能够实现两端同时张拉的 预应力两端同步张拉设备。
为了达到上述目的，本发明的解决方案是：
一种预应力两端同步张拉设备，包括两台预应力单端智能张拉装置；每台所述预应力单端智能张拉装置均包括数据处理单元、千斤顶驱动单元、无线网络通信模块和远程实时监控单元；所述数据处理单元与所述千斤顶驱动单元连接，所述千斤顶驱动单元还与对应的张拉千斤顶连接，以允许所述数据处理单元向所述千斤顶驱动单元发送指令以控制所述张拉千斤顶的工作；所述无线网络通信模块与对应的数据处理单元连接；所述两台预应力单端智能张拉装置的无线网络通信模块之间通过无线传输方式连接；所述远程实时监控单元包括相互连接的远程电脑和远程无线网络通信模块，所述远程电脑通过所述远程无线网络通信模块与所述数据处理单元通信连接。
所述数据处理单元为数据处理电路，所述千斤顶驱动单元为千斤顶驱动电路，所述数据处理电路与所述千斤顶驱动电路通过I/O接口连接；所述数据处理电路向所述千斤顶驱动电路发送的指令为电平信号；两个所述无线网络通信模块均为无线网络通信组件，与对应的数据处理电路均通过RS485接口连接。
所述远程无线网络通信模块为远程无线网络通信组件，包括与所述远程电脑通过以太网接口连接的Internet/3G/4G服务器、与所述Internet/3G/4G服务器通过无线传输方式连接的无线3G/4G上网客户端；所述设备还包括交换机，所述交换机通过以太网接口分别连接所述无线3G/4G上网客户端和所述数据处理单元。
每台所述预应力单端智能张拉装置还均包括与对应的张拉千斤顶连接以实时检测张拉千斤顶的工作参数信息的千斤顶工作参数检测与传输单元；所述千斤顶工作参数检测与传输单元还与所述数据处理单元连接，以允许所述数据处理单元获取所述张拉千斤顶的工作参数信息。
在每台所述预应力单端智能张拉装置中，所述千斤顶工作参数检测与传输单元包括油压传感器、位移传感器和模拟量输入/输出电路；所述油压传感器的检测端连接张拉千斤顶的油路，信号输出端则连接所述模拟量输入/输出电路，以检测张拉千斤顶的工作油压数据并发送至所述模拟量输入/输出电路；所述位移传感器的检测端连接张拉千斤顶，信号输出端连接所述模拟量输入/输出电路，以检测张拉千斤顶的张拉位移量数据并发送至所述模拟量输入/输出电路；所述模拟量输入/输出电路还连接数据处理单元，以实现所述油压数据和所述张拉位移量数据的处理并发送至所述数据处理单元。
优选的，所述油压传感器的信号输出端通过模拟量接口连接所述模拟量输入/输出电路。
优选的，所述位移传感器的信号输出端通过模拟量接口连接所述模拟量输入/输出电路。
优选的，所述模拟量输入/输出电路通过模拟量接口连接所述数据处理电路。
优选的，所述千斤顶工作参数检测与传输单元还包括反拱位移传感器，所述反拱位移传感器的检测端连接预应力梁，以检测预应力梁的反拱值；所述反拱位移传感器的输出端通过模拟量接口连接所述模拟量输入/输出电路。
每台所述预应力单端智能张拉装置还均包括存储目标张拉数据的存储单元；所述存储单元与所述数据处理单元连接，以允许所述数据处理单元获取所存储的目标张拉数据，并分析和对比所述目标张拉数据和所述张拉千斤顶的工作参数信息，并向所述千斤顶驱动单元发出操作对应的张拉千斤顶的指令。
所述存储单元包括USB存储器和人机操控界面装置，所述USB存储器通过USB接口连接所述人机操控界面装置，以允许工作人员通过人机操控界面装置向所述存储器输入目标张拉数据；所述人机操控界面装置通过以太网接口连接所述交换机，以辅助所述USB存储器与所述数据处理单元之间的数据传输。
每台所述预应力单端智能张拉装置还包括工业遥控单元；所述工业遥控单元包括手持机无线网络通信模块和手持机遥控器；其中，所述手持机无线网络通信模块与所述数据处理单元通过I/O接口连接，所述手持机遥控器与所述手持机无线网络通信模块通过无线传输方式无线连接，以允许工作人员由所述手持遥控器通过所述手持机无线网络通信模块向所述数据处理单元发送指令，实现所述预应力单端智能张拉装置的人工远程控制。
每台所述预应力单端智能张拉装置还包括与所述交换机连接的现场实时监控单元；所述现场实时监控单元包括现场电脑和无线WIFI模块，所述无线WIFI模块通过无线传输方式连接所述现场电脑，并通过以太网接口连接所述交换机。
每台所述预应力单端智能张拉装置中，所述千斤顶驱动单元包括与张拉千斤顶的油路连接的油路阀门，以及与所述油路阀门连接的变频电机；所述变频电机还与所述数据处理单元连接，以在所述数据处理单元的指令下控制所述油路阀门的动作，进而控制所述张拉千斤顶的工作。
由于采用上述方案，本发明的有益效果是：本发明预应力两端同步张拉设备能够由其中的两台预应力单端智能张拉装置同步控制预应力筋两端的张拉过程，通过在张拉过程自动分级比对张拉数据参数控制张拉速率，同时保证张拉控制应力和有效预应力的均匀性。该设备一方面能够实现对预应力张拉的全自动控制，施工效率高，能够实现任意次倒缸，所得到的有效预应力准确可靠；另一方面能够实现对张拉千斤顶的远程控制，能够有效避免意外工伤事故的发生，保障工作人员的生命安全。该系统结构简单，操作人性化，节约了人工成本； 同时，张拉过程中能够通过3G/4G上网客户端和Internet/3G/4G服务器实时将张拉数据传输至远程电脑数据库，数据永久保存并发布于网络，能够实现数据可追溯，有效确保工程质量。
附图说明
图1是本发明实施例中预应力两端同步张拉设备的结构示意图；
图2是本发明实施例中每台预应力单端智能张拉装置的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。
本发明提出了一种预应力两端同步张拉设备，图1所示为该设备的结构示意图。从图1中可以看出，该设备包括第一预应力单端智能张拉装置和第二预应力单端智能张拉装置，图2是每台预应力单端智能张拉装置的结构示意图。从图2可以看出，每台预应力单端智能张拉装置均包括存储单元、数据处理单元、千斤顶工作参数检测与传输单元、千斤顶驱动单元、远程实时监控单元、现场实时监控单元和交换机。
为了实现对张拉千斤顶的远程控制和同步控制，该预应力两端同步张拉设备还包括分别通过RS485接口连接第一预应力单端智能张拉装置和第二预应力单端智能张拉装置的数据处理单元的第一无线网路通信模块和第二无线网络通信模块。其中，第一无线网络通信模块和第二无线网络通信模块相互之间通过无线传输方式连接。远程实时监控单元包括相互连接的远程电脑和远程无线网络通信模块，该远程电脑通过远程无线网络通信模块与数据处理单元通信连接；该远程无线网络通信模块为远程无线网络通信组件，包括与远程电脑通过以太网接口连接的Internet/3G/4G服务器、与Internet/3G/4G服务器通过无线传输方式连接的无线3G/4G上网客户端。本实施例中，工作人员通过操控第一预应力单端智能张拉装置的远程实时监控单元来实现对对应的千斤顶的操作；而对第二预应力单端智能张拉装置对应的千斤顶进行操作也是通过操作第一预应力单端智能张拉装置的远程实时监控单元实现的，具体为通过该远程实时监控单元、第一无线网络通信模块和第二无线网络通信模块之间的通信来实现对第二预应力单端智能张拉装置的操控。即本实施例中，第一预应力单端智能张拉装置为主张拉装置，第二预应力单端智能张拉装置为副张拉装置；通过控制主张拉装置的施工即可同时控制副张拉装置，实现张拉施工的自动化和两端同步张拉。本实施例中，第一无线网络通信模块和第二无线网络通信模块分别为第一无线网络通信组件和第二无线网络通信组件，本发明中它们之间可以通过GPRS、3G或4G等无线传输方式连接。
上述存储单元通过交换机与数据处理单元连接，以存储目标张拉数据并允许数据处理单 元获取所存储的目标张拉数据。本实施例中，该存储单元为存储组件，包括USB存储器和人机操控界面装置；其中，USB存储器通过USB接口连接该人机操控界面装置，以允许工作人员通过该人机操控界面装置向该USB存储器输入目标张拉数据；该人机操控界面装置通过以太网接口连接交换机，交换机通过以太网接口连接数据处理单元，以辅助USB存储器与数据处理单元之间的数据传输。本实施例中，上述目标张拉数据包括钢绞线目标控制张拉力，理论伸长量，梁编号，索号，分级百分比，分级保压时间，伸长量不够时是否超张拉，超张拉百分比，超张拉保压时间等。
千斤顶工作参数检测与传输单元连接张拉千斤顶，以实时检测张拉千斤顶的工作参数信息。该千斤顶工作参数检测与传输单元又连接数据处理单元，以允许数据处理单元获取张拉千斤顶的工作参数信息。
在本实施例中，该千斤顶工作参数检测与传输单元为千斤顶工作参数检测与传输组件，包括油压传感器、位移传感器和模拟量输入/输出电路。该油压传感器的检测端连接张拉千斤顶的油路，信号输出端则通过模拟量接口连接模拟量输入/输出电路，以检测张拉千斤顶的工作油压数据并发送至模拟量输入/输出电路；该位移传感器的检测端连接张拉千斤顶，信号输出端通过模拟量接口连接模拟量输入/输出电路，以检测张拉千斤顶的张拉位移量数据并发送至模拟量输入/输出电路；该模拟量输入/输出电路还以模拟量接口连接数据处理单元，以实现所述油压数据和所述张拉位移量数据的处理并发送至所述数据处理单元。
数据处理单元还通过I/O接口连接千斤顶驱动单元，千斤顶驱动单元还连接张拉千斤顶，以允许数据处理单元对比和分析从存储单元获取的目标张拉数据和从千斤顶工作参数检测与传输单元获取的张拉千斤顶的工作参数信息，并向千斤顶驱动单元发出操作张拉千斤顶的指令。千斤顶驱动单元连接张拉千斤顶，根据从数据处理单元接收的指令操作张拉千斤顶。本实施例中，数据处理单元为数据处理电路，千斤顶驱动单元为千斤顶驱动电路，上述指令为电平信号指令。
本实施例中，千斤顶驱动单元(即千斤顶驱动电路)包括油路阀门和变频电机。张拉千斤顶的油路包括进油管道和回油管道，油路阀门连通并控制进油管道和回油管道，变频电机则一方面连接该油路阀门，另一方面通过I/O接口连接数据处理单元。变频电机根据从数据处理单元获取的指令信息控制油路阀门，进而控制张拉千斤顶的工作。
每台所述预应力单端智能张拉装置还包括工业遥控单元。本实施例中，该工业遥控单元包括工业遥控组件，该工业遥控组件包括手持机无线网络通信模块和手持机遥控器；其中，手持机无线网络通信模块与数据处理单元通过I/O接口连接，手持机遥控器与手持机无线网 络通信模块通过无线传输方式无线连接，以允许工作人员由手持遥控器通过手持机无线网络通信模块向数据处理单元发送电平信号指令，实现预应力单端智能张拉装置的人工远程控制。本实施例中，该手持机无线网络通信模块包括手持机无线网络通信组件，该手持机遥控器采用台湾禹鼎公司生产的F21系列遥控器。
交换机一方面通过以太网接口连接数据处理单元，另一方面通过以太网接口分别连接存储单元、远程实时监控单元和现场实时监控单元，以辅助存储单元、远程实时监控单元和现场实时监控单元与数据处理单元的数据传输。
本实施例中，上述现场实时监控单元包括现场实时监控组件，该现场实时监控组件包括现场电脑和无线WIFI模块，该现场电脑和无线WIFI模块之间通过无线传输方式通信连接。该无线WIFI模块通过以太网接口与交换机连接，从而现场电脑能够通过无线WIFI模块和交换机从数据处理单元获取张拉千斤顶的实时工作参数供现场工作人员参考，且工作人员能够操作现场电脑通过无线WIFI模块、交换机、数据处理单元进而操控对应的千斤顶。本实施例中，无线WIFI模块包括无线WIFI组件。
本发明中，远程实时监控单元还具有实时采集千斤顶工作参数的功能，远程电脑通过Internet/3G/4G服务器、无线3G/4G上网客户端和交换机，从数据处理单元获取张拉千斤顶的实时工作参数以供远程工作人员参考。本实施例中，远程实时监控单元包括远程实时监控组件。
此外，上述千斤顶工作参数检测与传输单元还包括反拱位移传感器，该反拱位移传感器的检测端连接预应力梁，以检测预应力梁的反拱值；其输出端通过模拟量接口连接模拟量输入/输出电路，从而能够将所测得的反拱值通过模拟量输入/输出电路传输到数据处理电路，以作为数据处理电路对千斤顶驱动电路做出决策时的参考。
本发明预应力两端同步张拉设备能够由其中的两台预应力单端智能张拉装置同步控制预应力筋两端的张拉过程，通过在张拉过程自动分级比对张拉数据参数控制张拉速率，同时保证张拉控制应力和有效预应力的均匀性。该设备一方面能够实现对预应力张拉的全自动控制，施工效率高，能够实现任意次倒缸，所得到的有效预应力准确可靠；另一方面能够实现对张拉千斤顶的远程控制，能够有效避免意外工伤事故的发生，保障工作人员的生命安全。该系统结构简单，操作人性化，简单易懂，节约了人工成本；同时，张拉过程中能够通过3G/4G上网客户端和Internet/3G/4G服务器实时将张拉数据传输至远程电脑数据库，数据永久保存并发布于网络，能够实现数据可追溯，有效确保工程质量。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉 本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。