Система оперативного контроля отказов забивных свай

 

Изобретение относится к технике измерения отказов забивных свай при строительстве зданий и сооружений на свайных опорах и может быть использовано при оценке процесса забивки свай сваебойным агрегатом, а также для оперативного контроля и составления документа о характере погружения свай. Кроме того, система оперативного контроля может быть использована и в нефтяной промышленности в процессе эксплуатации нефтяных скважин. Для обеспечения оперативного контроля за отказами забивных свай при заданной энергии удара сваебойного молота система оперативного контроля забивки свай, содержит датчик перемещения сваи, выполненный в виде генератора несущей частоты, усилителя мощности, первого и второго магнитоуправляемых контактов с магнитами, ключа, модулятора низкой частоты, блока питания, первой антенны и третьего магнитоуправляемого контакта, установленного на молоте; передатчик, выполненный в виде генератора несущей частоты, первого усилителя мощности, ключа модулятора, блока формования номера сваи; пе5рвый приемник, выполненный в виде последовательно соединенных высокочастотного усилителя, узкополосного фильтра, демодулятора, низкочастотного усилителя, первого и второго информационных фильтров, первого и второго усилителей постоянного тока и блока сигнализации; второй приемник, выполненный в виде последовательно соединенных высокочастотного усилителя, узкополосного фильтра, демодулятора и низкочастотного усилителя; блок обработки и записи данных, блок переключения, соединенный со второй антенной, третью антенну, соединенную со входом высокочастотного усилителя второго приемника. 8 ил.

Изобретение относится к технике измерения отказов забивных свай при строительстве зданий и сооружений на свайных опорах и может быть использовано при оценке процесса забивки свай сваебойным агрегатом, а также для оперативного контроля и составления документа о характере погружения свай. Кроме того, она может быть использована в нефтяной промышленности в процессе эксплуатации нефтяных скважин.

Известно техническое решение [1] Но данное техническое решение не нашло широкого распространения ввиду сложности установки и необходимости специальной подготовки сваебойного агрегата или свай к измерениям, что выполнить на практике затруднительно.

Наиболее близким решением к заявленному является [2] Данное техническое решение содержит датчик перемещения сваи с блоком питания, приемник и две антенны, при этом датчик перемещения сваи выполнен в виде двух магнитоуправляемых контактов, подключенных к входам модулятора, выход которого через ключ подключен к первому входу усилителя мощности, к второму входу которого подключен выход генератора несущей частоты, выход усилителя мощности является выходом датчика перемещения сваи и соединен с первой антенной, а приемник выполнен в виде последовательно соединенных высокочастотного усилителя, узкополосного фильтра, демодулятора и низкочастотного усилителя, выход которого подключен через первый и второй фильтры к входам первого и второго усилителей постоянного тока, выходы которых подключены к входам блока сигнализации.

Но в данном техническом решении не устанавливается заданное значение энергии молота, что приводит к ошибкам при определении отказов, так как может быть ситуация такова, что датчик отказов сработал, но при меньшем значении энергии молота. Кроме того, информация записывается субъективно /по желанию мастера/, что часто приводило к неправильным результатам. Следует отметить, что процесс записи не автоматизирован, поэтому он не нашел широкого применения в строительной индустрии.

Задачей изобретения является обеспечение оперативного контроля за отказами забивных свай при заданной энергии удара сваебойного молота.

Задача решается тем, что система оперативного контроля отказов забивных свай, содержащая датчик перемещения сваи с блоком питания, приемник и две антенны, при этом датчик перемещения сваи выполнен в виде двух магнитоуправляемых контактов, подключенных к входам модулятора, выход которого через ключ подключен к первому входу усилителя мощности, к второму входу которого подключен выход генератора несущей частоты, выход усилителя мощности является выходом датчика перемещения сваи и соединен с первой антенной, а приемник выполнен в виде последовательно соединенных высокочастотного усилителя, узкополосного фильтра, демодулятора и низко частотного усилителя, выход которого подключен через первый и второй фильтры к входам первого и второго усилителей постоянного тока, выходы которых подключены ко входам блока сигнализации, дополнительно снабжена передатчиком с блоком питания, вторым приемником, третьей антенной, блоком переключения второй антенны и блоком обработки и записи данных, при этом передатчик выполнен в виде генератора несущей частоты, выход которого подключен к первому входу усилителя мощности, к второму входу которого подключен первый выход первого ключа, второй выход которого заземлен, а к входу ключа через последовательно соединенные усилитель и модулятор подключены выход блока формирования номера сваи, выход усилителя мощности является выходом передатчика, второй приемник выполнен в виде последовательно соединенных высокочастотного усилителя, узкополосного фильтра, демодулятора и низкочастотного усилителя, выход которого является выходом второго приемника, блок обработки и записи данных выполнен в виде блока выделения информационных сигналов, выходом подключенного к управляющему входу микропроцессора, первый выход которого соединен с управляющим входом долговременного запоминающего устройства, выход которого соединен с носителем информации, информационный выход микропроцессора соединен с информационным входом оперативного запоминающего устройства, информационный выход которого соединен с информационным входом долговременного запоминающего устройства, при этом вторая антенна подключена к первому входу блока переключения, ко второму входу которого подключен выход усилителя мощности второго передатчика, выход блока переключения соединен со входом высокочастотного усилителя второго приемника, третья антенна соединена с входом высокочастотного усилителя третьего приемника, выход которого подключен к входу блока выделения информационных сигналов блока обработки и записи данных, выход носителя информации является выходом системы, а датчик перемещения сваи снабжен третьим магнитоуправляемым контактом установленным на молоте сваи и подключенным ко входам первого и второго магнитоуправляемых контактов, ко входу генератора несущей частоты и к третьему входу усилителя мощности.

На фиг. 1 представлена общая схема расположения устройств и связь между ними.

На фиг. 2 представлена структурная схема системы оперативного контроля отказов забивных свай.

На фиг. 3 представлена принципиальная схема датчика перемещения сваи.

На фиг. 4 представлены принципиальные схемы передатчика и второго приемника.

На фиг. 5 изображена принципиальная схема блока формирования номера сваи.

На фиг. 6 представлена принципиальная схема информационных фильтров.

На фиг. 7 представлена принципиальная схема приемника.

На фиг. 8 представлена принципиальная схема блока выделения и обработки информационных сигналов. Система состоит из датчика перемещения сваи с блоком питания, первого приемника и второго приемника, передатчика, блока обработки и записи данных.

Все устройства связаны между собой радиоканалом.

На транспортном средства 1 смонтирована сваебойная установка с молотом 2, на его подвижной части 3 устанавливается первичная часть датчика перемещения с первой антенной. У мастера находится первый приемник и передатчик со второй антенной.

В вагончике мастера установлен второй приемник с третьей антенной и блок обработки и записи данных, которые записываются.

На площадке, установленной на молоте 2, крепится третий магнитоуправляемый контакт, а магнит которого устанавливается на подвижной части молота.

Кроме того, датчик перемещения содержит генератор несущей частоты 4, усилитель мощности 10, первый 16 и второй 20 магнитоуправляемые контакты с магнитами 17, 21, ключ 11, модулятор низкой частоты 5, блок питания 12, первую антенну 15, третий магнитоуправляемый контакт 6 с магнитом 7, причем входы первого и второго магнитоуправляемых контактов 16, 20 объединены с выходом третьего магнитоуправляемого контакта 6 с магнитом и соединены с входами генератора несущей частоты 4 и первым входом усилителя мощности 10, второй вход которого соединен с первым выходом ключа 11, вход которого соединен с выходом модулятора 5, первый и второй входы которого соединены с соответствующими выходами первого и второго магнитоуправляемых контактов 16, 20, а вход блока приемника соединен с выходом третьего магнитоуправляемого контакта 6, передатчик выполнен в виде генератора несущей частоты 31, выход которого подключен к первому входу усилителя мощности 36, ко второму входу которого подключен первый выход ключа 40, второй выход которого заземлен, а к выходу ключа 40 последовательно соединены усилитель мощности 36 и модулятор 44 подключены выходы блока формирования номера сваи 37, выход усилителя мощности 36 является выходом второго передатчика, первый приемник выполнен в виде последовательно соединенных высокочастотного усилителя 8, узкополосного фильтра 13, демодулятора 9, низкочастотного усилителя 14, первого 18 и второго 19 информационных фильтров, первого 22 и второго 23 усилителей постоянного тока, блока сигнализации 26, второй приемник выполнен в виде последовательно соединенных высокочастотного усилителя 27, узкополосного фильтра 33, демодулятора 38 и низкочастотного усилителя 42, выход которого является выходом второго приемника, блок обработки записи данных выполнен в виде блока выделения информационных сигналов 28, вычислителя /микропроцессора/ 34, оперативного запоминающего устройства 35, долговременного запоминающего устройства 39, носителя информации 43, блока питания 29, причем блок выделения информационных сигналов 28, выходом подключенного к управляющему входу микропроцессора 34, один выход которого соединен с управляющим входом долговременного запоминающего устройства 39, выход которого соединен с носителем информации 43, информационный выход микропроцессора соединен с информационным входом оперативного запоминающего устройства 35, информационный выход которого соединен с информационным входом долговременного запоминающего устройства 39, при этом вторая антенна 25 подключена к первому входу блока переключения антенны 30 и соединен со входом высокочастотного усилителя 8 второго приемника, третья антенна 24 соединена со входом высокочастотного усилителя 27 второго приемника, выход которого подключен ко входу блока выделения информационных сигналов 28 блока обработки и записи данных.

Система оперативного контроля отказов забивных свай работает следующим образом.

На сваебойном молоте устанавливается устройство, состоящее из корпуса, в котором свободно перемещается контейнер с передатчиком и блоком питания внутри контейнера, и антенной 15 закрепляется первый магнитоуправляемый контакт, с помощью пружины он крепится к корпусу молота, а на подвижной части молота устанавливается магнит. Мастер, находящийся рядом с указанной установкой, имеет приемопередатчик 2 с антенной 25. Он может контролировать работу сваебойного молота и задавать номер сваи.

Основная обработка информации производится в вагончике мастера, где устанавливается приемное устройство 3 с антенной 24 и блок обработки информации.

Окончательная обработка информации производится в диспетчерском пункте, где устанавливается вычислительная машина. Далее информация может быть передана на другую вычислительную машину для вышестоящих инстанций.

Перед забивкой очередной сваи мастер на своем приемопередатчике набирает номер сваи. Молот вступает в работу. Вначале, при больших отказах магнитоуправляемые контакты 16, 20 на контейнере не срабатывают и передатчик не работает, так как на его модулятор не поступает питание, однако третий магнитоуправляемый контакт 6 срабатывает при касании третьего постоянного магнита 7, так как подвижная часть молота всегда имеет заданное значение энергии удара молота. В конце процесса забивки сваи значение отказа уменьшается и наступает момент, когда отказ будет находиться в заданных пределах. Значения пределов устанавливаются путем перемещения магнитов 17, 21 в подвижной части молота. При этом с помощью третьего магнита 7 замыкается цепь питания передатчика, так как подвижная часть молота с третьим магнитом 7 касается третьего магнитоуправляемого контакта 6 и перемещает его вместе с пружиной вверх. Передатчик включается на две минуты и при замыкании контактов 16, 20 запускает модулятор 5. На выходе антенны 15 образуются электромагнитные колебания с несущей частотой 27 МГц. Мастер с помощью своего приемопередатчика 2 контролирует поступление первого сигнала с определенной частотой. Этот сигнал показывает, что достигнуто заданное значение отказов. В процессе удара контейнер некоторое время находится в том же положении, что и до удара, а подвижная часть молота переместилась на некоторое расстояние, при этом первый магнит 17 может коснуться своего магнитоуправляемого контакта 16 и модулятор 5 изменяет частоту сигнала. Передатчик излучает сигнал с той же несущей частотой, но с другой частотой манипуляции. Мастер снова контролирует поступление сигналов. Если поступил один сигнал с первой частотой, то это означает, что забивка сваи производится с заданным значением отказов. Если же поступили два сигнала, то это означает, что процесс забивки отличается от программируемого и мастер принимает определенное решение. Контроль поступления сигналов осуществляется с помощью приемопередатчика 2. Сигнал с антенны 25 поступает через блок переключения антенны 30 на вход усилителя высоких частот 8 и далее через последовательно соединенные фильтр узкой полосы 13, демодулятор 9 и усилитель низких частот 14 поступает на входы информационных фильтров 18, 19, где выделяются соответствующие сигналы, которые усиливаются блоками 22, 23 и фиксируются в блоке сигнализации 26.

Одновременно эти сигналы поступают в вагончик мастера. При этом сигналы проходят через последовательно соединенные блоки антенны 24, усилитель высоких частот 27, фильтр узкой полосы 33, демодулятор 38, усилитель низких частот 42 и поступают в блок выделения информационных сигналов 38. В этом блоке выделяются синхроимпульсы, импульсы несущие информацию о номере сваи и импульсы информации об отказах забивки сваи. Все сигналы обрабатываются микропроцессором 34, записываются и носитель переносит в диспетчерский пункт, где с помощью вычислительной машины информация обрабатывается и в качестве сводки передается вышестоящим инстанциям для анализа и принятия решения.

Использование указанной системы оперативного контроля отказов забивных свай позволяет сократить численность бригады, обслуживающей сваебойный агрегат, на одного человека, и обеспечить объективную оценку несущей способности забитых свай, а также обеспечить оперативность записи информации как в виде документа, так и в виде сводки данных для передачи их в вышестоящие инстанции для анализа.

Формула изобретения

Система оперативного контроля отказов забивных свай, содержащая датчик перемещения сваи с блоком питания, приемник и две антенны, при этом датчик перемещения сваи выполнен в виде двух магнитоуправляемых контактов, подключенных к входам модулятора, выход которого через ключ подключен к первому входу усилителя мощности, к второму входу которого подключен выход генератора несущей частоты, выход усилителя мощности является выходом датчика перемещения сваи и соединен с первой антенной, а приемник выполнен в виде последовательно соединенных высокочастотного усилителя, узкополосного фильтра, демодулятора и низкочастотного усилителя, выход которого подключен через первый и второй фильтры к входам первого и второго усилителей постоянного тока, выходы которых подключены к входам блока сигнализации, отличающаяся тем, что датчик перемещения сваи снабжен третьим магнитоуправляемым контактом, установленным на молоте сваи и подключенным к входам первого и второго магнитоуправляемых контактов, к входу генератора несущей частоты и к третьему входу усилителя мощности, система снабжена передатчиком с блоком питания, вторым приемником, третьей антенной, блоком переключения второй антенны и блоком обработки записи данных, при этом второй передатчик выполнен в виде генератора несущей частоты, выход которого подключен к первому входу усилителя мощности, к второму входу которого подключен первый выход первого ключа, второй выход которого заземлен, а к выходу ключа через последовательно соединенные усилитель мощности и модулятор подключен выход блока формирования номера сваи, выход усилителя мощности является выходом второго передатчика, второй приемник выполнен в виде последовательно соединенных высокочастотного усилителя, узкополосного фильтра демодулятора и низкочастотного усилителя, выход которого является выходом второго приемника, блок обработки и записи данных выполнен в виде блока выделения информационных сигналов, выходом подключенного к управляющему входу микропроцессора, один выход которого соединен с управляющим входом долговременного запоминающего устройства, выход которого соединен с носителем информации, информационный выход микропроцессора соединен с информационным входом оперативного запоминающего устройства, информационный выход которого соединен с информационным входом долговременного запоминающего устройства, при этом вторая антенна подключена к первому входу блока переключения антенны, к второму входу которого подключен выход усилителя мощности второго передатчика, выход блока переключения антенны соединен с входом высокочастотного усилителя второго приемника, третья антенна соединена с входом высокочастотного усилителя второго приемника, выход которого подключен к входу блока выделения информационных сигналов блока обработки и записи данных.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8