水泥土搅拌桩监测系统多设计方案及对比word精品文档15页.docx

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水泥土搅拌桩监测系统多设计方案及对比word精品文档15页

水泥土搅拌桩监测系统

一般说来，“教师”概念之形成经历了十分漫长的历史。

杨士勋（唐初学者，四门博士）《春秋谷梁传疏》曰：

“师者教人以不及，故谓师为师资也”。

这儿的“师资”，其实就是先秦而后历代对教师的别称之一。

《韩非子》也有云：

“今有不才之子……师长教之弗为变”其“师长”当然也指教师。

这儿的“师资”和“师长”可称为“教师”概念的雏形，但仍说不上是名副其实的“教师”，因为“教师”必须要有明确的传授知识的对象和本身明确的职责。

多设计方案及对比

单靠“死”记还不行,还得“活”用,姑且称之为“先死后活”吧。

让学生把一周看到或听到的新鲜事记下来,摒弃那些假话套话空话,写出自己的真情实感,篇幅可长可短,并要求运用积累的成语、名言警句等,定期检查点评,选择优秀篇目在班里朗读或展出。

这样,即巩固了所学的材料,又锻炼了学生的写作能力,同时还培养了学生的观察能力、思维能力等等,达到“一石多鸟”的效果。

（版本：

1.0）

单靠“死”记还不行,还得“活”用,姑且称之为“先死后活”吧。

让学生把一周看到或听到的新鲜事记下来,摒弃那些假话套话空话,写出自己的真情实感,篇幅可长可短,并要求运用积累的成语、名言警句等,定期检查点评,选择优秀篇目在班里朗读或展出。

这样,即巩固了所学的材料,又锻炼了学生的写作能力,同时还培养了学生的观察能力、思维能力等等,达到“一石多鸟”的效果。

设计公司：

廊坊市博富电子技术有限公司

设计人：

孙宝武

日期：

2019.6

1、前言………………………………………………………………………………2

2、引论………………………………………………………………………………3

3、目录………………………………………………………………………………5

4、正文………………………………………………………………………………7

4.1.1、设计目的……………………………………………………………………7

4.1.2、系统实现功能………………………………………………………………7

4.2、系统总体方案设计……………………………………………………………8

4.2.1、系统总体设计框图…………………………………………………………8

4.2.2、系统硬件设计方案…………………………………………………………8

4.2.3、系统软件设计方案…………………………………………………………8

4.3、系统各个模块设计……………………………………………………………9

4.3.1、单片机最小系统……………………………………………………………9

4.3.2、显示电路……………………………………………………………………11

4.3.3、串行通信电路………………………………………………………………13

4.3.4、DS18B20温度传感器电路…………………………………………………13

4.3.5、电源电路……………………………………………………………………15

4.3.6、单片机与PC机串口连接电路……………………………………………15

4.4、系统软件设计…………………………………………………………………17

4.4.1、单片机软件设计……………………………………………………………17

4.4.2、上位机软件设计……………………………………………………………17

4.5、系统调试………………………………………………………………………19

5、结论………………………………………………………………………………20

6、致谢………………………………………………………………………………20

7、参考文献…………………………………………………………………………21

8、附录………………………………………………………………………………22

附录1、系统总体电路图……………………………………………………………22

附录二、单片机程序…………………………………………………………………22

附录三、PC机程序……………………………………………………………………28

一、前言

廊坊市博富电子技术有限公司长期致力于各类控制监测类电子产品的研发、生产和销售，创业以来，在中国科学电池研究院的技术支持下，凭着多年丰富的市场管理经验和雄厚的综合实力，公司生产的各类控制器在国内外享有较高的知名度。

其中台球类的控制器更是取得市场占有率达到25%,全国销量第一的成绩。

公司拥有一批精干的研发、生产技术人员和先进的生产、检测设备，运用精密的测试技术和完善的管理体系，严格对产品质量进行多重把关。

通过公司全体员工的不断努力，积累了大量宝贵经验。

自2019年起公司开始推行标准化操作，规范公司管理生产体制。

生产的各类控制器出厂达到0缺陷广受新老用户好评。

公司产品包括：

以下四个方面：

软件类产品

鳌科®台球计费灯控系统、军遥®台球计费灯控系统、北京铁路局分房计价系统、鳌科®健身娱乐收费系统等。

硬件产品

鳌科®系列计时电控计费器、JY/HZ/TY系列灯光控制器、升降机重量限制仪、比赛计时计分显示器、通用打桩控制器等。

公司生产的各系列产品规格多样化，以满足客户的不同需求，并且我们可以根据客户的要求设计生产。

公司执着地追求产品的先进性、可靠性、经济型和实用性，销售网络遍布全国、竭诚为广大客户提供完善的技术支持和售后服务。

我们以优质的产品和技术做后盾，用服务实现增值，立足市场，以实际行动来满足客户需求，回报社会。

公司创建以来，一直坚持“以人为本、质量为根、品牌兴企”的发展战略，以“诚信、拼搏、务实、创新”为核心的优秀企业文化，全力以赴跟进时代的步伐，满足客户的需求。

廊坊市博富电子技术有限公司与国内外各界朋友精诚合作，帮助企业解决问题携手企业共创未来。

一、项目需求分析

依照甲方对系统的需求，本着架构合理、安全可靠、操作简易、降低成本、低维护量作为出发点，提供先进、安全、可靠、高效的系统解决方案。

系统建成后将达到如下功能：

☆实时对工区、桩机施工情况进行监测。

☆记录桩机施工过程中产生的各种数据并保存。

☆对厂区桩机施工异常进行实时报警，有效保证厂内生产的安全。

☆通过互联网技术将施工数据共享。

全球任何接入互联网设备可即时查看。

项目总体规划

整套监控系统由前端采集部分、信号传输部分、中心储存控制部分、互联网数据分享部分和电源、防雷四大部分组成。

前端采集部分

前端采集部分通过传感模块对桩机工作情况进行监控，采集监控的变量主要有以下几项:

1钻桩深度

2内钻杆电流

3外钻杆电流

4前后倾角

5左右倾角

6水泥浆密度

7泥浆流速

8喷浆状态或压力

9钻杆状态

通过以上变量结合系统时间变量可以计算出以下参数：

1累计浆量

2累计灰量

3平均浆量

4平均灰量

5钻速

6提钻速度

以上参数可以分段分时计量根据分段情况可以计算以下参数：

1下部桩体累计浆量

2下部桩体累计灰量

3下部桩体平均浆量

4下部桩体平均灰量

5扩大头累计浆量

6扩大头累计灰量

7扩大头平均浆量

8扩大头平均灰量

其它有还应记录的整体参数和其它较有意义的数据有：

1实际桩长

2扩大头桩长

3下部桩体桩长

4最大斜度

5最大钻速

6最大提速

7最大外钻杆电流

8最大内钻杆电流

信号传输部分

信号经传感器采集后通过传输部分将数据转到数据储存中心。

数据传输方法甚多。

参照国内外工业总线系统和国内应用现况，我处设计了以下几种传输方案，客户可以根据具体情况时行选择。

方案一

在互联网设立数据中心服务器。

在施工现在设立现现数据中心。

在桩机上安装的传感器和相对简单的只起到数据采集中转功能的记录仪,采集的信号先传输到现场的数据中心。

现场的数据中心对现场数据进行处理，现场的数据中心再通过电信的无线网络将处理好的数据上传到互联网中心的数据中心。

现场数据中心可以集中查看打印输出现场采集的数据。

同时现场的数据中心也有施工异常监控作用。

能对现场发生的异常进行实时报警响应。

其中现场的数据中心电脑起关键作用需24小时开机。

对运行稳定性有需求应为工业级电脑。

方案二

在互联网设立数据中心服务器。

在施工现在设立现现数据监控中心。

在桩机上安装的传感器采集的信号通过现场的数据记录仪进行初步处理存临时存储。

然后现场记录仪再将初步处理的现场的数据通过电信的无线网络上传到互联网中心的数据中心。

现场可以设立现场数据中心也可以不设立。

现场数据中心主要起到集中查看打印输出现场采集的数据的作用。

同时现场的数据中心也有施工异常监控作用能对现场发生的异常进行实时报警响应。

但由于电信网络的延迟和网况影响实时性有所下降。

现场的记录仪可联网工作或是脱机工作均可。

其中现场的数据中心电脑开不开机不影响系统工常工作一般PC即可上胜任。

2.3.3中心储存控制部分

中心储存控制部分主要作用为储存全国各地上传来的施工数据。

需24小时在线。

根据用户对数据储存安全性的需求有以下几个方案：

方案一

在互联网IDC租用两台云主机。

两台主机上安装数据库系统。

两个服务器对数据进行实时热备。

当一台主机感染病毒或是被攻击瘫患时另一台服务器仍可正常工作。

不影响系统正常工作。

方案二

在互联网IDC租用一台云主机。

主机采用RAD方式储存数据。

主机有感染病毒或是被攻击瘫患的几率。

但可以防止硬盘物理损坏而丢失数据。

系统管理员可以通过定时备份防止数据损失。

互联网数据分享部分

在互联网上建立WEB站点。

工作人员和客户可以通过对WEB站点的访问查看下载施工数据。

Web服务器接到工作人员或客户需求对数据中心储存的数据进行的读取并显示出要查看的数据。

2.3.4电源、其它及防雷部分

由于监控点比较分散且距离较远，宜采用分布式供电方式；由于各传感器和模块对电压需求不甚相同。

根据统计80%以上的硬件故障均是电源系统引起的。

系统采用多电压输出高频电源，并且根据实际功率进行在冗余设计。

输入采用宽电压输入。

设备间通过光电模块进行分离。

在适当地点安装防雷器对电源、视频、信号进行保护。

系统硬件设计方案

前端采集部分

传感器

前端采集部分通过传感模块对桩机工作情况进行监控，采集监控的变量主要有以下几项:

1钻桩深度、2内钻杆电流、3外钻杆电流、4前后倾角、5左右倾角、6水泥浆密度、7泥浆流速、8喷浆状态或压力、9钻杆状态

其中

模拟量采集的有2内钻杆电流、3外钻杆电流、6水泥浆密度、7泥浆流速、8喷浆状态或压力、

数字量采集的有1钻桩深度、4前后倾角、5左右倾角、9钻杆状态

开关量采集的有

分项设计

1钻桩深度

钻桩深度可以通过钻台下降的位移进行测量，目前成熟的测量方法较多，主要有位移标尺测量，超声测量，和激光测量。

标尺法安装标尺较麻烦。

超声测量精度受温湿度影响较大精度在1CM范围内。

国内的传感器一般量程在20M以内通过对发谢和接收头改造。

可以达到40M但随着距离的增大声波反射面变大测量精度受影响大。

建议可以采用分段测量的方法进行测量。

激光测量精度可以控制在1MM内。

现在市面上成熟传感器测量距离在100M以内。

精度高测量距离长。

制约其应用主要的因素主要是价格。

虽然量长的激光测距仪价格不高但是激光测距传感器一个探头的价格都在千元以上。

距离超过40米的价格一般都在几千元。

设备选型：

GLS-B60激光距离传感器

GLS-B60是新一代简约高性价比的一款测距传感器,尺寸很小，适合集成到客户的设备中；性能还好，精度稳定度较好。

产品图片：

产品特点：

·体积更小，更易安装；

·稳定性更高；

·高性价比；

·温控大，散热效果好；

产品参数：

品名

GLS-B60

量程

60m

精度

1.5mm

端口

RS 232

输出量

数字量输出

工作温度

-20°~+50°

工作电压

3V

体积

81*60*24mm

2-3内钻杆、外钻杆电流

因工作电流较大电流测量必须采用互感器进行转换

电流互感器原理是依据电磁感应原理的。

电流互感器是由闭合的铁心和绕组组成。

它的一次绕组匝数很少，串在需要测量的电流的线路中，因此它经常有线路的全部电流流过，二次绕组匝数比较多，串接在测量仪表和保护回路中，电流互感器在工作时，它的2次回路始终是闭合的，因此测量仪表和保护回路串联线圈的阻抗很小，电流互感器的工作状态接近短路。

电流互感器是有一次高电压转换成二次低电压来使用二次不可开路

产品选型：

HWCT（20A）微型精密电流互感器

产品图片：

产品特点：

1、输入线圈为内置式；小巧轻便。

2、全封闭，机械和耐环境性能好，电压隔离能力强，安全可靠。

产品参数：

4-5前后倾角、左右倾角

产品选型：

进口NtiNEC2单轴倾角传感器

主要技术指标：

产品图片：

产品特点：

产品参数：

测量分辨率：

0.005度

测量范围　：

±30度　（即60度），NEC2型

温度漂移　：

±0.020mV/℃，Max.

输出信号　：

模拟信号，引出线3根（红色线:

Vcc，黑色线:

Gnd，白色线:

信号）

灵敏度　：

6.0mV/度（NEC2型）

线性度　：

0.2%FS

供电电压　：

3V～6V　DC，标准5V

使用温度　：

－40℃～+85℃

产品尺寸　：

外径Φ27mm，厚度13mm

产品组成　：

传感器本体，固定环

重量　：

21.5g，含固定环

6水泥浆密度

水泥密度传感器分为在线式和非在线式

产品选型：

自行开发

产品图片：

产品特点：

产品参数：

7泥浆流速

产品选型：

LD6000系列智能电磁流量计

LD6000系列智能电磁流量计是我公司采用国内外最先进技术研制开发的全智能型电磁流量计，全中文电磁转换器内核采用高速中央处理器。

计算速度非常快、精度高、测量性能可靠。

转换器电路设计采用国际先进技术，输入阻抗高达1015欧姆，共模抑制比优于100db，对于外来干扰以及60Hz/50Hz干扰抑制能力优于90db,可以测量更低的电导率的流体介质流量。

其传感器采用非均匀磁场技术及特殊的磁路结构，磁场稳定可靠，而且大的缩小了体积，减轻了重复，使流量计小型流量化的特点。

使客户“买的放心，用的省心，服务称心”是我公司的宗旨。

1.产品特点：

▲管道内无可动部件，无阻流部件，测量中几乎没有附加压力损失。

▲测量结果与流速分布，流体压力，温度、密度、粘度等物理参数无关。

▲在现场可根据用户实际需要在线修改量程。

▲高清晰度背光LCD显示，全中文菜单操作，使用方便，操作简单，易学易懂。

▲采用SMD器件和表面贴装（SMT电路可靠性高。

▲采用16位嵌入式微处理器，运算速度快，精度高，可编程频率低频矩形波励磁，提高了流测量的稳定性，功耗低。

▲全数字量的处理，抗干扰能力强，测量可靠，精度高，流量测量范围可达150:

1

▲超低EMI开关电源，使用电源电压变化范围大，抗EMC好

▲内部具有三个积算器可分别显示正向累计量及差值积算量，内部设有不掉电时钟，可记录16次掉电时间

▲具有RS485、RS232、Hart和Modbus等数字通讯信号输出。

▲具有自检与自论功能

产品图片：

产品参数：

1）.公称通经ND（mm）:

管道式四氟衬里:

10、15、20、25、32、40、50、65、80、100、125、150、200、300、350、400、450、500

管道式橡胶衬里：

40、50、65、80、100、125、150、200、300、350、400、450、500、600、700、800、900、1000、1100、1200

注：

特殊规格可以定制

2）.流动方向:

正、反、净流量;量程比:

150:

1;重复性误差:

测量值的±0.1%

3）精度等级:

管道式:

0.5级,1.0级

4）被测介质温度:

普通橡胶衬里:

-20–+60℃;

高温橡胶衬里:

-20–+90℃

聚四氟乙烯衬里:

-20–+100℃;

高温型四氟衬里:

-20–+180℃

5）额定工作压力管道式:

DN6-DN80:

≤1.6MPa,

DN100-DN250:

≤1MPa,

:

DN300-DN1200:

≤0.6MPa高压可定制

6）流量测量范围:

流量测量范围对应流速范围是0.1-15m/s

7）电导率范围:

被测流体电导率≥5us/cm（一体式）,大多数以水为成分的介质,其电导率在200-800us/cm范围内,均可选用电磁流量计来测量其流量计.

8）电流输出:

负载电阻:

0-10mA时,0-1.5kΩ,

4-20mA时,0-750kΩ,

9）数字频率输出:

输出频率上限可在1-5000HZ内设定带光电隔离的晶体管集电极开路双向输出.

外接电源≤35V导通时集电极最大电流为250mA

10）供电电源:

85-265V,45-63HZ电磁流量计默认工作电源为交流220V。

如需其他电源供电订货时需要注明。

精度为0.5%FS。

11）直管段长度:

管道式:

上游≥5DN,下游≥2DN

12）连接方式:

流量计与配管之间均采用法兰连接,法兰连接尺寸应符合GB11988的规定.

13）防爆标志:

MDIIBT4

14）环境温度湿度:

-25℃-+60℃;5%-95%.

15）消耗总功率:

小于20W

8喷浆状态或压力

产品选型：

产品图片：

产品特点：

工作温度范围-40~125度

重工业CE认证

反向极性保护

3~700BAR测量范围

100V/W电磁干扰保护

0.25%综合精度

17-4PH钢材

产品参数：

压力范围

0~200~700BAR

精度

0.25%（可选0.1%）

介质兼容性

17-4PH钢（若需其他材质，请与厂家联系）

压力接口

G1/4,1/4NPT等

过载压力

100BAR（15倍）,200BAR（7倍）,300~700BAR（5倍）注:

额定

破坏压力

100BAR（35倍）,200BAR（18倍）,300~700BAR（10倍）注:

额定

长期稳定性（一年）

0.25%

供电电源

10~28VDC

供电电流

<15mA

输出信号

4~20mA0~5V 1~5V0.5~4.5V等

电气连接

电缆线，航空插头，赫思曼插头

零点偏差

0.2%

量程偏差

0.25%

噪音

<2mVRMS

频带宽

7直流至1kHz

防爆等级

有

防护等级

IP67

9钻杆状态

产品选型：

产品图片：

产品特点：

产品参数：

灌浆记录仪部分

1.利用ARM7自身强大的功能和优异的可扩展性，配上液晶显示器和按键等少量外围电路，就能搭建合适本次应用开发的小系统。

从而大大缩短开发流程。

通过对接口电流重新设计。

增加安全模块提高系统应用中的稳定性和安全性。

2.现在PC机提供的COM1、Com2是采用RS-232借口标准的。

因为RS32的传输距离在15M内完全不够本系统的要求。

而RS485R和CANBUS系统传输距离根据传输速率不同传输距离可以达到几百米最远传输距离1300M。

可以达到本机和传感器模块间和传输要求。

本机要求与PC机和其它传感器互通同时设计的RS32和RSA85两种数据接口。

同时主机提供多路模拟量采集接口。

4.2.3系统软件设计方案：

①灌浆记录仪软件设计

单片机程序由主程序和中断子程序组成的。

主程序负责对来自上位机的命令进行解析并执行读温度值、存储温度值、输出控制等等，中断服务程序只负责单片机和上位机之间的数据发送与接收。

②WEB程序设计

由单片机采集的测试点实时温度，通过MAX232传输到上位机PC，利用在VisualBasic6.0的通信控件Mscomm属性设置和事件响应的基础上，实现与单片机串行通信，在上位机中，完成温度传感器64位激光ROM读取并显示、实时温度数据显示、数据存储、曲线绘制、历史数据查询，其中在数据查询功能中，设计了时间查询、温度查询等功能。

4.3系统各个模块设计：

4.3.1单片机最小系统

记录仪安装方案

待解决它问题

1管道直径

用于定制流速传感器压力传感器和密度传感器的接口

2内外钻杆最大电流

用于电流互感器选型。

3泥浆增压设备型号和压力参数

用于压力传感器，流速传感器定制。