CN111946065A - 通过电流变化智能监控混凝土振捣的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种通过电流变化智能监控混凝土振捣的装置及方法，通过电流变化智能监控混凝土振捣的装置设置的信息交互模块获取混凝土技术参数，振捣电流监测模块对振捣过程中的电机电流进行监测，电流信号识别模块对混凝土技术参数生成原始电流数值并与监测电流数值进行识别对比，在振捣起点、振捣终点、振捣超时阶段向指示灯信号处理模块及指示灯给出识别信号，实现振捣过程的监测和振捣终点的自动判断及指示，提高了振捣终点判断的准确性。通过电流变化智能监控混凝土振捣的方法，对混凝土建立的最佳振捣时间判定模型，实现了对振捣过程中混凝土密实状态的实时监测及振捣时间终点的自动化判定，而且获得的振捣质量高，振捣质量稳定。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土施工振捣质量控制技术领域。更具体地说，本发明涉及一种通过电流变化智能监控混凝土振捣的装置及方法。
背景技术
混凝土振捣是混凝土施工质量控制重要环节之一，混凝土浇筑时，经过充分振捣的混凝土拌合物流动性增加，整体上完成对混凝土模板预定空间的填充，同时混凝土流变性能发生改变，浆体组分液化促使内部滞留空气以气泡形式排逸，集料受迫振动，调整在混凝土中的姿态，增大与水泥浆体接触面积，提高界面粘结力，混凝土各组分从而达到密实、坚固、耐久的效果。
前期胶凝材料颗粒通过范德瓦尔斯力与水分子相结合，当振捣时间超过一定程度，该分子间物理作用力减弱或者断裂，原来被水泥颗粒包裹的水超量释放、聚集，形成流态水，混凝土中浆体胶材颗粒、水分分离，即混凝土出现泌水，浆体粘度降低，承载力不足，集料相对密度较大，聚集下沉，混凝土离析，容易导致混凝土强度不达标，因此保证新拌混凝土振捣效果是混凝土质量控制重要环节。当前混凝土振捣技术规范参照《混凝土结构工程施工规范》(GB50666-2011)，其中对混凝土振捣规定如下：振动棒应垂直于混凝土表面并快插慢拔均匀振捣；当混凝土表面无明显塌陷、有水泥浆出现、不再冒气泡时，可结束该部位振捣。从规范描述可知振捣终点技术标准可操作性不足，现场振捣终点完全依靠操作人员经验判断，经验操作可靠度差，混凝土易出现过振、欠振、漏振等情况，造成混凝土质量不可控。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种通过电流变化智能监控混凝土振捣的装置及方法，以解决现有的混凝土振捣施工过程中依靠人工对具有最佳振捣质量的振捣终点判断不准确、不可控的技术问题。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种通过电流变化智能监控混凝土振捣的装置，包括电机和与电机电性连接的振捣棒、振捣电流处理器，振捣电流处理器的外表面设置有显示屏、指示灯和与显示屏电性连接的输入端，振捣电流处理器的内部设置有电流信号识别模块和分别与电流信号识别模块电性连接的信息交互模块、振捣电流监测模块、指示灯信号处理模块，其中，
信息交互模块，其与显示屏电性连接，信息交互模块通过输入端获取混凝土技术参数并传输给电流信号识别模块；
振捣电流监测模块，其与电机电性连接以实时监测流过电机的电流，振捣电流监测模块将监测电流数值发送给电流信号识别模块；
电流信号识别模块，其根据混凝土技术参数生成包含与振捣状态对应的振捣电流的原始电流数值，对比振捣电流监测模块传输的监测电流数值，判断振捣起点、振捣终点、振捣超时三种状态并向指示灯信号处理模块发送对应状态的识别信号；
指示灯信号处理模块，其与指示灯电性连接，指示灯信号处理模块根据电流信号识别模块传输的三种状态的识别信号分别向指示灯发出指示信号，指示灯接收指示信号后工作。
优选的是，所述显示屏与振捣电流监测模块电性连接，以将振捣电流显示在显示屏上。
优选的是，振捣电流处理器的内部还设置有分别与所述电流信号识别模块、指示灯信号处理模块电性连接的计时模块，电流信号识别模块生成原始电流数值和最佳振捣时长，并向计时模块发送最佳振捣时长，所述电流信号识别模块识别监测电流数值为振捣起点时，发送信号给计时模块开始计时，当计时模块计时达到最佳振捣时长，计时模块向指示灯信号处理模块发出时间信号，使指示灯信号处理模块向指示灯发出与振捣终点对应的指示信号。
优选的是，所述指示灯包括分别与指示灯信号处理模块电性连接的红色指示灯、黄色指示灯和绿色指示灯，绿色指示灯亮表示还未到达振捣终点，黄色指示灯亮表示到达振捣终点，红色指示灯亮表示振捣超时。
优选的是，所述振捣电流处理器上设置有USB接口，振捣电流处理器的内部设置有分别与所述电流信号识别模块、振捣电流监测模块、USB接口电性连接的存储模块，存储模块用以存储原始电流数值和监测电流数值随时间变化的数据。
本发明还提供一种通过电流变化智能监控混凝土振捣的方法，包括如下步骤：
S1、混凝土振捣试验，对混凝土的振捣过程进行电流监测及振捣质量的综合评分；
S2、分析混凝土不同振捣时间和振捣质量的非线性关系的核函数，确定混凝土的最佳振捣时间，建立混凝土的最佳振捣时间判定模型；
S3、利用混凝土的最佳振捣时间判定模型对现场施工过程中的混凝土振捣过程进行指导。
优选的是，步骤S1中，在对混凝土的振捣过程进行电流监测时，以振捣电流最大值、电流分别衰减20％、40％、60％、80％的四个值、初始稳定值、后续稳定值共7个值代表电流变化规律作为振捣终点，测试7个振捣终点的混凝土的抗压强度、氯离子扩散系数、表观质量三个评价指标，并进行三个评价指标的振捣质量综合评分。
优选的是，对不同配比的混凝土的振捣过程分别进行电流监测及振捣质量的综合评分，建立不同配比的混凝土的技术参数、振捣终点电流以及振捣质量综合评分三个因素的原始数据库，利用支持向量机模型基于原始数据库的三个因素的影响进行关联性分析，得到不同配比的混凝土的振捣时间和振捣质量的非线性映射关系的适应度函数，同时以振捣质量综合评分作为目标，利用非支配排序遗传算法进行振捣质量综合评分的多目标优化，获得不同配比的混凝土的技术参数符合混凝土振捣质量综合评分最大化的样本数据库，结合卷积神经网络对样本数据库进行大数据挖掘分析，建立混凝土的最佳振捣时间判定模型。
优选的是，对现场施工过程中的混凝土进行振捣时，利用混凝土的最佳振捣时间判断模型对现场施工的混凝土振捣过程进行指导，具体包括如下步骤：
S301、将电机、振捣棒、振捣电流处理器接入电源，使电机、振捣棒、振捣电流处理器处于待机准备状态；
S302、在振捣电流处理器上的输入端输入待振捣混凝土的技术参数，通过信息交互模块将技术参数传递给电流信号识别模块，电流识别模块根据其内的最佳振捣时间判断模型生成原始电流数值，同时显示屏上自动推送最佳振捣时长或者由工作人员直接输入设定的振捣时长；
S303、开启振捣棒，绿色指示灯亮，振捣电流监测模块以一定监测频率开始监测振捣电流；
S304、将振捣棒***现场施工过程中的混凝土中，当振捣电流监测模块检测到电流增大，则计时模块从电流增大时刻前振捣电流监测频率的一个单位时间开始计时振捣时长，显示屏上显示振捣电流—时间曲线；
S305、当振捣时长到达最佳振捣时长或者工作人员设定的振捣时间的终点时，绿色指示灯熄灭，黄色指示灯亮，提醒停止振捣、进行提棒操作；
S306、若顺利完成提棒操作操作则黄色指示灯熄灭，绿色指示灯亮起；
若未完成提棒操作，则黄色指示灯熄灭，红色指示灯亮起，完成提棒操作后，红色指示灯熄灭，绿色指示灯亮起。
优选的是，所述待振捣混凝土的技术参数为混凝土的坍落度和倒坍落度排空时间。
本发明至少包括以下有益效果：本发明提供的通过电流变化智能监控混凝土振捣的装置，通过信息交互模块获取工作人员输入的技术参数信息并传递给电流信号识别模块，设置的振捣电流监测模块对振捣过程中的电机、振捣棒流过的电流进行监测，记录工作期间电流-时间变化曲线并将监测电流数值传输给电流信号识别模块，结合混凝土振捣质量随振捣时间的变化规律，将振捣棒的工作电流与振捣质量建立关联，以监测振捣棒工作电流随时间的变化情况反映混凝土振捣密实实时状态，通过电流信号识别模块针对混凝土技术参数生成原始电流数值，与接收的监测电流数值进行识别对比，结合设置的指示灯信号处理模块，实现振捣过程的监测和振捣终点的智能自动判断及指示，提高了振捣终点判断的准确性，有效控制了混凝土振捣质量和人工成本。本发明提供的通过电流变化智能监控混凝土振捣的方法，在混凝土振捣过程中进行实时监测，利用在振捣前对混凝土建立的最佳振捣时间判定模型，实现了对振捣过程中混凝土密实状态的实时监测及振捣时间终点的自动化判定，而且获得的振捣质量高，振捣质量稳定。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明的通过电流变化智能监控混凝土振捣的装置的结构示意图；
图2为本发明的一个实施例的振捣电流处理器的结构示意图；
图3为本发明的另一个实施例的振捣电流处理器的结构示意图。
说明书附图标记说明：1、振捣棒，2、电机，3、振捣电流处理器，4、显示屏，5、输入端，6、指示灯，7、USB接口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
需要说明的是，下述实施方案中所述试验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1、图2所示，本发明提供一种通过电流变化智能监控混凝土振捣的装置，包括电机2和与电机2电性连接的振捣棒1、振捣电流处理器3，振捣电流处理器3的外表面设置有显示屏4、指示灯6和与显示屏4电性连接的输入端5，振捣电流处理器3的内部设置有电流信号识别模块和分别与电流信号识别模块电性连接的信息交互模块、振捣电流监测模块、指示灯信号处理模块，其中，
信息交互模块，其与显示屏4电性连接，信息交互模块通过输入端5获取混凝土技术参数并传输给电流信号识别模块；
振捣电流监测模块，其与电机2电性连接以实时监测流过电机2的电流，振捣电流监测模块将监测电流数值发送给电流信号识别模块；
电流信号识别模块，其根据混凝土技术参数生成包含与振捣状态对应的振捣电流的原始电流数值，对比振捣电流监测模块传输的监测电流数值，判断振捣起点、振捣终点、振捣超时三种状态并向指示灯信号处理模块发送对应状态的识别信号；
指示灯信号处理模块，其与指示灯6电性连接，指示灯信号处理模块根据电流信号识别模块传输的三种状态的识别信号分别向指示灯6发出指示信号，指示灯6接收指示信号后工作。
混凝土的振捣器一般采用回转的偏心块，工程常用振捣器为***式振捣器如振捣棒，这类振捣器在混凝土振捣期间，电机驱动偏心块回转产生正弦简谐运动，埋入新浇混凝土中的振捣棒能迅速发生脉冲环形压力波，压力波传递时产生的压力对混凝土产生振捣压实作用。振捣压实期间，振捣棒传递给混凝土的功或能，使混凝土中颗粒处于运动状态，以减小或消除内摩擦，混凝土中各组分获能运动，新浇混凝土中压力变化状况由静止转入流体振动状态，重新排列，在自然状态下趋向于密实，由于正常稠度的混凝土混合料在振动时出现流体性质，因此应用流体动力学理论来推算混凝土振捣原理。
基于电机做功原理，即为将电能转化为机械能，且转化效率为机械本身固有参数(定义为常数
)，定频的振捣棒传递给混凝土的做功功率可表示为
其中，电压U、转化效率
为常量，功率P与电流I呈正线性相关的函数关系。根据功率P与I的正线性相关的函数关系，针对不同配比的混凝土进行振捣试验，统一振捣时间为40s，测试混凝土振捣过程中振捣棒电流值，电流值的监测频率为2s/次。综合各标号混凝土振捣电流—时间曲线，电流值均呈现先增大、后减小，且最后趋于稳定的变化规律，因此振捣期间混凝土吸收振捣棒传递能量由大变小，可通过振捣棒工作电流—时间变化曲线加以表征。
在混凝土振捣过程中，拌合物流动性随混凝土状态发生改变，随振捣时间基本呈正相关变化，当达到均匀且密实状态后流动性趋于稳定，当过度振捣超过该稳定状态保持时间，混凝土质量下降。根据这一物理特征，基于混凝土不同振捣时间条件下的质量变化规律试验结果，结合各振捣阶段振捣棒电流的变化规律，建立混凝土振捣质量同振捣电流之间的直接关系，将新拌混凝土振捣质量通过电信号输出，实现对混凝土振捣过程的电流实时监测，在振捣过程中对振捣时间的终点进行自动化判定。
通过电流变化智能监控混凝土振捣的装置对现场施工过程中的混凝土振捣过程进行指导时，使用过程如下：
(1)将电机与振捣棒、振捣电流处理器分别进行电性连接，给电路通电，此时电机、振捣棒、振捣电流处理器处于待机准备状态，然后在输入端输入待振捣混凝土的技术参数，输入的数据实时显示在显示屏上，显示屏也可采用交互式LED屏，通过信息交互模块将输入的数据传递给电流信号识别模块，电流信号识别模块根据混凝土技术参数生成原始电流数值，即对应混凝土在一定时间内的振捣过程中流过振捣棒或电机的振捣电流随振捣时间变化的映射或曲线图，包含振捣时间内各个时间点、最佳振捣时间终点对应的电流数值，其中振捣棒接入电路打开电源但未***混凝土的阶段属于振捣棒空转状态，监测的实时电流与电机不做功时的电流相等，在振捣棒逐渐***混凝土时，电流开始增大，电流增大的起点即为振捣起点，随着振捣进行，混凝土变密实，直到达到振捣终点，振捣终点以振捣质量最佳对应的时间点及电流数值来选择，到达振捣终点后的阶段即为振捣超时的状态。
(2)启动电机开启振捣棒，振捣电流监测模块一定监测频率如2s/次或1s/次开始监测流过电机的电流并将实时电流的监测电流数值发送给电流信号识别模块进行识别，此时振捣棒为空转状态，将振捣棒***现场施工过程中的待振捣混凝土中，当电流信号识别模块通过振捣电流监测模块获得电流开始增大的监测电流数值时向指示灯信号处理模块发送识别信号，此时为振捣起点，之后振捣棒持续对混凝土进行振捣作业。
(3)当电流信号识别模块对比识别到监测电流数值达到原始电流数值里对应最佳振捣质量的时间终点的电流数值时，判断此时为振捣终点，向指示灯信号处理模块发送对应状态的识别信号，指示灯信号处理模块接收后再向指示灯发出指示信号。
(4)指示灯接收到振捣终点的指示信号时，提醒操作人员进行振捣棒提起操作，当电流信号识别模块识别到与原始电流数值一致的电流大幅持续降低直至回到未将振捣棒***混凝土的监测电流数值时，完成混凝土振捣作业。若到达振捣终点后，电流信号识别模块通过振捣电流监测模块仍持续获得大于振捣棒空转时的电流数值，则判断此时为振捣超时，向指示灯信号处理模块发送对应状态的识别信号，指示灯信号处理模块接收识别信号后向指示灯发出指示信号，指示灯提醒振捣超时。指示灯工作时可设置不同颜色的灯或亮度程度不同或闪烁方式不同等途径进行不同状态的提示，甚至可在工作时引入不同的声音来提高指示灯的提示效果。
本发明的通过电流变化智能监控混凝土振捣的装置通过信息交互模块获取工作人员输入的技术参数信息并传递给电流信号识别模块，设置的振捣电流监测模块对振捣过程中的电机、振捣棒流过的电流进行监测，记录工作期间电流-时间变化曲线并将监测电流数值传输给电流信号识别模块，结合混凝土振捣质量随振捣时间的变化规律，将振捣棒的工作电流与振捣质量建立关联，以监测振捣棒工作电流随时间的变化情况反映混凝土振捣密实实时状态，通过电流信号识别模块针对混凝土技术参数生成原始电流数值，与接收的监测电流数值进行识别对比，结合设置的指示灯信号处理模块，实现振捣过程的监测和振捣终点的智能自动判断及指示，提高振捣终点判断的准确性，有效控制了混凝土振捣质量和人工成本。
在另一种技术方案中，如图2所示，所述显示屏4与振捣电流监测模块电性连接，以将振捣电流显示在显示屏4上。将显示屏与振捣电流监测模块电性连接，可将流过电机或振捣棒的电流实时显示在显示屏上，更直观清楚。
在另一种技术方案中，如图2、图3所示，振捣电流处理器3的内部还设置有分别与所述电流信号识别模块、指示灯信号处理模块电性连接的计时模块，电流信号识别模块生成原始电流数值和最佳振捣时长，并向计时模块发送最佳振捣时长，所述电流信号识别模块识别监测电流数值为振捣起点时，发送信号给计时模块开始计时，当计时模块计时达到最佳振捣时长，计时模块向指示灯信号处理模块发出时间信号，使指示灯信号处理模块向指示灯6发出与振捣终点对应的指示信号。
利用计时模块可通过另一种方式实现智能监控混凝土振捣，减轻电流信号识别模块的识别工作负担，即通过电流信号识别模块生成原始电流数值及在原始电流数值中具备最佳振捣质量的振捣终点与振捣起点的时间差值即最佳振捣时长然后发送给计时模块并使计时模块开始计时，只要计时到达最佳振捣时长，依据前述的电流-时间变化规律，自动判定为振捣到达终点且为最佳振捣质量，再向指示灯信号处理模块发出时间信号直到指示灯对施工人员进行提醒。当然设置的计时模块也可与显示屏电性连接，根据所述电流信号识别模块传输的三种状态的识别信号依次记录持续的空转时长、振捣时长、提棒时长并传输给显示屏，方便施工人员实时了解振捣前后及振捣过程的持续状况。
另外，计时模块也可以另一种如图3所示的连接方式设置在振捣电流处理器：计时模块分别与信息交互模块、指示灯信号处理模块、显示屏电性连接，信息交互模块通过输入端获取设定的振捣时长并传输给计时模块，计时模块记录振捣时间并在到达设定的振捣时长时向指示灯信号处理模块发出时间信号，使指示灯信号处理模块向指示灯发出与振捣终点对应的指示信号。工作人员通过输入端自行设定振捣时间，使用方便、灵活。当然工作人员在自行设定振捣时间时也可利用电流信号识别模块，电流信号识别模块根据原始电流数值识别最佳振捣时长并向发送显示屏，工作人员根据最佳振捣时长来设定所需振捣时间。计时模块可包括计时器及信号收发模块，通过计时器进行计时、时间复位等，通过信号收发模块进行信号的接收和传输。
在另一种技术方案中，如图1所示，所述指示灯6包括分别与指示灯信号处理模块电性连接的红色指示灯6、黄色指示灯6和绿色指示灯6，绿色指示灯6亮表示还未到达振捣终点，黄色指示灯6亮表示到达振捣终点，红色指示灯6亮表示振捣超时。
针对振捣起点、振捣终点、振捣超时三个操作点分别设置一种颜色的提示灯，区分明显，给工作人员提供更好的提醒效果。
在另一种技术方案中，如图1所示，所述振捣电流处理器3上设置有USB接口7，振捣电流处理器3的内部设置有分别与所述电流信号识别模块、振捣电流监测模块、USB接口7电性连接的存储模块，存储模块用以存储原始电流数值和监测电流数值随时间变化的数据。
通过设置存储模块可对振捣棒在最近一段时间内的振捣电流—时间数据进行保存，设置USB接口可连接外设的U盘导出存储数据。针对振捣电流处理器还可通过另外设置USB接口与电机连接，适配不同频率、不同振捣要求的电机及振捣棒。
本发明还提供了通过电流变化智能监控混凝土振捣的方法。
实施例1：
通过电流变化智能监控混凝土振捣的方法，包括如下步骤：
S1、对确定标号的混凝土，进行振捣试验，监测流过***式振捣器的电流随时间的变化得到振捣电流-时间变化曲线图，然后对该标号的混凝土取振捣电流-时间变化曲线图上的若干时间点进行振捣质量的评价并打分。评价振捣质量一般通过多个评价指标如抗压强度、氯离子扩散系数、表观质量等进行打分，综合评分越高代表振捣到该时间点时，混凝土的密实性能越佳。
S2、由S1步骤得到的若干点的振捣质量的综合评分与振捣时间的对应关系，分析混凝土不同振捣时间和振捣质量的非线性关系的核函数，得到在振捣过程中振捣质量综合评分最高的那个时间点为最佳振捣时间点，所经历的时长为最佳振捣时间，建立混凝土的最佳振捣时间判定模型。
S3、利用混凝土的最佳振捣时间判定模型对现场施工过程中的混凝土振捣时间进行指导，在振捣过程中对振捣电流进行监控，振捣电流达到与该标号的最佳振捣时间所对应的电流数值，停止振捣，完成振捣作业。
实施例2：
通过电流变化智能监控混凝土振捣的方法除了实施例1所包括的步骤外，还包括在步骤S1中，对混凝土的振捣过程进行电流监测时，以振捣电流最大值、电流分别衰减20％、40％、60％、80％的四个值、初始稳定值、后续稳定值共7个值代表电流变化规律作为振捣终点，测试7个振捣终点的混凝土的抗压强度、氯离子扩散系数、表观质量三个评价指标，并进行三个评价指标的振捣质量综合评分。
不同振捣时长(振捣终点的电流数值)对应的混凝土振捣质量存在较大差异，其中选择28d抗压强度、氯离子扩散系数、表观质量作为***性的评价指标能够代表振捣质量的优劣，通过这7个电流数值对应的时间点作为振捣终点，并进行振捣质量评价，将振捣质量与振捣电流、振捣时间关联起来，方便快速找到最佳振捣时间点，确定最佳振捣时间，误差小，且试验效率高。
实施例3：
通过电流变化智能监控混凝土振捣的方法除了实施例1所包括的步骤外，还可对不同配比的混凝土分别进行振捣试验，获得不同配比的混凝土的最佳振捣时间数据，建立样本数据库，适用于不同施工要求，具体方法为：
对不同配比的混凝土的振捣过程分别进行电流监测及振捣质量的综合评分，建立不同配比的混凝土的技术参数、振捣终点电流以及振捣质量综合评分三个因素的原始数据库，利用支持向量机模型基于原始数据库的三个因素的影响进行关联性分析，得到不同配比的混凝土的振捣时间和振捣质量的非线性映射关系的适应度函数，同时以振捣质量综合评分作为目标，利用非支配排序遗传算法进行振捣质量综合评分的多目标优化，获得不同配比的混凝土的技术参数符合混凝土振捣质量综合评分最大化的样本数据库，结合卷积神经网络对样本数据库进行大数据挖掘分析，建立混凝土的最佳振捣时间判定模型。
借助支持向量机模型、非支配排序遗传算法、卷积神经网络算法能够帮助实现不同配比的混凝土的技术参数、振捣终点电流、振捣质量多因素的最优化目标判定，快速建立混凝土的最佳振捣时间判定模型，导入电流信号识别模块后，使得电流信号的识别更加智能化。
实施例4：
通过电流变化智能监控混凝土振捣的方法除了实施例1所包括的步骤外，对现场施工过程中的混凝土进行振捣时，利用混凝土的最佳振捣时间判断模型对现场施工的混凝土振捣过程进行指导，具体包括如下步骤：
S301、将电机、振捣棒、振捣电流处理器接入电源，使电机、振捣棒、振捣电流处理器处于待机准备状态，指示灯设置为分别与指示灯信号处理模块电性连接的红色指示灯、黄色指示灯和绿色指示灯，绿色指示灯亮表示还未到达振捣终点，黄色指示灯亮表示到达振捣终点，红色指示灯亮表示振捣超时；
S302、在振捣电流处理器上的输入端输入待振捣混凝土的技术参数，通过信息交互模块将技术参数传递给电流信号识别模块，电流识别模块根据其内的最佳振捣时间判断模型生成原始电流数值，同时显示屏上自动推送最佳振捣时间，即确定最佳振捣质量下的振捣电流或者由工作人员直接输入振捣时间；
S303、开启振捣棒，绿色指示灯亮，振捣电流监测模块以一定监测频率开始监测振捣电流，设置振捣电流的监测频率为2s/次；
S304、将振捣棒***现场施工过程中的混凝土中，当振捣电流监测模块检测到电流增大，则振捣时间从电流增大时刻前2s开始计时，显示屏上显示振捣电流—时间曲线；
S305、当振捣时间到达最佳振捣时间或者工作人员设定的振捣时间的终点时，绿色指示灯熄灭，黄色指示灯亮，提醒停止振捣、进行提棒操作，黄色指示灯亮的持续时间可预先设定为5s；
S306、若顺利完成提棒操作操作则黄色指示灯熄灭，绿色指示灯亮起；
若未完成提棒操作，即超过5s后仍未完成提棒操作，则黄色指示灯熄灭，红色指示灯亮起，之后完成提棒操作，红色指示灯熄灭，绿色指示灯亮起；
绿色指示灯亮起，振捣棒回到步骤S303时的状态。
通过以上步骤可以很方便的对现场施工的振捣过程进行作业指导，实现自动化监控。
实施例5：
在实施例1-4中，所述待振捣混凝土的技术参数选择为混凝土的坍落度和倒坍落度排空时间，其余的步骤与实施例1-4的通过电流变化智能监控混凝土振捣的方法的具体步骤相同。
坍落度是指混凝土的和易性，是表示混凝土是否易于施工操作和均匀密实的性能，影响因素主要有用水量、水灰比、砂率以及包括水泥品种、骨料条件、时间和温度、外加剂等。而同样是比如C40强度等级的两个配比的混凝土，其混凝土坍落度、倒坍落度排空时间可能存在较大差别，最佳振捣时间对于的振捣电流也是存在差异的。因此，以混凝土坍落度、倒坍落度排空时间为准作为输入值建立模型，能够更好的区分不同配比的混凝土。
分别利用本发明的通过电流变化智能监控混凝土振捣的方法和人工振捣方式，进行项目A和项目B的振捣试验。其中人工振捣方式按照《混凝土结构工程施工规范》(GB50666-2011)中关于振捣终点的判断要求，结合工人振捣经验，由工人自主完成振捣。通过电流变化智能监控混凝土振捣的方法采用实施例3的具体方法并以输入的技术参数设置为混凝土坍落度、倒坍落度排空时间。项目A和项目B的各组别的待振捣混凝土分别在项目A、项目B的搅拌站的同一盘混凝土进行取样，项目A取样的混凝土的坍落度为185mm、倒坍落度排空时间为19s，项目B取样的混凝土坍落度为205mm、倒坍落度排空时间为16s。完成振捣后分别取各组别的混凝土的芯样，进行混凝土的28d抗压强度、氯离子扩散系数、表观质量的测试，28d抗压强度测试标准依据《混凝土物理力学性能试验方法标准》GBT 50081-2019、氯离子扩散系数测试标准依据《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》GB/T50082-2009、外观质量评定标准依据《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2015进行测试，依据这三项测试结果对振捣质量进行综合评分，综合评分可依据技术人员的经验设置评分档次，其中28d抗压强度较高的评分更高，氯离子扩散系数较小的氯离子扩散系数，表观质量未出现水波纹、气泡的评分更高，项目A和项目B得到的试验结果分别如表1和表2所示。
表1项目A的试验结果
表2项目B的试验结果
由表1和表2可知，在项目A和项目B中，采用本发明的通过电流变化智能监控混凝土振捣的方法的实施例3所在的组别A4、A5、A6和B4、B5、B6比人工振捣方式所在的组别A1、A2、A3和B1、B2、B3完成的混凝土振捣的整体振捣质量明显更高，从而振捣质量综合评分更高，实施例3的振捣混凝土28d抗压强度、氯离子扩散系数、表观质量均维持在一个良好的水平，数据差异小，而人工振捣方式在不同组别的振捣试验中振捣质量波动大，且人工振捣方式最好的水平与采用实施例3的方法所得到的振捣质量差距并不明显，对振捣技术人员的状态及经验依赖强。因此，利用本发明的通过电流变化智能监控混凝土振捣的方法在振捣前建立混凝土的最佳振捣时间判定模型，在混凝土振捣过程的实时监测并利用最佳振捣时间判定模型来判断最佳振捣质量所在的时间终点作为振捣终点，不仅在振捣过程中实现了对振捣过程中混凝土密实状态的实时监测及振捣时间终点的自动化判定，而且获得的振捣质量高，振捣质量稳定。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (10)
1.通过电流变化智能监控混凝土振捣的装置，其特征在于，包括电机和与电机电性连接的振捣棒、振捣电流处理器，振捣电流处理器的外表面设置有显示屏、指示灯和与显示屏电性连接的输入端，振捣电流处理器的内部设置有电流信号识别模块和分别与电流信号识别模块电性连接的信息交互模块、振捣电流监测模块、指示灯信号处理模块，其中，
信息交互模块，其与显示屏电性连接，信息交互模块通过输入端获取混凝土技术参数并传输给电流信号识别模块；
振捣电流监测模块，其与电机电性连接以实时监测流过电机的电流，振捣电流监测模块将监测电流数值发送给电流信号识别模块；
电流信号识别模块，其根据混凝土技术参数生成包含与振捣状态对应的振捣电流的原始电流数值，对比振捣电流监测模块传输的监测电流数值，判断振捣起点、振捣终点、振捣超时三种状态并向指示灯信号处理模块发送对应状态的识别信号；
指示灯信号处理模块，其与指示灯电性连接，指示灯信号处理模块根据电流信号识别模块传输的三种状态的识别信号分别向指示灯发出指示信号，指示灯接收指示信号后工作。
2.如权利要求1所述的通过电流变化智能监控混凝土振捣的装置，其特征在于，所述显示屏与振捣电流监测模块电性连接，以将振捣电流显示在显示屏上。
3.如权利要求1所述的通过电流变化智能监控混凝土振捣的装置，其特征在于，振捣电流处理器的内部还设置有分别与所述电流信号识别模块、指示灯信号处理模块电性连接的计时模块，电流信号识别模块生成原始电流数值和最佳振捣时长，并向计时模块发送最佳振捣时长，所述电流信号识别模块识别监测电流数值为振捣起点时，发送信号给计时模块开始计时，当计时模块计时达到最佳振捣时长，计时模块向指示灯信号处理模块发出时间信号，使指示灯信号处理模块向指示灯发出与振捣终点对应的指示信号。
4.如权利要求1至3任一项所述的通过电流变化智能监控混凝土振捣的装置，其特征在于，所述指示灯包括分别与指示灯信号处理模块电性连接的红色指示灯、黄色指示灯和绿色指示灯，绿色指示灯亮表示还未到达振捣终点，黄色指示灯亮表示到达振捣终点，红色指示灯亮表示振捣超时。
5.如权利要求1至3任一项所述的通过电流变化智能监控混凝土振捣的装置，其特征在于，所述振捣电流处理器上设置有USB接口，振捣电流处理器的内部设置有分别与所述电流信号识别模块、振捣电流监测模块、USB接口电性连接的存储模块，存储模块用以存储原始电流数值和监测电流数值随时间变化的数据。
6.通过电流变化智能监控混凝土振捣的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、混凝土振捣试验，对混凝土的振捣过程进行电流监测及振捣质量的综合评分；
S2、分析混凝土不同振捣时间和振捣质量的非线性关系的核函数，确定混凝土的最佳振捣时间，建立混凝土的最佳振捣时间判定模型；
S3、利用混凝土的最佳振捣时间判定模型对现场施工过程中的混凝土振捣过程进行指导。
7.如权利要求6所述的通过电流变化智能监控混凝土振捣的方法，其特征在于，步骤S1中，在对混凝土的振捣过程进行电流监测时，以振捣电流最大值、电流分别衰减20％、40％、60％、80％的四个值、初始稳定值、后续稳定值共7个值代表电流变化规律作为振捣终点，测试7个振捣终点的混凝土的抗压强度、氯离子扩散系数、表观质量三个评价指标，并进行三个评价指标的振捣质量综合评分。
8.如权利要求7所述的通过电流变化智能监控混凝土振捣的方法，其特征在于，对不同配比的混凝土的振捣过程分别进行电流监测及振捣质量的综合评分，建立不同配比的混凝土的技术参数、振捣终点电流以及振捣质量综合评分三个因素的原始数据库，利用支持向量机模型基于原始数据库的三个因素的影响进行关联性分析，得到不同配比的混凝土的振捣时间和振捣质量的非线性映射关系的适应度函数，同时以振捣质量综合评分作为目标，利用非支配排序遗传算法进行振捣质量综合评分的多目标优化，获得不同配比的混凝土的技术参数符合混凝土振捣质量综合评分最大化的样本数据库，结合卷积神经网络对样本数据库进行大数据挖掘分析，建立混凝土的最佳振捣时间判定模型。
9.如权利要求6-8任一项所述的通过电流变化智能监控混凝土振捣的方法，其特征在于，对现场施工过程中的混凝土进行振捣时，利用混凝土的最佳振捣时间判断模型对现场施工的混凝土振捣过程进行指导，具体包括如下步骤：
S301、将电机、振捣棒、振捣电流处理器接入电源，使电机、振捣棒、振捣电流处理器处于待机准备状态；
S302、在振捣电流处理器上的输入端输入待振捣混凝土的技术参数，通过信息交互模块将技术参数传递给电流信号识别模块，电流识别模块根据其内的最佳振捣时间判断模型生成原始电流数值，同时显示屏上自动推送最佳振捣时长或者由工作人员直接输入设定的振捣时长；
S303、开启振捣棒，绿色指示灯亮，振捣电流监测模块以一定监测频率开始监测振捣电流；
S304、将振捣棒***现场施工过程中的混凝土中，当振捣电流监测模块检测到电流增大，则计时模块从电流增大时刻前振捣电流监测频率的一个单位时间开始计时振捣时长，显示屏上显示振捣电流—时间曲线；
S305、当振捣时长到达最佳振捣时长或者工作人员设定的振捣时间的终点时，绿色指示灯熄灭，黄色指示灯亮，提醒停止振捣、进行提棒操作；
S306、若顺利完成提棒操作操作则黄色指示灯熄灭，绿色指示灯亮起；
若未完成提棒操作，则黄色指示灯熄灭，红色指示灯亮起，完成提棒操作后，红色指示灯熄灭，绿色指示灯亮起。
10.如权利要求9所述的通过电流变化智能监控混凝土振捣的方法，其特征在于，所述待振捣混凝土的技术参数为混凝土的坍落度和倒坍落度排空时间。
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