桥梁桩基础施工泥浆泄露报警装置.pdf

本发明属于安全监测设备，特别涉及一种桥梁桩基础施工泥浆泄露报警装置，包括控制器、超声波传感器一（7）、超声波传感器二（10）、超声波传感器三（3）、传感器固定支架（8），在控制器上的正面下方设有一号报警灯ZD1、二号报警灯ZD2、三号报警灯ZD3，在控制器的正面上方设有液晶显示屏（1），在控制器的右侧面上设有传感器接口一J1、传感器接口二J2、传感器接口三J3、程序下载接口J4、充电接口CON，在控制器的下面设蜂鸣器F，桥梁桩基础施工泥浆泄露报警装置可实时监测岩溶地区桩基施工时的泥浆水头下降高度及速度，该装置监测精度较高，操作简单，并且可实时进行监测，可有效解决工人目测的不确定性和夜间工作疲劳等问题。

1.一种桥梁桩基础施工泥浆泄露报警装置，包括控制器、超声波传感器一（7）、超声波传感器二（10）、超声波传感器三（3）、传感器固定支架（8），其特征在于在控制器上的正面下方设有一号报警灯ZD₁、二号报警灯ZD₂、三号报警灯ZD₃，在控制器的正面上方设有液晶显示屏（1），在控制器的右侧面上设有传感器接口一J₁、传感器接口二J₂、传感器接口三J₃、程序下载接口J₄、充电接口CON，在控制器的下面设蜂鸣器F。 2.根据权利要求1所述的桥梁桩基础施工泥浆泄露报警装置，其特征在于控制器的电路原理图中包括：稳压电源电路（1）、报警电路（4）、显示电路（3），它还包括控制电路（2）；控制电路（2）中包括AVRMEGA16单片机U₁、复位按钮S₁、上翻页按钮S₂、下翻页按钮S₃、返回按钮S₄、确认按钮S₅、晶振器Y、程序下载接口J₄、可变电阻R₁、电阻R₅、电容C₃、C₄；它们的连接关系是单片机U₁的1~5脚接显示电路（3）中显示模块LCD的7~11脚，单片机U₁的6、8脚分别接显示模块LCD的12、13、14脚、程序下载接口J₄的6、10、9脚，单片机U₁的14、15脚接显示模块U₅的6、5脚，单片机U₁的16脚接显示模块LCD的4脚，单片机U₁的17~20脚分别接上翻页按钮S₂、下翻页按钮S₃、返回按钮S₄、确认按钮S₅的一端，单片机U₁的9脚接程序下载接口J₄的8脚、复位按钮S₁和电阻R₅的一端，单片机U₁的13、12脚分别接晶振器Y的两端、电容C₃、C₄的一端，单片机U₁的11脚接上翻页按钮S₂、下翻页按钮S₃、返回按钮S₄、确认按钮S₅的另一端、电容C₃、C₄的另一端、程序下载接口J₄的1脚、可变电阻R₁的2脚、显示电路中显示模块LCD的1脚、单片机U₁的31脚、报警电路（4）中三极管Q₁~Q₄的集电极、继电器GK₁~GK₃的1脚的一端，单片机U₁的30脚接复位按钮S₁的另一端、程序下载接口J₄的5脚、显示电路（3）中显示模块LCD的2、15脚、电阻R₂的一端、稳压电源电路中稳压芯片U₂的3脚、电容C₂的一端、+5V电源、电阻R₃、R₄的一端、单片机U₁的10脚、报警电路（4）中蜂鸣器F的2脚、稳压电源电路（1）中传感器接口一、二、三J₁、J₂、J₃的4脚，单片机U₁的22~25脚分别接报警电路（4）中电阻R₆~R₉的一端，单片机U₁的39、40脚接稳压电源电路（1）中电阻R₄、R₃的另一端、传感器接口一、二、三J₁、J₂、J₃的3、2脚。

桥梁桩基础施工泥浆泄露报警装置

技术领域

本发明属于安全监测设备，特别涉及一种桥梁桩基础施工泥浆泄露报警装置。

背景技术

岩溶地区桥梁桩基施工难度大，主要是由于溶洞桩基础施工区覆盖层为易垮塌的流塑状淤泥和流砂，存在未充填的裂隙、溶洞，当桩基施工至溶洞、溶槽、裂隙处时，孔内泥浆会迅速渗漏，如补浆不及时，导致泥浆护壁内外压力失衡，上部孔口将会由于护壁失稳而极易发生塌孔，甚至造成大规模地面沉陷，造成重大人员伤亡和财产损失安全事故。目前，防止泥浆泄露主要依靠专人密切注意桩孔内泥浆水位的变化，一旦泥浆面下降，应及时补充泥浆，保证孔内泥浆高度和孔内外水位压力平衡，观察24h左右，当泥浆漏失现象全部消失，即泥浆液面不再下降后，方可继续冲孔。然而工人并不能实时进行观测泥浆液面，尤其是深夜，由于工人疲劳等问题，泥浆泄漏后若不能及时被发现，则会酿成大祸。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种结构简单，使用方便灵活，可实时监测泥浆液面报警的桥梁桩基础施工泥浆泄露报警装置。

本发明解决技术问题采用的技术方案是：桥梁桩基础施工泥浆泄露报警装置包括控制器、超声波传感器一、超声波传感器二、超声波传感器三、传感器固定支架，其特点是在控制器上的正面下方设有一号报警灯、二号报警灯、三号报警灯，在控制器的正面上方设有液晶显示屏，在控制器的右侧面上设有传感器接口一、传感器接口二、传感器接口三、程序下载接口、充电接口，在控制器的下面设蜂鸣器，控制器的电路原理图中包括：稳压电源电路、报警电路、显示电路，它还包括控制电路；控制电路中包括AVRMEGA16单片机U₁、复位按钮S₁、上翻页按钮S₂、下翻页按钮S₃、返回按钮S₄、确认按钮S₅、晶振器Y、程序下载接口J₄、可变电阻R₁、电阻R₅、电容C₃、C₄；它们的连接关系是单片机U₁的1~5脚接显示电路中显示模块LCD的7~11脚，单片机U₁的6、8脚分别接显示模块LCD的12、13、14脚、程序下载接口J₄的6、10、9脚，单片机U₁的14、15脚接显示模块U₅的6、5脚，单片机U₁的16脚接显示模块LCD的4脚，单片机U₁的17~20脚分别接上翻页按钮S₂、下翻页按钮S₃、返回按钮S₄、确认按钮S₅的一端，单片机U₁的9脚接程序下载接口J₄的8脚、复位按钮S₁和电阻R₅的一端，单片机U₁的13、12脚分别接晶振器Y的两端、电容C₃、C₄的一端，单片机U₁的11脚接上翻页按钮S₂、下翻页按钮S₃、返回按钮S₄、确认按钮S₅的另一端、电容C₃、C₄的另一端、程序下载接口J₄的1脚、可变电阻R₁的2脚、显示电路中显示模块LCD的1脚、单片机U₁的31脚、报警电路中三极管Q₁~Q₄的集电极、继电器GK₁~GK₃的1脚的一端，单片机U₁的30脚接复位按钮S₁的另一端、程序下载接口J₄的5脚、显示电路中显示模块LCD的2、15脚、电阻R₂的一端、稳压电源电路中稳压芯片U₂的3脚、电容C₂的一端、+5V电源、电阻R₃、R₄的一端、单片机U₁的10脚、报警电路中蜂鸣器F的2脚、稳压电源电路中传感器接口一、二、三J₁、J₂、J₃的4脚，单片机U₁的22~25脚分别接报警电路中电阻R₆~R₉的一端，单片机U₁的39、40脚接稳压电源电路中电阻R₄、R₃的另一端、传感器接口一、二、三J₁、J₂、J₃的3、2脚。

本发明的有益效果是：桥梁桩基础施工泥浆泄露报警装置可实时监测岩溶地区桩基施工时的泥浆水头下降高度及速度，施工时当遇到溶洞或者裂隙后，产生泥浆泄露时，可根据在装置内预先设定的预警值，实时监测泥浆的水头高度变化情况，通过蜂鸣器报警灯闪烁进行相应的报警，随时提醒施工人员是否有泥浆泄露危险，做到及时补浆和回填等治理措施，防止产生塌孔及地面沉降等重大安全事故。该装置监测精度较高，操作简单，并且可实时进行监测，可有效解决工人目测的不确定性和夜间工作疲劳等问题，该装置还可用于石油系统监测石油液面的变化情况及其他需要注意液体液面变化的工程施工当中。

附图说明

以下结合附图以实施例具体说明。

图1是桥梁桩基础施工泥浆泄露报警装置控制器的结构图。

图2、图2A是图1的电路原理图。

图3是图1现场使用安装状态图。

图中，1-液晶显示屏；2-电源指示灯；S₁-复位按钮；S₂-上翻页按钮；S₃-下翻页按钮；S₄-返回按钮；S₅-确认按钮；K₁-电源开关；ZD₁、ZD₂、ZD₃-一、二、三号报警灯；J₁、J₂、J₃-传感器接口一、二、三；J₄-程序下载接口；CON-充电接口；F-蜂鸣器；3-超声波传感器三；4-桩基三；5-泥浆；6-信号线；7-超声波传感器一；8-传感器固定支架；9-桩基一；10-超声波传感器二；11-桩基二。

具体实施方式

实施例，参照附图1，在桥梁桩基础施工泥浆泄露报警装置控制器的前面上方设有液晶显示屏1，在液晶显示1的下方左侧依次设有电源开关K₁、电源指示灯2、确认按钮S₅、返回按钮S₄，在右侧设有复位按钮S₁、上翻页按钮S₂、下翻页按钮S₃。在控制器的前面下方设有一、二、三号报警灯ZD₁、ZD₂、ZD₃，在控制器的右侧面上设有传感器接口一、二、三J₁、J₂、J₃、程序下载接口J₄、充电接口CON，在控制器的下面上设有蜂鸣器F。控制器的电路原理图中包括稳压电源电路1、控制电路2、显示电路3、报警电路4。稳压电源电路1中包括稳压芯片U₂、传感器接口一、二、三J₁、J₂、J₃、电源开关K₁、电池电源T、充电接口CON、电容C₁、C₂、电阻R₃、R₄。它们的连接关系是：稳压芯片U₂的1脚接电源开关K₁、电容C₁的一端、报警电路4中稳压芯片U₃的1脚、电容C6的一端，稳压芯片U₂的2脚接电容C₁、C₂的另一端\显示电路3中显示模块LCD的16脚、发光二极管D的一端，稳压电源电路1中充电接口的2脚、传感器接口一、二、三J₁、J₂、J₃的1脚、报警电路4中稳压芯片U₃的2脚、电容C₅的一端、电容C₆另一端和地，电源开关K₁的另一端接电池电源T的正极，充电插口CON的1脚，电池电源T的负极接充电插口CON的3脚。控制电路2中包括AVRMEGA16单片机U₁、复位按钮S₁、上翻页按钮S₂、下翻页按钮S₃、返回按钮S₄、确认按钮S₅、晶振器Y、程序下载接口J₄、可变电阻R₁、电阻R₅、电容C₃、C₄；它们的连接关系是单片机U₁的1~5脚接显示电路3中显示模块LCD的7~11脚，单片机U₁的6、8脚分别接显示模块LCD的12、13、14脚、程序下载接口J₄的6、10、9脚，单片机U₁的14、15脚接显示模块U₅的6、5脚，单片机U₁的16脚接显示模块LCD的4脚，单片机U₁的17~20脚分别接上翻页按钮S₂、下翻页按钮S₃、返回按钮S₄、确认按钮S₅的一端，单片机U₁的9脚接程序下载接口J₄的8脚、复位按钮S₁和电阻R₅的一端，单片机U₁的13、12脚分别接晶振器Y的两端、电容C₃、C₄的一端，单片机U₁的11脚接上翻页按钮S₂、下翻页按钮S₃、返回按钮S₄、确认按钮S₅的另一端、电容C₃、C₄的另一端、程序下载接口J₄的1脚、可变电阻R₁的2脚、显示电路中显示模块LCD的1脚、单片机U₁的31脚、报警电路4中三极管Q₁~Q₄的集电极、继电器GK₁~GK₃的1脚的一端，单片机U₁的30脚接复位按钮S₁的另一端、程序下载接口J₄的5脚、显示电路3中显示模块LCD的2、15脚、电阻R₂的一端、稳压电源电路1中稳压芯片U₂的3脚、电容C₂的一端、+5V电源、电阻R₃、R₄的一端、单片机U₁的10脚、报警电路4中蜂鸣器F的2脚、稳压电源电路1中传感器接口一、二、三J₁、J₂、J₃的4脚，单片机U₁的22~25脚分别接报警电路4中电阻R₆~R₉的一端，单片机U₁的39、40脚接稳压电源电路中电阻R₄、R₃的另一端、传感器接口一、二、三J₁、J₂、J₃的3、2脚。

显示电路3中包括显示模块LCD、电阻R₂、发光二极管D。它们的连接关系是：显示模块LCD的3脚接控制电路2中可变电阻R₁的1、3脚，电阻R₂和发光二极管D的另一端连接。报警电路4中包括稳压芯片U₃、继电器GK₁、GK₂、GK₃一、二、三号指示灯ZD₁、ZD₂、ZD₃、三极管Q₁~Q₄、电阻R₆~R₉、电容C₅~C₆、蜂鸣器F。它们的连接关系是：稳压芯片U₃的3脚接继电器GK₁、GK₂、GK₃的3脚，一、二、三号指示灯ZD₁、ZD₂、ZD₃的一端、电容C₅的另一端和+12V电源。继电器GK₁、GK₂、GK₃的1脚的另一端接一、二、三号指示灯ZD₁、ZD₂、ZD₃的另一端；三极管Q₁、Q₂、Q₃的发射极接继电器GK₁、GK₂、GK₃的2脚，三极管Q₄的发射极接蜂器F的1脚，电阻R₆~R₉的另一端接三极管Q₁~Q₄的基极。

参照附图3，控制器上的传感器接口一、二、三J₁、J₂、J₃分别用信号线6，连接超声波传感器一7、超声波传感器二10、超声波传感器三3，超声波传感器一、二、三7、10、3分别用传感器固定支架8，固定在桩基一、二、三9、11、4上面、桩基一、二、三9、11、4的下面为泥浆5。

桥梁桩基础施工泥浆泄露报警装置报警器的工作过程是：使用时，先通过控制器上的按钮按照液晶显示屏1上的提示，预先设定泥浆5下降高度报警数值及下降速度报警数值，再设定泥浆14高度变化采样时间，然后将超声波传感器一、二、三7、10、3安装在传感器固定支架8上，使其垂直对准桩基一、二、三9、11、4内的泥浆5水平面。通过采集泥浆5初始水头高度值作为监测对比值，此后该系统装置将实时监测泥浆5水头高度变化情况，并将下降速度显示在液晶显示屏1上，并且能实时计算出泥浆水头下降高度，若下降高度或速度大于预先设定数值，则蜂鸣器F发出报警声音，相对应一、二、三号报警灯ZD₁、ZD₂、ZD₃报警闪烁，提示操作人员采取应对措施。