北斗GPS智能打桩引导系统 Intelligent Guide System of Pile Driver IG300-PD

1 引言 随着经济的发展，近年来国内进行大规模的城市化建设，各类建筑和基础设施的施工的数量激增，工程难度加大，质量要求提高，而且时间紧任务急，这给施工设备提出了 的要求。作为主要施工设备的打桩机也迎来了机遇和挑战，开发适应时代和国情的高精度打桩机，就显得非常迫切了。 IG300-PD高精度北斗/GPS高精度桩机智能定位引导系统就是为此研究开发，该系统的应用可以大大提高设备的工作效率和施工的准确性，并可有效节省人力，带来可观的经济效益。 2 系统特点

1）实现实时引导定位，系统可以实时获取高精度的三维位置和方位角度信息，通过实时解算和显示对设定钻孔位置进行实时导引；

2）定位精度高，通过北斗/GNSS双天线定位定向系统，可实现对桩孔定位精度在±1厘米范围内；

3）无纸化作业，CAD图纸数据可以直接导入打桩软件，自动生成点坐标，同时完成自动校验，现场无需放样操作，直接通过本系统引导定位打桩； 4）可24小时连续工作，不受天气影响；

5）智能化操作流程，打桩过程中，可以在屏幕上直接点击需要打桩的点位，也可以直接输入桩号查找，对于打过的桩号，图形上会自动用不同颜色区分显示，当打桩机到达要打桩点附近时，该桩点会自动放大，提高辨识度和 度，打完一个桩点会自动选择就近的桩点，也可人工选择下一个桩点；

6）系统软件自带坐标系统校准功能，一个工区第一次作业时，可直接进行现场坐标校准，无需第三方软件支持，同时还可以直接输入已有的坐标参数，如七参数等；

7）智能化报警提示，在打桩过程中实时提示打桩精度，对于精度不满足要求时，将自动提示，智能报警的精度提示可根据客户的要求进行修改；

8）可根据客户要求定制开发手机APP功能，管理者可直接在手机上了解现场的作业情况，方便客户对打桩效率、质量进行有效监控和管理；

9）卫星定位系统采用我国自主知识产权的北斗卫星系统，同时也可以接收美国的GPS，俄罗斯的GLONASS等卫星定位信息，实现多卫星系统的联合作业，提高了系统的可靠性和 性。

3 系统原理 IG300-PD高精度北斗/GPS高精度桩机智能定位引导系统以高精度RTK技术为依托，为各类打桩机提供寻位引导和 定位服务，系统可以实时获取高精度的三维位置和方位角度信息，通过实时解算和显示对设定钻孔位置进行实时导引和 定位，从而达到 、准确的现场作业。

图1 打桩机智能引导系统原理

4 系统组成 IG300-PD整套系统由SS300双天线定位定向接收机、GNSS接受天线、MS600基站接收机、无线电台（基站模式用）安卓平板（或安卓手机）、控制显示终端APP等构成。

图2 高精度桩机智能引导系统组成图

5 系统操作 1）前期数据准备 从项目部获取控制点数据和打桩区域CAD设计图（或者桩位点坐标）。 2）架设基站 使用MS600选择固定点或随机点架设基站。 3）安装仪器 SS300主机和安卓平板安装在驾驶室内部，通过天线电缆连接外部天线。

6.上机操作 系统连接好后，操作手通过蓝牙连接SS300接收主机到安卓平板，运行控制引导显示APP。将施工桩点数据导入控制软件，在控制软件中上选择桩点，根据软件引导线提示将桩机移动到打桩点附件，上桩再调平桩机，根据屏幕中的十字瞄准图细调，控制在误差范围内下桩，再根据软件提示的送桩高度来确定打桩深度。操作手在操作熟练的情况下，微调过程在一分钟之内可以完成。 软件控制界面中左侧为接收机工作状态，显示实时坐标及桩点坐标 中间部分显示为工地桩点分布图及桩机实时位置。 右侧显示距当前桩点偏移量，送桩高度和十字瞄准器界面。 图3 软件显示界面图

7 实际应用案例 以在静力压桩机的应用为例，在过去人们凭借经纬仪、全站仪及RTK等技术手段进行“人工”或“半人工”打桩定点，目前市面上的静力压桩机都是采用回转机构构成的步履式行走，纵移和横移完全破坏了之前的标记点，施工人员很难找到原来的标记点来定位，同时桩机到位后复测点位基本无法实现。之前采用经纬仪加钢尺的组合进行定点放样，这种方式前期运算量大，后期放样施工繁琐，工作效率低，强度大。

在某型静力压桩机安装了IG300-PD高精度北斗/GPS高精度桩机智能定位引导系统之后，不再需要用观测标记点来定位，系统通过实时获取和解算方位信息，引导操作手实施可靠的 定位，大大提高了打桩效率，原来5人组一天能打25根桩，现在4个人一天可打30根桩，不论晚上或者天阴下雨都可以不间断打桩。