CN102829712A - 一种岩土体内部变形及湿度监测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种岩土体内部变形及湿度监测装置，包括：机械装置，所述机械装置上设置有控制电路，所述控制电路实时存储从塑料轨道上获取的电磁感应峰值点的大小和位置，并实时监测岩土体内部湿度数据；对所述电磁感应峰值点的大小、所述位置和所述内部湿度数据进行分析处理，获取岩土体内部的变形值和湿度值。岩土体内部发生变形就会改变正方形磁铁的位置，就会引起峰值点的大小和位置，微处理器和驱动芯片实时处理和接受数据，从而确定岩土体的变形值，湿度传感器实时监测岩土体内部的湿度。通过本装置提高了监测精度，实现了监测工作的自动化和智能化，降低了成本。
Description
技术领域
本发明涉及土木工程领域，特别涉及一种岩土体内部变形及湿度监测装置，该装置适用于隧道、地铁和矿井巷道等地下工程岩土体内部变形及湿度监测。
背景技术
目前用于岩土体内部相对位移的监测仪器均采用多点位移计和滑动变形计。仪器监测的精确度较低，量程有限，一般小于15m，受工程地质条件和场地环境影响很大，而且监测过程中同时需要4人进行监测工作，仪器一次使用成本很高，实现不了监测工作的自动化和智能化。
发明内容
本发明提供了一种岩土体内部变形及湿度监测装置，该装置的监测精度较高，实现了监测工作的自动化和智能化，详见下文描述：
一种岩土体内部变形及湿度监测装置，包括：机械装置，所述机械装置上设置有控制电路，所述控制电路实时存储从塑料轨道上获取的电磁感应峰值点的大小和位置，并实时监测岩土体内部湿度数据；对所述电磁感应峰值点的大小、所述位置和所述内部湿度数据进行分析处理，获取岩土体内部的变形值和湿度值。
所述机械装置包括：滚轮，所述滚轮内设置有轴承，所述轴承与钢支架固定连接；所述钢支架通过螺栓固定；所述钢支架上设置有三相混合步进电机，所述三相混合步进电机固定连接有钢垫片。
所述钢支架包括：通过所述螺栓固定连接的水平板和2个立板，
所述轴承与所述立板固定连接；所述水平板的末端设置有所述三相混合步进电机，所述水平板的前端设置有控制电路托架，所述控制电路托架上设置有控制电路。
所述控制电路包括：三分量磁传感器、显示屏、内存储芯片、微处理器、驱动芯片、湿度传感器和提供电能的锂电池，
所述三分量磁传感器感应和接受所述塑料轨道上的所述电磁感应峰值点的大小和位置；所述湿度传感器实时监测岩土体内部的湿度；并将所述电磁感应峰值点的大小、所述位置和所述内部湿度数据保存至所述内存储芯片；所述微处理器和所述驱动芯片从所述内存储芯片中读取数据进行实时处理分析，获取岩土体内部的变形值和湿度值，并通过所述显示屏显示。
所述塑料轨道包括：塑料管，所述塑料管内设有滚轮轨道槽；在所述塑料管的两侧设置有永磁铁。
本发明具有以下的有益效果：通过改变正方形磁铁的位置，就会引起峰值点的大小和位置，微处理器和驱动芯片实时处理和接受数据，从而确定岩土体的变形值，湿度传感器实时监测岩土体内部的湿度。通过本装置提高了监测精度，实现了监测工作的自动化和智能化，降低了成本。
附图说明
图1为本发明提供的一种岩土体内部变形及湿度监测装置的结构示意图；
图2为本发明提供的机械装置的结构示意图；
图3为本发明提供的控制电路的结构示意图；
图4为本发明提供的塑料轨道的结构示意图。
附图中各标号所代表的部件列表如下：
1：机械装置； 2：控制电路；
3：塑料轨道； 11：三相混合步进电机；
12：滚轮； 13：轴承；
14：钢支架； 15：螺栓；
16：控制电路托架； 17：钢垫片；
21：三分量磁传感器； 22：显示屏；
23：内存储芯片； 24：微处理器；
25：驱动芯片； 26：湿度传感器；
27：锂电池； 31：塑料管；
32：滚轮轨道槽； 33：正方形永磁铁。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
为了提高监测精度，实现监测工作的自动化和智能化，本发明实施例提供了一种岩土体内部变形及湿度监测装置，参见图1、图2、图3和图4，详见下文描述：
一种岩土体内部变形及湿度监测装置，参见图1，包括：机械装置1，机械装置1上设置有控制电路2，控制电路2实时存储从塑料轨道3上获取的电磁感应峰值点的大小和位置，并实时监测岩土体内部湿度数据；对电磁感应峰值点的大小、位置和内部湿度数据进行分析处理，获取岩土体内部的变形值和湿度值。
参见图2，机械装置1包括：滚轮12，滚轮12内设置有轴承13，轴承13与钢支架14固定连接；钢支架14通过螺栓15固定；钢支架14上设置有三相混合步进电机11，三相混合步进电机11固定连接有钢垫片17。
通过钢垫片17将三相混合步进电机11与钢支架14紧密连接起来。
其中，钢支架14包括：通过螺栓15固定连接的水平板4-1和2个立板4-2，轴承13与立板4-2固定连接；水平板4-1的末端设置有三相混合步进电机11，水平板4-1的前端设置有控制电路托架16，控制电路托架16上设置有控制电路2。
参见图3，控制电路2包括：三分量磁传感器21、显示屏22、内存储芯片23、微处理器24、驱动芯片25、湿度传感器26和提供电能的锂电池27，
三分量磁传感器21感应和接受塑料轨道3上的电磁感应峰值点的大小和位置；湿度传感器26实时监测岩土体内部的湿度；并将电磁感应峰值点的大小、位置和内部湿度数据保存至内存储芯片23；微处理器24和驱动芯片25从内存储芯片23中读取数据进行实时处理分析，获取岩土体内部的变形值和湿度值，并通过显示屏22显示。
其中，通过锂电池27提供电量保证控制电路中各个器件正常工作。
其中，控制电路2中的所有零部件都是通过焊接的形式，组成集成电路板。
参见图4，塑料轨道3包括：塑料管31，塑料管31内设有滚轮轨道槽32；在塑料管31的两侧设置有永磁铁33。
其中，塑料轨道3的材料可以采用PE型也可以采用普通硬质塑料管；永磁铁33可以采用正方形和长方形等，具体实现时，根据实际应用中的需要进行选择，本发明实施例对此不做限制。
其中，三相混合步进电机11驱动滚轮12在塑料管31做往返运动，钢支架14起支撑整个装置的作用，控制电路托架6主要是固定控制电路2的。三分量磁传感器21根据电磁感应原理测定正方形永磁铁33的电磁感应峰值点的大小和位置，内存储芯片23用来实时存储监测数据和处理结果，微处理器24和驱动芯片25用来实时处理和接受数据，湿度传感器26用来监测岩土体内部的湿度，塑料轨道3与岩土体之间用水泥砂浆连接紧密，塑料轨道3两侧的正方形磁铁33是磁感应信号点，岩土体发生变形。通过改变正方形磁铁33的位置，就会引起峰值点的大小和位置，从而可以最终确定岩土体的变形值。
下面详细的描述下一种岩土体内部变形及湿度监测装置的工作原理：
（1）首先根据工程实际需要，在要监测的岩土体中钻水平或竖直方向的钻孔，钻孔的孔径为108mm，将永磁铁33每隔1m用胶水固定在塑料管31两侧侧壁上，然后将直径为100mm的滚轮轨道槽32放入钻孔中，塑料轨道3与钻孔周围用强度为Mb5.0的水泥砂浆连接牢固；（2）将滚轮2放在滚轮轨道槽32内，控制电路托架16上的控制电路2，在滚轮轨道槽32内做来回往复的运动。在运动过程中三分量磁传感器21会实时记录永磁铁33的位置，并实时记录最大磁感应峰值点的位置，当岩土体内部发生变形时，磁感应峰值点的大小和位置就会改变，通过控制电路2就可获取到岩土体的变形；在运动过程中湿度传感器26可以实时监测岩土体内部的湿度，所有的监测数据都存储在内存储芯片23内，并通过微处理器24和驱动芯片25进行数据的后处理；（3）一次监测完成后，将监测装置从滚轮轨道槽32取出，将锂电池27取出，放入存放箱中，以备下次使用。
其中，具体实现时，湿度传感器可以采用HM1500、内存储芯片可以采用DDR存储、三项混合步进电机可以采用110型、驱动芯片可以采用THB6064、微处理器可以采用AMDAU1100。
其中，本发明实施例对上述元器件的型号不做设定，具体实现时，本发明实施例对此不做限制。
本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种岩土体内部变形及湿度监测装置，其特征在于，包括：机械装置（1），所述机械装置（1）上设置有控制电路（2），所述控制电路（2）实时存储从塑料轨道（3）上获取的电磁感应峰值点的大小和位置，并实时监测岩土体内部湿度数据；对所述电磁感应峰值点的大小、所述位置和所述内部湿度数据进行分析处理，获取岩土体内部的变形值和湿度值。
2.根据权利要求1所述的一种岩土体内部变形及湿度监测装置，其特征在于，所述机械装置（1）包括：滚轮（12），
所述滚轮（12）内设置有轴承（13），所述轴承（13）与钢支架（14）固定连接；所述钢支架（14）通过螺栓（15）固定；所述钢支架（14）上设置有三相混合步进电机（11），所述三相混合步进电机（11）固定连接有钢垫片（17）。
3.根据权利要求2所述的一种岩土体内部变形及湿度监测装置，其特征在于，所述钢支架（14）包括：通过所述螺栓（15）固定连接的水平板（4-1）和2个立板（4-2），
所述轴承（13）与所述立板（4-2）固定连接；所述水平板（4-1）的末端设置有所述三相混合步进电机（11），所述水平板（4-1）的前端设置有控制电路托架（16），所述控制电路托架（16）上设置有控制电路（2）。
4.根据权利要求3所述的一种岩土体内部变形及湿度监测装置，其特征在于，所述控制电路（2）包括：三分量磁传感器（21）、显示屏（22）、内存储芯片（23）、微处理器（24）、驱动芯片（25）、湿度传感器（26）和提供电能的锂电池（27），
所述三分量磁传感器（21）感应和接受所述塑料轨道（3）上的所述电磁感应峰值点的大小和位置；所述湿度传感器（26）实时监测岩土体内部的湿度；并将所述电磁感应峰值点的大小、所述位置和所述内部湿度数据保存至所述内存储芯片（23）；所述微处理器（24）和所述驱动芯片（25）从所述内存储芯片（23）中读取数据进行实时处理分析，获取岩土体内部的变形值和湿度值，并通过所述显示屏（22）显示。
5.根据权利要求3所述的一种岩土体内部变形及湿度监测装置，其特征在于，所述塑料轨道（3）包括：塑料管（31），所述塑料管（31）内设有滚轮轨道槽（32）；在所述塑料管（31）的两侧设置有永磁铁（33）。
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