CN108387197A - 一种用于地表位移监测的拉线装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及滑坡地表位移监测及预警领域，具体涉及一种用于滑坡地表位移监测的拉线装置。为了解决现有滑坡地表位移监测装置由于拉线不能随时绷紧易导致监测失效的问题，本发明提供一种用于滑坡地表位移监测的拉线装置。所述拉线装置包括主箱、位移传感器、传感线/传感杆、副箱、收线装置、主拉力计、线管及拉线，上位机。该拉线装置能够使拉线随时保持绷紧状态，不会导致监测失效，能及时准确地检测到地表滑动情况。而且，本发明提供的拉线装置解决了一个位移传感器难以附带多个监测点的难题。

Description

一种用于地表位移监测的拉线装置

技术领域

本发明涉及滑坡地表位移监测及预警领域，具体涉及一种用于滑坡地表位移监测的拉线装置。

背景技术

由于山坡或土坡滑动体滑动，造成公路、铁路、广场等建筑物受损，威胁人身财产安全。目前，现有拉线(杆)式地表位移监测装置中的拉线不能随时绷紧，易导致监测失效，不能及时准确地检测到地表滑动情况。

发明内容

为了解决现有滑坡地表位移监测装置由于拉线不能随时绷紧易导致监测失效的问题，本发明提供一种用于滑坡地表位移监测的拉线装置。该拉线装置能够使拉线随时保持绷紧状态，不会导致监测失效，能及时准确地检测到地表滑动情况。而且，本发明提供的拉线装置解决了一个位移传感器难以附带多个监测点的难题。

为了解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：

本发明提供一种用于滑坡地表位移监测的拉线装置，所述拉线装置包括主箱、位移传感器、传感线/传感杆、副箱、收线装置、主拉力计、线管及拉线，上位机；所述主箱中设置有位移传感器、传感线/传感杆、主拉力计，所述位移传感器连接传感线/传感杆的一端，所述传感线/传感杆的另一端连接拉线的一端；所述拉线穿出主箱，穿过线管，所述拉线的另一端连接收线装置，所述收线装置安装在副箱内；所述主拉力计安装在拉线上；所述位移传感器与上位机相连；所述主拉力计与上位机相连。

当地表滑动，拉线被拉动，拉线会把传感线/传感杆拉出，位移传感器将传感线/传感杆被拉出的数值上传到上位机。主拉力计把拉线上的拉力数值上传到上位机，当拉力数值下降，说明拉线松弛，此时与这根拉线相连的收线装置启动收线，使这根拉线绷紧。

所述拉线上还设置有副拉力计，所述副拉力计安装在副箱内，所述主拉力计安装在主箱内，当副拉力计的数值小于主拉力计的数值，说明拉线松弛，此时与这根拉线相连的收线装置启动收线，使这根拉线绷紧。

所述传感线/传感杆与至少两根拉线相连接。

所述主拉力计通过电缆与采集仪相连，所述采集仪与上位机相连。

所述副拉力计通过电缆与采集仪相连，所述采集仪与上位机相连。

所述拉线装置还包括警示装置，所述上位机与警示装置相连。

所述主箱内还设置反力弹簧、横杆；所述位移传感器连接传感线/传感杆的一端，所述传感线/传感杆的另一端连接横杆，所述横杆连接拉线的一端，所述横杆还连接反力弹簧的一端，所述反力弹簧的另一端固定在主箱上。

传感线/传感杆表示传感线或传感杆。所述位移传感器固定在主箱内，

所述主箱内安装有位移传感器、传感线、反力弹簧、横杆、拉线、主拉力计。

所述拉线装置包括线管、拉线、位移传感器、主箱、副箱、上位机和警示装置；所述位移传感器安装在主箱内；所述拉线的一端置于主箱内，连接位移传感器，所述位移传感器与上位机连接，所述上位机连接警示装置；所述拉线的另一端穿过线管，置于副箱内；所述拉线上设置主拉力计和副拉力计，所述主拉力计靠近主箱，所述副拉力计靠近副箱。

拉力计也称为测力计。

所述拉线装置包括拉线、线管、横杆、主拉力计、副拉力计、位移传感器、传感线、反力弹簧、收线装置、主箱、副箱、电缆、采集仪、上位机和警示装置；所述位移传感器、反力弹簧、横杆、和传感线安装在主箱内；所述位移传感器的一端连接传感线，所述传感线与横杆相连，所述横杆与至少一根拉线相连接；所述位移传感器的另一端安装在主箱上；所述横杆还连接反力弹簧的一端，所述反力弹簧的另一端安装在主箱上；所述拉线的一端设置有主拉力计，所述拉线的另一端设置有副拉力计；所述拉线的另一端穿出主箱、穿过线管与收线装置相连；所述收线装置安装在副箱内；所述主拉力计和副拉力计通过电缆与采集仪相连；所述采集仪与上位机相连，所述位移传感器与上位机连接，所述上位机连接警示装置。

所术主箱上钻有小孔，线管/拉线从小孔穿出后与副箱相连，电缆从小孔穿出后与采集仪连接。

一个位移传感器可以连接多根拉线，每个拉线连接一个副箱，一个副箱想当于一个监测点。即，一个位移传感器可以连接多个监测点。

上述拉线装置，可使拉线式滑坡监测更具有可靠性、经济性，从而避免滑坡造成人员财产安全。

所述主箱，固定在稳定地层的地下或地表。

所述位移传感器：置于主箱内并固定在主箱上，位移传感器主要包括拉线式和拉杆式，当位移传感器的传感线受到拉力时，传感器中的拉线或拉杆就会从传感器中被拉出，拉出的长度就是滑坡的滑动距离；位移传感器的拉出端与横杆相连，另一端固定在主箱上。

所述传感线(杆)，其线或杆置于传感器中，当拉出端受到拉力时，传感器中的拉线或拉杆就会从传感器中被拉出，拉出的长度就是滑坡的滑动距离；传感线(杆)与横杆相连，横杆同时与一根或多跟拉线相连。

所述反力弹簧：为了有效监测滑坡位移，位于主箱与副箱之间的拉线必须绷紧，当滑坡发生时，监测的位移才准确，但是位移传感器不具有绷紧功能，为此，需要设置反力弹簧来解决这一问题。反力弹簧一端固定在主箱上，另一端连接横杆，反力弹簧可采用直线式弹簧，也可以采用发条式弹簧，一个位移传感器上可以设置一个或多个反力弹簧。

所述横杆分别与反力弹簧和拉线连接。

所述主拉力计：位于主箱中，其两端与拉线相连接，当拉线受力时，主拉力计就会显示受力的数值，并且这个数值可以通过电缆传输到采集仪，采集仪采集后受力数值后通过无线传输可以及时发送到计算机或手机上。

所述收线装置包括收线盘簧、固定摩擦柱、可动摩擦柱、旋转柄、旋转轴、拉紧弹簧；所述收线盘簧固定在副箱内，所述固定摩擦柱固定在副箱内，所述可动摩擦柱固定在旋转柄的一端，所述旋转柄的另一端安装在旋转轴上，所述旋转轴固定在副箱内，所述拉紧弹簧的一端固定在旋转柄上，所述拉紧弹簧的另一端固定在副箱上；所述旋转柄能绕旋转轴转动；所述拉线的另一端穿过固定摩擦柱和可动摩擦柱之间，与收线盘簧相连接；所述固定摩擦柱和可动摩擦柱夹紧拉线。

当拉线松弛，收线盘簧启动将拉线收紧。进一步的，所述收线盘簧能接收上位机的指示而启动将拉线收紧。

进一步的，所述收线盘簧上安装有控制器和电动机。当副拉力计上的数值下降，上位机发出开始收线的指示，所述控制器接收上位机的指示，启动电动机，使收线盘簧旋转，使拉线收紧。当副拉力计上的数值达到要求，上位机发出停止收线的指示，控制器收到指示信号使电动机停止，从而使收线盘簧停止收线。

主箱上设置有出线孔，拉线通过出线孔穿出主箱。副箱上设置有进线孔，拉线穿过进线孔穿入副箱。

该收线装置只能收线不能放线。固定摩擦柱和可动摩擦柱只允许拉线向收线盘簧一侧运动，即收紧；不允许拉线向副箱的进线孔处移动，即不允许拉线放松。

所述固定摩擦住通过固定片固定在副箱内。

所述拉线一端与主箱中的横杆连接，另一端与副箱中的收线盘簧连接，在主箱中的拉线上分别连接有一个主拉力计，在副箱中的拉线上分别连接有一个副拉力计。拉线在副箱中受到固定摩擦柱和可动摩擦柱的控制，能够实现拉线只能拉进，不能被拉出；拉线置于线管中；拉线可以埋在地下也可以置于地表。

主箱是置于稳定地层上的，副箱是置于滑坡体上的，即，坡体滑动带动副箱运动，副箱运动拉动拉线(杆)，拉线(杆)被拉出的长度通过位移传感器体现出来。

所述小孔：主箱和副箱上均有小孔，便于拉线和电缆线的引出。

所述副箱置于(可能的)滑坡体上，可以埋在地下，也可以固定在地表，副箱中包括:拉紧弹簧、副拉力计、拉线、进线孔、固定摩擦柱、可动摩擦柱、旋转轴、旋转柄、收线盘簧。副箱的作用有：1、作为拉线的固定端，置于滑动体上，当滑坡发生时，副箱随着坡体一起滑动，这个滑动值通过主箱中位移传感器可以获得，也即一个副箱就是一个监测点；2、可以随时自动收线，但不能放线；3、在同一拉线上，副箱中副拉力计的数值理论上应该等于主箱中主拉力计的数值，通过这两个数值，可以分析拉线是否随时绷紧，以此确保滑坡监测的可靠性和准确性；

所述拉紧弹簧：置于副箱中，一端与旋转柄连接，另一端固定在副箱上，起到随时拉紧旋转柄的作用；拉紧旋转柄，能使固定摩擦柱和可动摩擦柱夹紧拉线，避免拉线向进线孔一侧移动，即避免放线，从而避免拉线松弛。收线盘簧收紧拉线时，旋转柄沿旋转轴稍作转动，使得可动摩擦柱和固定摩擦柱之间的拉线放松，拉线穿过可动摩擦柱和固定摩擦柱之间向收线盘簧移动。

所述副拉力计：置于副箱中，副拉力计的两端分别与拉线连接，副箱中的副拉力计的数值理论上应该等于主箱中主拉力计的数值，通过这两个数值，可以分析拉线是否随时绷紧，以此确保滑坡监测的可靠性。

所述固定摩擦柱，是一个圆柱体状的摩擦柱，固定在副箱上，固定摩擦柱不能转动，也不能平动，是固定不能动的。

所述可动摩擦柱，是一个圆柱体状的摩擦柱，与旋转柄固定连接，两者不会产生相对位移，旋转柄为硬质材料加工而成，不可伸缩，旋转轴固定在副箱上，旋转柄可以沿旋转轴转动，旋转轴必须置于靠近进线孔一侧，而不能置于靠近收线盘簧一侧，固定摩擦柱与可动摩擦柱紧挨着放置，拉线从可动摩擦柱与固定摩擦柱之间穿过，当拉线受到拉力时，固定摩擦柱、可动摩擦柱、拉紧弹簧以及收线盘簧联合作用，就可以实现当拉线松弛时，副箱中的收线盘簧自动及时收紧拉线，而当拉线受到拉力时，固定摩擦柱与可动摩擦柱的夹紧作用使得拉线不可以被拉出，从而避免拉线松弛造成滑坡监测失效，确保滑坡监测数据的准确性；

所述旋转轴与旋转柄连接，并固定在副箱上，旋转柄可以沿旋转轴自由转动。

所述收线盘簧：与钢卷尺的工作原理是完全一样的。在工作状态，收线盘簧是一直盘紧的，在没有其它装置的情况下，当拉线受到拉力时，收线盘簧放线；当放松拉线时，收线盘簧收线(但是在本案中由于设置了固定摩擦柱和可动摩擦柱，实现了只收不放)。收线盘簧与固定摩擦柱和可动摩擦柱的联合作用，可以实现拉线自动及时被收紧，但是不能放线；

所述主箱中安装至少一个位移传感器。

所述一个位移传感器至少连接一个副箱。

本发明的几个应用扩展：

1、可在同一个主箱中安装多个位移传感器，本发明提供了在同一个主箱中安装1个位移传感器并外接两个副箱(A和B)的图示；

2、根据需要，主箱、副箱和拉线可以安装在地下或地表，也可以部分埋在地下；

3、位移传感器可以是拉线式，也可以是拉杆式，或其它型式；

4、拉线和电缆线均装在线管中。

与现有技术相比，本发明提供的用于滑坡地表位移监测的拉线装置具有下述特点或创新点：

1、主拉力计、副拉力计、位移传感器的数值通过采集仪采集后，可以及时发送到计算机或手机上，由于在同一拉线上，副箱中副拉力计的数值理论上应该等于主箱中相应的主拉力计的数值，通过对比分析这两个数值，可以随时知道拉线是否绷紧，便于及时维护，避免滑坡监测不准确造成损失；

2、由于一个位移传感器可以连接多跟拉线(位移传感器通过横杆实现与多根拉线相连)，而每一根拉线又可以连接一个副箱，每个副箱即为一个监测点，这样一个位移传感器就可以连接多个监测点，这样就增大了监测的面积，大大节约了成本；

3、副箱可以随时自动收线，但不能放线；

4、当滑坡发生时，同一个位移传感器上的其中一根拉线受到拉力后，另一根拉线必然会发生松弛，这时副箱中的收线盘簧会及时自动绷紧拉线，确保监测数据的准确性；

5、该装置简单，适宜于室外环境，适应全自动监测，成本低，有利于推广。

附图说明

图1是本发明提供的用于滑坡地表位移监测的拉线装置的结构示意图；

图2是本发明提供的用于滑坡地表位移监测的拉线装置的副箱的结构示意图；

图3是本发明提供的用于滑坡地表位移监测的拉线装置的副箱的立体结构示意图；

图4是本发明提供的用于滑坡地表位移监测的拉线装置的结构及布局示意图。

具体实施方式

为了更易理解本发明的结构及所能达成的功能特征和优点，下文将本发明的较佳的实施例，并配合图式做详细说明如下：

实施例1

如图1、图2、图3和图4所示，本发明提供一种用于滑坡地表位移监测的拉线装置，所述拉线装置包括主箱1、位移传感器11、传感线/传感杆12、副箱2、收线装置、主拉力计3、线管4及拉线5，上位机；所述主箱1中设置有位移传感器11、传感线/传感杆12、主拉力计3，所述位移传感器11连接传感线/传感杆12的一端，所述传感线/传感杆12的另一端连接拉线5的一端；所述拉线5穿出主箱1，穿过线管4，所述拉线5的另一端连接收线装置，所述收线装置安装在副箱2内；所述主拉力计3安装在拉线5上；所述位移传感器与上位机相连；所述主拉力计与上位机相连。

当地表滑动，拉线被拉动，拉线会把传感线/传感杆拉出，位移传感器将传感线/传感杆被拉出的数值上传到上位机。

进一步的，所述主拉力计把拉线上的拉力数值上传到上位机，当拉力数值下降，说明拉线松弛，此时与这根拉线相连的收线装置启动收线，使这根拉线绷紧。

进一步的，所述拉线上还设置有副拉力计6，所述副拉力计6安装在副箱2内，所述主拉力计3安装在主箱1内，当副拉力计的数值小于主拉力计的数值，说明拉线松弛，此时与这根拉线相连的收线装置启动收线，使这根拉线绷紧。

进一步的，所述传感线/传感杆与至少两根拉线相连接。

进一步的，所述主拉力计3通过电缆7与采集仪8相连，所述采集仪与上位机相连；所述副拉力计6通过电缆7与采集仪8相连，所述采集仪与上位机相连。

进一步的，所述拉线装置还包括警示装置，所述上位机与警示装置相连。

进一步的，所述主箱内还设置反力弹簧13、横杆14；所述位移传感器11连接传感线/传感杆12的一端，所述传感线/传感杆12的另一端连接横杆14，所述横杆14连接拉线5的一端，所述横杆14还连接反力弹簧13的一端，所述反力弹簧13的另一端固定在主箱上。

主箱1上设置有出线孔15，拉线5通过出线孔15穿出主箱1。副箱2上设置有进线孔200，拉线5穿过进线孔200穿入副箱2。

实施例2

如图1、图2、图3和图4所示，本发明提供一种用于滑坡地表位移监测的拉线装置，所述拉线装置包括拉线5、线管4、横杆14、主拉力计3、副拉力计6、位移传感器11、传感线12、反力弹簧13、收线装置、主箱1、副箱2、电缆7、采集仪8、上位机和警示装置；所述位移传感器11、反力弹簧13、横杆14、和传感线12安装在主箱1内；所述位移传感器11的一端连接传感线12，所述传感线12与横杆14相连，所述横杆14与至少一根拉线5相连接；所述位移传感器11的另一端安装在主箱1上；所述横杆14还连接反力弹簧13的一端，所述反力弹簧13的另一端安装在主箱1上；所述拉线5的一端设置有主拉力计3，所述拉线的另一端设置有副拉力计6；所述拉线5的另一端穿出主箱1、穿过线管4与收线装置相连；所述收线装置安装在副箱2内；所述主拉力计3和副拉力计6通过电缆7与采集仪8相连；所述采集仪与上位机相连，所述位移传感器与上位机连接，所述上位机连接警示装置。

所述传感线连接两根拉线。一根拉线的另一端连接副箱A，另一根拉线的另一端连接副箱B。

所述收线装置包括收线盘簧21、固定摩擦柱22、可动摩擦柱23、旋转柄24、旋转轴25、拉紧弹簧26；所述收线盘簧21固定在副箱2内，所述固定摩擦柱22固定在副箱2内，所述可动摩擦柱23固定在旋转柄24的一端，所述旋转柄24的另一端安装在旋转轴25上，所述旋转轴25固定在副箱2内，所述拉紧弹簧26的一端固定在旋转柄24上，所述拉紧弹簧26的另一端固定在副箱2上；所述旋转柄能绕旋转轴转动；所述拉线5的另一端穿过固定摩擦柱22和可动摩擦柱23之间，与收线盘簧21相连接；所述固定摩擦柱22和可动摩擦柱23夹紧拉线5。

所述拉紧弹簧26的另一端固定在进线孔200所在一侧。

所述固定摩擦柱22通过固定片220固定在副箱2内。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡是根据本发明内容所做的均等变化与修饰，均涵盖在本发明的专利范围内。

Claims (10)

1.一种用于滑坡地表位移监测的拉线装置，其特征在于，所述拉线装置包括主箱、位移传感器、传感线/传感杆、副箱、收线装置、主拉力计、线管及拉线，上位机；所述主箱中设置有位移传感器、传感线/传感杆、主拉力计，所述位移传感器连接传感线/传感杆的一端，所述传感线/传感杆的另一端连接拉线的一端；所述拉线穿出主箱，穿过线管，所述拉线的另一端连接收线装置，所述收线装置安装在副箱内；所述主拉力计安装在拉线上；所述位移传感器与上位机相连；所述主拉力计与上位机相连。

2.根据权利要求1所述的拉线装置，其特征在于，当地表滑动，拉线被拉动，拉线会把传感线/传感杆拉出，位移传感器将传感线/传感杆被拉出的数值上传到上位机。

3.根据权利要求1所述的拉线装置，其特征在于，所述主拉力计把拉线上的拉力数值上传到上位机，当拉力数值下降，说明拉线松弛，此时与这根拉线相连的收线装置启动收线，使这根拉线绷紧。

4.根据权利要求1所述的拉线装置，其特征在于，所述拉线上还设置有副拉力计，所述副拉力计安装在副箱内，所述主拉力计安装在主箱内，当副拉力计的数值小于主拉力计的数值，说明拉线松弛，此时与这根拉线相连的收线装置启动收线，使这根拉线绷紧。

5.根据权利要求1所述的拉线装置，其特征在于，所述传感线/传感杆与至少两根拉线相连接。

6.根据权利要求4所述的拉线装置，其特征在于，所述主拉力计通过电缆与采集仪相连，所述采集仪与上位机相连；所述副拉力计通过电缆与采集仪相连，所述采集仪与上位机相连。

7.根据权利要求1所述的拉线装置，其特征在于，所述拉线装置还包括警示装置，所述上位机与警示装置相连。

8.根据权利要求1所述的拉线装置，其特征在于，所述主箱内还设置反力弹簧、横杆；所述位移传感器连接传感线/传感杆的一端，所述传感线/传感杆的另一端连接横杆，所述横杆连接拉线的一端，所述横杆还连接反力弹簧的一端，所述反力弹簧的另一端固定在主箱上。

9.根据权利要求1所述的拉线装置，其特征在于，所述拉线装置包括拉线、线管、横杆、主拉力计、副拉力计、位移传感器、传感线、反力弹簧、收线装置、主箱、副箱、电缆、采集仪、上位机和警示装置；所述位移传感器、反力弹簧、横杆、和传感线安装在主箱内；所述位移传感器的一端连接传感线，所述传感线与横杆相连，所述横杆与至少一根拉线相连接；所述位移传感器的另一端安装在主箱上；所述横杆还连接反力弹簧的一端，所述反力弹簧的另一端安装在主箱上；所述拉线的一端设置有主拉力计，所述拉线的另一端设置有副拉力计；所述拉线的另一端穿出主箱、穿过线管与收线装置相连；所述收线装置安装在副箱内；所述主拉力计和副拉力计通过电缆与采集仪相连；所述采集仪与上位机相连，所述位移传感器与上位机连接，所述上位机连接警示装置。

10.根据权利要求1所述的拉线装置，其特征在于，所述收线装置包括收线盘簧、固定摩擦柱、可动摩擦柱、旋转柄、旋转轴、拉紧弹簧；所述收线盘簧固定在副箱内，所述固定摩擦柱固定在副箱内，所述可动摩擦柱固定在旋转柄的一端，所述旋转柄的另一端安装在旋转轴上，所述旋转轴固定在副箱内，所述拉紧弹簧的一端固定在旋转柄上，所述拉紧弹簧的另一端固定在副箱上；所述旋转柄能绕旋转轴转动；所述拉线的另一端穿过固定摩擦柱和可动摩擦柱之间，与收线盘簧相连接；所述固定摩擦柱和可动摩擦柱夹紧拉线。