CN108507475A - 一种深层水平位移测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种深层水平位移测量装置，其特征在于，所述装置包括地上部件和地下部件；所述地上部件包括上位机控制板、薄膜太阳能蓄电池、备用锂电池、无线传输模块、步进电机和卷绳器；所述地下部件包括测斜管、具有反光涂层的封盖、支架结构、线缆和激光传感器模块；所述上位机控制板分别连接薄膜太阳能蓄电池、步进电机和无线传输模块；所述薄膜太阳能蓄电池与备用锂电池相连；所述步进电机连接卷绳器；所述支架结构与测斜管内壁滑动连接；所述支架结构与线缆可拆卸连接；所述线缆的一端连接支架结构，所述线缆的另一端连接激光传感器模块和卷绳器。本发明使用太阳能供电，使用清洁新能源，配合UPS可实现不间断供电。
Description
技术领域
本发明涉及测量技术领域，具体涉及一种深层水平位移测量装置。
背景技术
相关技术中，深层水平位移测量使用传统供电方式，容易受到停电的影响。采用传统机械测量方式，只能测量固定间隔的水平位移变形情况，无法细致测量处全长各部位的变形。深层水平位移监测数据采用单一的无线传输容易出现传输信息错误以及传输故障，影响正常使用。需要依赖控制终端人工下达指令，无法实现全自动测量。
发明内容
为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请提供一种深层水平位移测量装置。
本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
一种深层水平位移测量装置，其改进之处在于，所述装置包括地上部件和地下部件；所述地上部件包括上位机控制板、薄膜太阳能蓄电池、备用锂电池、无线传输模块、步进电机和卷绳器；所述地下部件包括测斜管、具有反光涂层的封盖、支架结构、线缆和激光传感器模块；
所述上位机控制板分别连接薄膜太阳能蓄电池、步进电机和无线传输模块；所述薄膜太阳能蓄电池与备用锂电池相连；所述步进电机连接卷绳器；
所述支架结构与测斜管内壁滑动连接；所述支架结构与线缆可拆卸连接；所述线缆的一端连接支架结构，所述线缆的另一端连接激光传感器模块和卷绳器。
进一步地，所述上位机控制板通过RS232与薄膜太阳能蓄电池、无线传输模块和步进电机相连；所述薄膜太阳能蓄电池与备用锂电池通过电源线相连；
进一步地，所述无线传输模块包括Zigbee、WiFi和4G三种通讯协议，同时进行数据和指令的传输，对传输信息进行互相校验。
进一步地，所述上位机控制板对步进电机进行控制，实现电机带动卷绳器转动；通过卷绳器的转动，实现线缆的提升、下降以及滞空停留。
进一步地，所述测斜管在管壁上设有三个滑轮导槽；所述支架结构设有三个滑轮，所述滑轮嵌入测斜管的滑轮导槽位置上下移动。
进一步地，所述测斜管底部进行密封，顶部使用封盖密封，封盖的底部设有反光涂层。
进一步地，所述测斜管绑扎在桩体钢筋笼上，随钢筋笼一起下放，在桩体钢筋混凝土灌注后测试桩体的深层水平位移；或所述测斜管安放在地面使用钻机打的深孔中，测试土体深层水平位移。
进一步地，所述支架结构还包括三个线缆挂耳，通过线缆挂耳穿过线缆，实现线缆对支架结构下放和提升。
进一步地，所述激光传感器模块包括两个激光发射口，分别负责向上和向水平方向进行激光测距。
进一步地，所述激光传感器模块下方，安置一块固定的铅块，用于保证激光传感器模块保持在竖直方向。
为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。
与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有的优异效果是：
本发明使用太阳能供电，使用清洁新能源，配合UPS可实现不间断供电。
本发明使用基于光电测试技术的激光测量，可以实现任何深度的任何测量间隔的水平变形情况，相对于机械式的测量提高深层水平位移监测自动化程度和准确度。
本发明实现深层水平位移监测数据的多方式实时无线传输，采用Zigbee、WiFi、4G三种制式进行数据信息传输，避免了单一制式的失效，可以互为补充和验证。
本发明在测量端配备上位机，可在上位机订制测量任务(包含测量频率、测量深度、测量读数间隔等)，实现了无值守的全自动监测。
为了上述以及相关的目的，下面的说明以及附图详细说明某些示例性方面，并且其指示的仅仅是各个实施例的原则可以利用的各种方式中的一些方式。其它的益处和新颖性特征将随着下面的详细说明结合附图考虑而变得明显，所公开的实施例是要包括所有这些方面以及它们的等同。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
图1是本发明提供的一种深层水平位移测量装置结构示意图；
图2是本发明提供的一种深层水平位移测量装置中测斜管剖面结构示意图；
图3是本发明提供的一种深层水平位移测量装置中支架结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的组件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，本发明的这些实施方案可以被单独地或总地用术语“发明”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的发明，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个发明或发明构思。
如图1所示，本发明提供一种深层水平位移测量装置，所述装置包括地上部件和地下部件；所述地上部件包括上位机控制板、薄膜太阳能蓄电池、备用锂电池(UPS)、无线传输模块(Zigbee、WiFi、4G)、步进电机和卷绳器；所述地下部件包括测斜管、具有反光涂层的封盖、支架结构、线缆和激光传感器模块；
所述上位机控制板通过RS232与薄膜太阳能蓄电池、无线传输模块(Zigbee、WiFi、4G)和步进电机相连，上位机接受各模块的信息，并对各模块发送信息及指令。
薄膜太阳能蓄电池与备用锂电池(UPS)以电源线相连；在有日光的条件下，由薄膜太阳能蓄电池发电供本系统使用，同时在备用锂电池亏电的情况下，向备用锂电池充电。在无日光的条件下，由备用锂电池向薄膜太阳能蓄电池供电，并通过其提供系统使用。
上位机控制板向无线传输模块传输监测数据以及装置各传感器部件的状态参数，同时上位机接收无线传输模块发送的远程控制指令，执行各种操作；
所述无线传输模块包括Zigbee、WiFi和4G三种通讯协议，同时进行数据和指令的传输，对传输信息进行互相校验，保证传输的准确性和不间断。
所述上位机控制板对步进电机进行控制，实现电机带动卷绳器转动；通过卷绳器的转动，实现线缆的提升、下降以及滞空停留；
如图2所示，所述测斜管在管壁上设有三个滑轮导槽，测斜管的长度依据现场测量深度而定。所述测斜管底部进行密封，顶部使用封盖密封，封盖的底部使用反光涂层；
所述测斜管绑扎在桩体钢筋笼上，随钢筋笼一起下放，在桩体钢筋混凝土灌注后测试桩体的深层水平位移；或所述测斜管安放在地面使用钻机打的深孔中，测试土体深层水平位移；
如图3所示，所述支架结构设有三个滑轮，滑轮使用软性橡胶材料，在使用时嵌入测斜管的滑轮导槽；所述支架结构还包括三个线缆挂耳，通过挂耳穿过线缆，实现线缆对支架的下放和提升；所述激光传感器模块由线缆柔性连接，实现提拉、数据传输、指令控制；所述激光传感器模块包括两个激光发射口，分别负责向上和向水平方向进行激光测距；
在所述激光传感器模块下方，安置一块固定的铅块，用于保证激光传感器模块保持在竖直方向。在现场布设时，令激光测距的水平方向朝向基坑内侧。依据水平激光测距的变化可以判断所测位置水平位移的方向(朝向基坑内侧方向或者朝向基坑外侧方向)。再依据下方或者提拉的距离，辅以竖直方向激光测距的数据，构成几何上的直角三角形，根据直角三角形的边角关系已知两边，可以求解其余的一边和三个角。计算出水平位置的数值。
在现场布设时，令激光测距的水平方向朝向基坑内侧。依据水平激光测距的变化可以判断所测位置水平位移的方向(朝向基坑内侧方向或者朝向基坑外侧方向)。再依据下方或者提拉的距离，辅以竖直方向激光测距的数据，构成几何上的直角三角形，根据直角三角形的边角关系已知两边，可以求解其余的一边和三个角。因此可以计算出水平位置的数值。
应该明白，公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好，应该理解，过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情况下得到重新安排。所附的方法权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素，并且不是要限于所述的特定顺序或层次。
在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (10)
1.一种深层水平位移测量装置，其特征在于，所述装置包括地上部件和地下部件；所述地上部件包括上位机控制板、薄膜太阳能蓄电池、备用锂电池、无线传输模块、步进电机和卷绳器；所述地下部件包括测斜管、具有反光涂层的封盖、支架结构、线缆和激光传感器模块；
所述上位机控制板分别连接薄膜太阳能蓄电池、步进电机和无线传输模块；所述薄膜太阳能蓄电池与备用锂电池相连；所述步进电机连接卷绳器；
所述支架结构与测斜管内壁滑动连接；所述支架结构与线缆可拆卸连接；所述线缆的一端连接支架结构，所述线缆的另一端连接激光传感器模块和卷绳器。
2.如权利要求1所述的一种深层水平位移测量装置，其特征在于，所述上位机控制板通过RS232与薄膜太阳能蓄电池、无线传输模块和步进电机相连；所述薄膜太阳能蓄电池与备用锂电池通过电源线相连。
3.如权利要求1所述的一种深层水平位移测量装置，其特征在于，所述无线传输模块包括Zigbee、WiFi和4G三种通讯协议，同时进行数据和指令的传输，对传输信息进行互相校验。
4.如权利要求1所述的一种深层水平位移测量装置，其特征在于，所述上位机控制板对步进电机进行控制，实现电机带动卷绳器转动；通过卷绳器的转动，实现线缆的提升、下降以及滞空停留。
5.如权利要求1所述的一种深层水平位移测量装置，其特征在于，所述测斜管在管壁上设有三个滑轮导槽；所述支架结构设有三个滑轮，所述滑轮嵌入测斜管的滑轮导槽位置上下移动。
6.如权利要求1所述的一种深层水平位移测量装置，其特征在于，所述测斜管底部进行密封，顶部使用封盖密封，封盖的底部设有反光涂层。
7.如权利要求1所述的一种深层水平位移测量装置，其特征在于，所述测斜管绑扎在桩体钢筋笼上，随钢筋笼一起下放，在桩体钢筋混凝土灌注后测试桩体的深层水平位移；或所述测斜管安放在地面使用钻机打的深孔中，测试土体深层水平位移。
8.如权利要求1所述的一种深层水平位移测量装置，其特征在于，所述支架结构还包括三个线缆挂耳，通过线缆挂耳穿过线缆，实现线缆对支架结构下放和提升。
9.如权利要求1所述的一种深层水平位移测量装置，其特征在于，所述激光传感器模块包括两个激光发射口，分别负责向上和向水平方向进行激光测距。
10.如权利要求1所述的一种深层水平位移测量装置，其特征在于，所述激光传感器模块下方，安置一块固定的铅块，用于保证激光传感器模块保持在竖直方向。
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