CN109373855A - 一种智能拉线裂缝监测仪 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种智能拉线裂缝监测仪，包括外壳、设于外壳内的发条弹簧盒、编码器、固定于编码器一端且与发条弹簧盒相对的编码器固定端以及底盘，发条弹簧盒和编码器固定端固定于底盘上；发条弹簧盒与编码器固定端之间设有卷线轮，卷线轮上绕设有拉线，与发条弹簧盒相对的一侧设有多个磁铁；发条弹簧盒与卷线轮相对的一侧设有多个干簧管，干簧管通过磁铁激活实现闭合回路；还包括转轴，发条弹簧盒、编码器和卷线轮均安装于转轴上。通过干簧管控制开关系统不仅实现了对地裂缝位移变化的自动化监测，同时在采集数据过程中，仅在裂缝发生位移变化时上传数据，若裂缝发育稳定，则不需上传数据，由此节省了大量的电能源，减少了项目的投入成本。
Description
技术领域
本发明涉及地质位移监测技术领域，更具体地说，涉及一种智能拉线裂缝监测仪。
背景技术
我国是一个地质灾害多发的国家，每年会发生多起滑坡、崩塌、泥石流和地面塌陷等地质灾害。地裂缝是地质灾害发生前的一种表象，地裂缝的发育往往会触发滑坡，崩塌和地面塌陷。在肉眼看来，这些地质灾害的发生，具有很强的突发性，并且规模大，破坏力强，对人身和财产造成的伤害和损失是不可估量的；在微观上，这些地质灾害在发生前，地裂缝的发育是一个过程，通过精密仪器可以监测出其位移变化，因此可根据其位移变化，预判灾害的发生。每年我国会投入大量的人力、物力和财力对此类地质灾害实行预警化监测，并积累大量的监测数据来模拟地质灾害的演变过程。
为实现对滑坡、崩塌和地面塌陷的预测，可监测其发生前的地裂缝发育情况。普遍采用裂缝计，拉线位移计等传感器实现对地质灾害的自动化监测预警。安装传感器后，设置预警阈值，当地裂缝位移达到预警阈值时，触发报警开关，发出声光报警，组织安排人员的转移，减少了大量的人员伤亡和经济损失。同时在监测过程中，采集地裂缝位移的变化数据，为地质灾害提供有力的分析数据和模拟依据。
在地裂缝的位移变化过程中，传统的裂缝计和拉线式位移计传感器在采集裂缝位移变化整个过程中的数据，需要不间断的供电给传感器设备，部分裂缝在发展过程中趋于稳定，数据基本没有变化，采集到的数据相同，而在此过程中，传感器设备不能断电，因此在采集数据的过程中会耗费大量的电能。
总结来说，现有传感器在采集地裂缝变化的数据过程中的主要不足是耗电量大，增加供电成本及后期运维成本。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种智能拉线裂缝监测仪，解决上述的监测地质变化过程中耗电量大的缺陷。
本发明的技术解决方案是：本发明提供一种智能拉线裂缝监测仪，包括外壳、设于所述外壳内的发条弹簧盒、编码器、固定于所述编码器一端且与所述发条弹簧盒相对的编码器固定端以及底盘，所述发条弹簧盒和编码器固定端固定于所述底盘上；
所述发条弹簧盒与编码器固定端之间设有卷线轮，所述卷线轮上绕设有拉线，与所述发条弹簧盒相对的一侧设有多个磁铁；所述发条弹簧盒与所述卷线轮相对的一侧设有多个干簧管，所述干簧管通过所述磁铁激活实现闭合回路；
还包括转轴，所述发条弹簧盒、编码器和卷线轮均安装于所述转轴上。
进一步的，还包括数据采集传输系统，所述数据采集传输系统通过连接线与所述编码器电连接。
进一步的，所述干簧管有两个，该两个干簧管以所述转轴为圆心呈90°排布。
进一步的，所述拉线在所述卷线轮上的缠绕直径小于两个所述干簧管形成的圆的直径。
进一步的，所述磁铁有六个，以所述转轴为圆心等角度呈圆形排布于所述卷线轮上。
进一步的，所述磁铁到所述转轴中心的距离与所述干簧管到所述转轴中心的距离相等。
进一步的，还包括固定在所述底盘上的拉线卡扣，所述拉线的下端部固定在所述拉线卡扣上。
进一步的，所述拉线为轻质钢线。
实施本发明的智能拉线裂缝监测仪，具有以下有益效果：通过干簧管控制开关系统不仅可以实现对地裂缝位移变化的自动化监测，同时在监测采集数据过程中，仅在地裂缝发生位移变化时上传数据，若裂缝发育稳定，则不需上传数据。因此，只在上传数据时消耗电量，节省了大量的电能源损耗，减少了项目的投入成本；同时不仅可以监测裂缝的扩大，也可以监测裂缝的缩小，为分析裂缝发育提供更详细的数据，能够更形象的模拟裂缝发育情况。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1为本发明智能拉线裂缝监测仪的结构示意图；
图2为磁铁和干簧管的布置示意图。
具体实施方式
图1至图2示出本发明智能拉线裂缝监测仪的一个优选实施例，其包括外壳13、设于外壳13内的发条弹簧盒1、编码器8、固定于编码器8一端且与发条弹簧盒1相对的编码器固定端7以及底盘10，发条弹簧盒1和编码器固定端7固定于底盘10上；发条弹簧盒1与编码器固定端7之间设有卷线轮6，卷线轮6上绕设有拉线5，与发条弹簧盒1相对的一侧设有多个磁铁3；发条弹簧盒1与卷线轮6相对的一侧设有多个干簧管2，干簧管2通过磁铁3激活实现闭合回路；还包括转轴4，发条弹簧盒1、编码器8和卷线轮6均安装于转轴4上。外壳13用于承载智能拉线裂缝监测仪的其它组件，防止雨水侵袭或阳光暴晒造成损坏。发条弹簧盒1使卷线轮6具有回弹力，让拉线5处于绷直状态。拉线5连接在编码器8的码盘上，拉线5出现变形时，编码器8将这种位移信号转换成电信号，再将这种电信号转换成数字信号进行传输。本发明的智能拉线裂缝报警器核心部件为干簧管控制开关系统，该系统由干簧管2与磁铁3实现闭合回路，干簧管2为有源器件，将拉线5缠绕在卷线轮6上，卷线轮6的左侧安装有磁铁3，磁铁3对应的一侧为多个干簧管2，卷线轮6会随拉线5的拉伸在转轴4上转动，卷线轮6一侧的磁铁3在转动过程中会经过干簧管2，形成闭合回路，产生一个电信号，通过编码器8将电信号转换成数字信号，通过路由器实现远程传输，从而记录拉线即裂缝的运动情况，上述设置的优点在于仅在地裂缝发生位移变化时，拉线5发生位移，磁铁3触发干簧管2形成闭合回路时上传数据，若裂缝发育稳定，拉线5没有位移，磁铁3也没有运动也就无法触发干簧管2，则不需上传数据，从而减少监测过程中用电量的消耗。
本实施例中还包括数据采集传输系统12，数据采集传输系统12通过连接线9与编码器8电连接，将拉线5的位移信息由编码器8转换成电信号，再将这种电信号转换成数字信号进行远程传输，数据采集传输系统12也通过连接线9与外部设备连接。
本实施例中干簧管2有两个，该两个干簧管2以转轴4为圆心呈90°排布。两个干簧管2相互交叉错开，两者距转轴4中心的距离相同，相当于为以转轴4中心为圆心形成的圆上的两个点，两个干簧管2和转轴4中心形成一个90°的扇形。磁铁3到转轴4中心的距离与干簧管2到转轴4中心的距离相等，这样磁铁3转动时可以触发到每个干簧管2，且由于两个干簧管2是错开分布的，所以根据不同位置干簧管2的电信号就可以判断磁铁3转动的角度。根据监测目标的不同和使用需求的变化，可利用两个干簧管2的布置间距，增加位移分辨率。
本实施例中拉线5在卷线轮6上的缠绕直径小于两个干簧管2形成的圆的直径。为保证正常读数和分辨率，干簧管2布置形成的圆的直径大于拉线5的缠绕直径，拉线5转动一圈以上可以回到最初与干簧管2相对应的位置，监测的读数更加准确。
本实施例中磁铁3有六个，以转轴4为圆心等角度呈圆形排布于卷线轮6上，每个磁铁3之间的间距为60°，与两个干簧管2的间隔形成差异，同一时间只有一个磁铁3能触发干簧管2。
本实施例中还包括固定在底盘10上的拉线卡扣11，拉线5的下端部固定在拉线卡扣11上，对拉线5的一端进行固定。
本实施例中拉线5为轻质钢线，抗拉性能好，且质量较轻，拉动时较省力。
本发明的智能拉线裂缝监测仪的使用方法为：
1、在地裂缝的两端选择合适的监测点和固定点。
2、固定点打入钢钎，监测点固定智能拉线裂缝监测仪。
3、将传感器的拉线拉至固定点并固定。
4、接通其他系统，如电源系统、数据采集传输系统、防雷系统等。
本发明的智能拉线裂缝监测仪的工作原理为：根据上述使用方法安装后，在使用过程中，地裂缝的位移发生变化时，固定拉线的卷线轮也发生变化，与其固定的转轴开始转动，同时带动卷线轴上的磁铁发生角度位移，磁铁每经过干簧管的位置，触发发条弹簧盒上的干簧管开关形成闭合回路，编码器通电，产生一个电信号，通过编码器将电信号转换成数字信号，通过数据采集传输系统上传至终端，从而获得裂缝变化的情况。
干簧管呈90°布设，固定不动。小磁铁呈60°布设，随着卷线轮的转动而转动。卷线轮顺时针表示裂缝扩大时，转动方向为正方向；卷线轮逆时针表示裂缝缩小时，转动方向为负方向。在记录数据过程中，编码器记录卷线轮转动的圈数，解决单圈测量的问题。本申请提出的智能拉线裂缝监测仪不仅可以测量裂缝扩大的情况，也可以测量裂缝缩小的情况。
数据采集原理：
只有当磁铁随着卷线轮发生转动，触发干簧管开关闭合时，传感器才会通电工作，磁铁没有位移变化时，传感器处于休眠状态。磁铁的位移变化由地裂缝的位移变化决定。当地裂缝发育稳定或位移变化很微小时，磁铁无位移变化，干簧管开关处于断开状态，传感器没有形成闭合回路通电，处于断电状态；只有当地裂缝发生位移变化时，磁铁的转动触发干簧管通电。每次触发干簧管都会产生不同的数据，利用无线数据传输系统上传至终端，获得监测数据。当干簧管长时间被触发通电时，传感器上传数据一段时间后，自动进入休眠状态以节省电量，直到干簧管开关关闭并被再次触发后，方可再通电并上传监测数据。从以上原理可以看出，当地裂缝处于稳定状态或位移变化很微小时，传感器处于休眠状态，没有电能消耗，此传感器很大程度上的减少了能源损耗，节省了项目的成本投入。
使用本发明的智能拉线裂缝监测仪，通过干簧管控制开关系统不仅可以实现对地裂缝位移变化的自动化监测，同时在监测采集数据过程中，仅在地裂缝发生位移变化时上传数据，若裂缝发育稳定，则不需上传数据。因此，只在上传数据时消耗电量，节省了大量的电能源损耗，减少了项目的投入成本；同时不仅可以监测裂缝的扩大，也可以监测裂缝的缩小，为分析裂缝发育提供更详细的数据，能够更形象的模拟裂缝发育情况。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上可以作出许多变化，只要这些变化未脱离本发明的构思，均属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种智能拉线裂缝监测仪，其特征在于，包括外壳(13)、设于所述外壳(13)内的发条弹簧盒(1)、编码器(8)、固定于所述编码器(8)一端且与所述发条弹簧盒(1)相对的编码器固定端(7)以及底盘(10)，所述发条弹簧盒(1)和编码器固定端(7)固定于所述底盘(10)上；
所述发条弹簧盒(1)与编码器固定端(7)之间设有卷线轮(6)，所述卷线轮(6)上绕设有拉线(5)，与所述发条弹簧盒(1)相对的一侧设有多个磁铁(3)；所述发条弹簧盒(1)与所述卷线轮(6)相对的一侧设有多个干簧管(2)，所述干簧管(2)通过所述磁铁(3)激活实现闭合回路；
还包括转轴(4)，所述发条弹簧盒(1)、编码器(8)和卷线轮(6)均安装于所述转轴(4)上。
2.根据权利要求1所述的智能拉线裂缝监测仪，其特征在于，还包括数据采集传输系统(12)，所述数据采集传输系统(12)通过连接线(9)与所述编码器(8)电连接。
3.根据权利要求1所述的智能拉线裂缝监测仪，其特征在于，所述干簧管(2)有两个，该两个干簧管(2)以所述转轴(4)为圆心呈90°排布。
4.根据权利要求3所述的智能拉线裂缝监测报警器，其特征在于，所述拉线(5)在所述卷线轮(6)上的缠绕直径小于两个所述干簧管(2)形成的圆的直径。
5.根据权利要求4所述的智能拉线裂缝监测仪，其特征在于，所述磁铁(3)有六个，以所述转轴(4)为圆心等角度呈圆形排布于所述卷线轮(6)上。
6.根据权利要求5所述的智能拉线裂缝监测仪，其特征在于，所述磁铁(3)到所述转轴(4)中心的距离与所述干簧管(2)到所述转轴(4)中心的距离相等。
7.根据权利要求1所述的智能拉线裂缝监测仪，其特征在于，还包括固定在所述底盘(10)上的拉线卡扣(11)，所述拉线(5)的下端部固定在所述拉线卡扣(11)上。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的智能拉线裂缝监测仪，其特征在于，所述拉线(5)为轻质钢线。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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