CN110108199A - 一种多功能拉线位移传感器及监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多功能拉线位移传感器及监测方法，包括测量模块(1)，连接装置(2)，位移检测装置(3)，数据采集装置(4)和显示平台(5)。连接装置包括钢铰线(2‑1)和导管(2‑2)，钢铰线由多根钢丝拧成，可自由弯曲且具有一定的抗拉和抗压强度。位移检测装置采用滑动变阻器(3)。数据采集装置(4)即信号采集器将微小的位移变化转换为电信号。显示平台(5)具有可实时在线监测、可远程无线遥控、可储存和处理大量数据和拥有自动预警系统功能。本发明可以不受监测点位置，地形起伏变化等因素影响，不限于单一方向的测量，可以同时进行多个方向的位移监测和远程实时监测，结构简单，使用方便，性能稳定。
Description
技术领域
本发明涉及一种多功能拉线位移传感器及监测方法，是一种可用于多种场地中测量各个方向位移变化的位移监测传感器及监测方法。
背景技术
目前，位移传感器普遍有拉线和导杆两种模式，而不论是哪一种模式，位移传感器只能测出单一直线方向的位移变化，且拉线和导杆不能弯曲。这种情况下位移传感器会受到空间地形，材料浪费等因素的限制，从而导致位移传感器的应用范围较小。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型的多功能拉线位移传感器及监测方法，该传感器不受监测点位置，地形起伏变化等因素影响，不限于单一方向的测量，可以同时进行多个方向的位移监测和远程实时监测。完美解决了上述普通位移传感器的缺陷，使用更为方便简洁，可应用于隧道和边坡等多种场合下的位移监测，应用范围更广。
为达到上述目的，本发明的解决方案是：
一种多功能拉线位移传感器，包括测量模块(1)，连接装置(2)，位移检测装置(3)，数据采集装置(4)和显示平台(5)。测量模块(1)通过连接装置(2)与位移检测装置(3)连接，位移检测装置(3)通过通讯线与数据采集装置(4)连接，数据采集装置(4)和显示平台(5)通过通讯线连接。
测量模块(1)包括测量点和连接装置，测量点与连接装置之间的连接采用直线一字型、折线L型和折线U侧边型等多种方式如图2所示，多种多样的连接方法可适用于各种地质情况摆脱了传统位移传感器单一的直线一字型连接。
连接装置(2)包括钢铰线(2-1)和导管(2-2)；钢铰线(2-1)由多根钢丝拧成，钢铰线(2-1)能够自由弯曲且具有一定的抗拉和抗压强度；所述钢铰线(2-1)穿过导管(2-2)。导管(2-2)由最里层的内管(2-2-1)，螺旋状金属层(2-2-2)和外管(2-2-3)组成；内管(2-2-1)的外部为螺旋状金属层(2-2-2)，螺旋状金属层(2-2-2)的外部为外管(2-2-3)。所述内管(2-2-1)是由挠性材料制造的塑料管；所述螺旋状金属层(2-2-2)是由金属材料按照扁形弹簧状缠绕而成。所述外管(2-2-3)是起到保护螺旋状金属层(2-2-2)作用的表层，外管(2-2-3)的内层涂有润滑剂。
位移检测装置(3)为一滑动变阻器，滑动变阻器由电阻丝(3-1)，滑片(3-2)，滑杆(3-3)，金属棒(3-4)和接线柱(3-5)组成。电阻丝(3-1)为铜丝，电阻丝(3-1)缠绕在变阻器支架上，滑片(3-2)安装在金属棒(3-4)上，滑片(3-2)端部与变阻器支架滑动接触，滑片(3-2)的侧部设有滑杆(3-3)；接线柱(3-5)分别设置在变阻器支架及金属棒(3-4)的侧部。
数据采集装置(4)是将微小的位移变化转换为电信号的信号采集器，数据采集装置(4)上设有接线口(4-1)和底板(4-2)，底板(4-2)中装备有电源；接线口(4-1)与滑杆(3-3)及显示平台(5)连接。
显示平台(5)采用独特的专属《工程结构监测信息化管理平台》。该显示平台(5)具有如下功能：可实时在线监测；可远程无线遥控；可储存和处理大量数据；拥有自动预警系统。
位移检测装置(3)与连接装置(2)相连接，即钢铰线(2-1)穿过导管(2-2)一端与滑动变阻器的滑杆(3-3)相连接。
滑动变阻器通过电阻丝(3-1)与数据采集装置(4)相连接，电阻丝(3-1)一端连接滑动变阻器的接线柱(3-5)另一端连接数据采集装置(4)。
显示平台(5)与数据采集装置的连接，即通过显示平台(5)中的天线与信号采集器远程无线连接。
所述测量点连接处的连接方法可根据现场实际情况进行相应的连接方式，不再局限于普通拉线传感器的直线型连接方法。
与现有技术相比较，本发明具有如下有益效果：可以不受监测点位置，地形起伏变化等因素影响，不限于单一方向的测量，可以同时进行多个方向的位移监测和远程实时监测。灵敏度高，可以将非常小的位移变形通过转换为电信号完美显示，结构简单，使用方便，性能稳定。
附图说明
图1为本发明的总体概念图。
图2为本发明的测量模块示意图。
图3为本发明的连接装置钢铰丝示意图。
图4为本发明的连接装置导管示意图。
图5为本发明的位移检测装置示意图。
图6为本发明的数据采集装置示意图。
附图标记说明：
1—测量模块；
2—连接装置；
2-1—钢铰线
2-2—导管
2-2-1—内管 2-2-2—螺旋状金属层 2-2-3—外管
3—位移监测装置；
3-1—电阻线 3-2—滑片 3-3—滑杆
3-4—金属棒 3-5—接线柱
4—数据采集装置；
4-1—接口 4-2—底板
5—显示平台；
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行进一步说明
如图1所示，本发明的结构主体包括五大部分：测量模块，连接装置，位移检测装置，数据采集装置和显示平台。
一种多功能拉线位移传感器的监测方法，测量模块中测量点与连接装置的钢铰线相连接，因钢铰线可自由弯曲且具有一定的抗压和抗拉强度，所以钢铰线与测量点的连接可根据地形随意弯曲。连接装置中的钢铰线穿过导管，导管中的塑料内管由挠性材料制成，内涂润滑剂降低了摩擦。内管外的螺旋状金属层保证了导管可随地形的自由弯曲，外管则起到了保护层的作用。所述位移检测装置即滑动变阻器，滑动变阻器的滑杆与连接装置的钢铰线相连，测量点处的位移变化可通过钢铰线传递给滑杆进而由滑动变阻器转化为电信号。所述数据采集装置即信号采集器，通过铜丝由滑动变阻器的接线柱连接至信号采集器的接线口，从而将位移检测装置和数据采集装置相连接。信号采集器采集测量点位移变化而产生的电信号，发射信号至显示平台。所述显示平台通过天线采集信号，进而储存和处理数据。
显示平台主要分基础信息模块、数据采集监测模块和数据分析模块三大模块，基础信息模块中，项目基础信息是项目管理和数据管理的基础信息，也是信息化管理和各种专项分析的根本，模块主要包括：项目信息，工区信息，监测单位信息，勘察信息，设计信息，监测点，监测仪器，现场巡视和施工日志等。可按权限，工程名称，工区名称等分级查询和修改相关信息。数据采集监测模块中，数据采集是监控量测和信息化管理的关键性工作，数据采集的频率，时间，数据的长度和数据的质量等直接影响到工程的质量和安全。数据采集模块具有广泛的适用性，灵活性，实时性和安全性。数据分析模块中，数据分析按分析方法分为概率统计分析的数据模型和人工智能分析的算法模型。数据模型对大数据采用多维多层次法分别进行统计和回归分析，建立各指标的隶属函数和数学模型进行风险预测，建立控制基准和指标体系；算法模型采用逆向工程理论，数据挖掘技术和灰色预测模型等人工智能算法，建立风险预测模型和预警预报信息化管理体系。
所述发明装置，可测量多个方向的位移变化，摆脱了传统拉线位移传感器只能在单一方向测量位移变化的缺点，同时不受场地地形的限制，使用的导管可以在传感器与测量点之间随意弯曲，克服了一般拉线位移传感器必需保持拉线水平的限制条件，从而扩大了拉线位移传感器的使用范围，本发明装置可应用于测量边坡位移变化，和隧道位移变化等多种情况。
Claims (8)
1.一种多功能拉线位移传感器，其特征在于：包括测量模块(1)，连接装置(2)，位移检测装置(3)，数据采集装置(4)和显示平台(5)；测量模块(1)通过连接装置(2)与位移检测装置(3)连接，位移检测装置(3)通过通讯线与数据采集装置(4)连接，数据采集装置(4)和显示平台(5)通过通讯线连接；
测量模块(1)包括测量点和连接装置，测量点与连接装置之间的连接采用直线一字型、折线L型和折线U侧边型；
连接装置(2)包括钢铰线(2-1)和导管(2-2)；钢铰线(2-1)由多根钢丝拧成，钢铰线(2-1)能够自由弯曲且具有一定的抗拉和抗压强度；所述钢铰线(2-1)穿过导管(2-2)；
位移检测装置(3)为一滑动变阻器，滑动变阻器由电阻丝(3-1)，滑片(3-2)，滑杆(3-3)，金属棒(3-4)和接线柱(3-5)组成；电阻丝(3-1)为铜丝，电阻丝(3-1)缠绕在变阻器支架上，滑片(3-2)安装在金属棒(3-4)上，滑片(3-2)端部与变阻器支架滑动接触，滑片(3-2)的侧部设有滑杆(3-3)；接线柱(3-5)分别设置在变阻器支架及金属棒(3-4)的侧部；
数据采集装置(4)是将微小的位移变化转换为电信号的信号采集器，数据采集装置(4)上设有接线口(4-1)和底板(4-2)，底板(4-2)中装备有电源；接线口(4-1)与滑杆(3-3)及显示平台(5)连接。
2.根据权利要求1所述的一种多功能拉线位移传感器，其特征在于：导管(2-2)由最里层的内管(2-2-1)，螺旋状金属层(2-2-2)和外管(2-2-3)组成；内管(2-2-1)的外部为螺旋状金属层(2-2-2)，螺旋状金属层(2-2-2)的外部为外管(2-2-3)。
3.根据权利要求2所述的一种多功能拉线位移传感器，其特征在于：所述内管(2-2-1)是由挠性材料制造的塑料管。
4.根据权利要求2所述的一种多功能拉线位移传感器，其特征在于：所述螺旋状金属层(2-2-2)是由金属材料按照扁形弹簧状缠绕而成；所述外管(2-2-3)是起到保护螺旋状金属层(2-2-2)作用的表层，外管(2-2-3)的内层涂有润滑剂。
5.根据权利要求2所述的一种多功能拉线位移传感器，其特征在于：
位移检测装置(3)与连接装置(2)相连接，即钢铰线(2-1)穿过导管(2-2)一端与滑动变阻器的滑杆(3-3)相连接。
6.根据权利要求2所述的一种多功能拉线位移传感器，其特征在于：滑动变阻器通过电阻丝(3-1)与数据采集装置(4)相连接，电阻丝(3-1)一端连接滑动变阻器的接线柱(3-5)另一端连接数据采集装置(4)。
7.根据权利要求2所述的一种多功能拉线位移传感器，其特征在于：显示平台(5)与数据采集装置的连接，即通过显示平台(5)中的天线与信号采集器远程无线连接。
8.利用权利要求1所述传感器进行的一种多功能拉线位移传感器的监测方法，其特征在于：测量模块中测量点与连接装置的钢铰线相连接，因钢铰线能够自由弯曲且具有一定的抗压和抗拉强度，所以钢铰线与测量点的连接根据地形随意弯曲；连接装置中的钢铰线穿过导管，导管中的塑料内管由挠性材料制成，内涂润滑剂降低了摩擦；内管外的螺旋状金属层保证了导管随地形的自由弯曲，外管则起到了保护层的作用；所述位移检测装置即滑动变阻器，滑动变阻器的滑杆与连接装置的钢铰线相连，测量点处的位移变化通过钢铰线传递给滑杆进而由滑动变阻器转化为电信号；所述数据采集装置即信号采集器，通过铜丝由滑动变阻器的接线柱连接至信号采集器的接线口，从而将位移检测装置和数据采集装置相连接；信号采集器采集测量点位移变化而产生的电信号，发射信号至显示平台；所述显示平台通过天线采集信号，进而储存和处理数据；
显示平台主要分基础信息模块、数据采集监测模块和数据分析模块三大模块；
基础信息模块中，项目基础信息是项目管理和数据管理的基础信息，也是信息化管理和各种专项分析的根本；主要包括：项目信息，工区信息，监测单位信息，勘察信息，设计信息，监测点，监测仪器，现场巡视和施工日志；按权限，工程名称，工区名称等分级查询和修改相关信息；
数据采集监测模块中，数据采集是监控量测和信息化管理的关键性工作，数据采集的频率，时间，数据的长度和数据的质量直接影响到工程的质量和安全；
数据分析模块中，数据分析按分析方法分为概率统计分析的数据模型和人工智能分析的算法模型；数据模型对大数据采用多维多层次法分别进行统计和回归分析，建立各指标的隶属函数和数学模型进行风险预测，建立控制基准和指标体系；
算法模型采用逆向工程理论，数据挖掘技术和灰色预测模型等人工智能算法，建立风险预测模型和预警预报信息化管理体系。
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