CN110359440B - 一种智能测斜系统及其监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种智能测斜系统及其监测方法，包括自动测斜机、数据采集终端、云监测管理系统、供电系统。自动测斜机包括机架、放卷装置、排线装置、计米装置、换向装置、导正装置、到位检测装置、电控系统、抓取装置和试放装置；结构简单，维护拆装方便，无安全隐患；通过模拟测斜器自动试放实现测斜管检测，避免了测斜传感器损坏、数据不准确等的发生；通过设置拉力传感器可实时监测设备运行状态；全过程自动化测量，数据采集终端自动获取测点数据，并实时发送到云监测管理系统，云监测管理系统显示设备运行过程中的事件信息，出现异常自动处理并报警，测量精度高，设备稳定可靠，可广泛应用在滑坡体、危岩、高边坡等土体内滑动面上的变形监测。

Description

一种智能测斜系统及其监测方法

技术领域

本发明涉及岩土工程监测领域，具体涉及一种智能测斜系统及其监测方法。

背景技术

随着社会的快速发展，高层建筑的多层地下室、地铁及其车站、地下停车场、地下人防工程以及多种用途的地下民用和工业设施等建设项目逐年增多，因大量深基坑开挖引发的工程建设坍塌毁坏现象频频出现，造成了巨大的人员伤亡和经济损失，因此必须对深基坑进行长期监测，以保证施工的顺利安全进行。

深层水平位移监测方法是目前应用较多的一种边坡、滑坡和城市深基坑监测方法，一般采用测斜传感器完成监测：先在监测位置的土体中打钻孔，再将测斜管埋入钻孔之中，测斜管设置有导向槽，再使用便携式测斜仪探头，控制电缆，滑轮装置等来观测测斜管的变形。观测时，通过人力将测量探头放至指定位置，手工或者使用仪器记录每个位置的测斜数据；此过程一般需要两个人手工操作，一人负责收放测量仪电缆，一人负责操作读数仪和记录数据，按照规范要求，需要每0.5m高度间距测量一次，工作效率低、劳动强度大，数据稳定性差，且存在受气候和时间限制，监测频率有限，无法实时测量等不足，难以适应长期监测的要求。

自动化监测设备的应用可以极大地提高监测工作的效率，及时监测到结果，实现对深层土体位移变化情况的掌握。专利一种全自动机械式智能测斜装置(申请号：201821111173.0)和一体化全自动测斜仪(申请号：201811344847.6)公开的自动测斜设备，使用了提升装置、旋转装置、测斜装置等实现了测斜过程的自动化，但上述设备在使用过程中，存在以下问题：

①设备安装过程中，测斜设备的旋转管为封闭管状结构，其采用上端与换向旋转装置转动连接，另一端悬空或与机架转动连接的安装方式，该两种安装方式需要先将换向旋转装置安装在机架上部，旋转管安装好轴承，安装工人再爬到设备顶部，采用吊车等装备将旋转管吊起至换向旋转装置上方，然后沿换向旋转装置的定位孔缓慢下放至合适位置，安装过程复杂，旋转管为封闭管状结构，质量较重，安装费时费力，严重影响拆装效率，且不慎晃动或掉落易造成人员伤害和经济损失，安全隐患大。

②测斜设备在工程应用中，为了提升测量的准确性,需要对测斜传感器定期维护、修理和更换。但现有技术中当测斜传感器需要维护、修理时，工人要先后两次爬到测斜设备顶部，将测斜传感器拉出或放回，由于测斜传感器尺寸较大，易磕碰，还需要下方第二个人员配合取放，人工操作费时费力，劳动强度大，危险系数高，容易滑倒扭伤，且取放测斜传感器过程极易磕碰测斜传感器造成其损坏，若发现不及时，会造成测斜数据错误的发生，这样可能导致无法有效规避、防止地质灾害的发生，进而引发人员伤亡和经济损失。

③现有技术中，测斜管如果发生弯曲、破损、堵管等问题，测斜传感器下放过程可能会在测斜管中卡死，导致测斜传感器损坏甚至引发设备故障。目前，手动测斜过程都是测量前先用模拟测斜仪试放，保证模拟测斜仪顺测斜管能顺畅通过后再用测斜仪测试。现有自动测斜设备并未具备这一功能，因此在使用过程中极有可能引发测斜传感器损坏、测量数据不准确等问题的发生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能测斜系统及其监测方法，以解决上述背景技术中存在的问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种智能测斜系统，包括自动测斜机、测斜传感器、数据采集终端、云监测管理系统、供电系统，所述自动测斜机包括：机架；所述机架上设置有电控系统和放卷装置；所述放卷装置相匹配设置有排线装置；还包括设置在所述机架上的计米装置和导正装置；所述导正装置转动连接有换向装置；所述导正装置上设置有到位检测装置；所述机架上还固定安装有第一抓取装置和试放装置。

进一步，导正装置，包括设置在所述机架上的导正安装座，所述导正安装座可拆卸的连接有活动轴承臂，所述导正安装座上设置有弹性件，所述弹性件连接有导向轴承；所述活动轴承臂设置有所述导向轴承，所述导正安装座与所述活动轴承臂连接后，多个所述导向轴承在所述弹性件作用下将所述换向装置一端夹紧固定。

进一步，换向装置包括旋转管，所述旋转管一端与所述换向装置连接，另一端与所述导正装置连接，所述旋转管为半开式结构且其管壁设置有导向槽a。

进一步，计米装置包括设置在机架上的滑轮框架，所述滑轮框架设置有两竖直的滑轮导杆，所述滑轮导杆上活动连接有第二滑块，所述第二滑块可沿所述滑轮导杆上下往复运动，两个所述第二滑块之间连接有连接板，所述连接板上转动安装有所述滑轮转轴，所述滑轮转轴一端固定连接有主滑轮，另一端连接有编码器；还包括拉力传感器，所述拉力传感器垂直于所述滑轮转轴轴线安装，上端与所述滑轮框架连接，下端与所述滑轮转轴连接。

进一步，到位检测装置包括限位弹性件，与所述弹性件匹配的微动开关；还包括限位连杆，所述限位连杆一端与所述导正安装座连接，另一端通过所述限位弹性件与所述导正安装座连接；所述限位连杆侧面开有开口过线槽。

进一步，测斜传感器的上下端内部各转动安装有滚轮连杆，滚轮连杆两端连接有弹簧滚轮，滚轮连杆连接有弹簧，弹簧的另一端固定在测斜传感器上；滚轮连杆上设置有导向槽b，导向槽b内滑动连接有拉杆，拉杆另一端与导向座固定连接；导向座可滑动的套接在测斜传感器外部，导向座上方设置有锁紧螺母，所述锁紧螺母与所述测斜传感器螺接；

第一抓取装置包括固定安装在所述机架上的气缸，所述气缸的右端设置有气缸杆，所述气缸杆的右侧固定连接有滑架，所述滑架与所述机架滑动连接；所述滑架上固定安装有电机，所述电机连接有丝杠，所述丝杠上滑动连接有第三滑块，所述第三滑块与所述滑架可滑动的连接；所述第三滑块铰接有两连杆a，所述连杆a的另一端铰接有卡爪a，所述卡爪a的E点处与所述滑架铰接；两所述连杆a和两所述卡爪a分别上下对称设置；

试放装置包括与所述第一抓取装置结构完全相同的第二抓取装置，所述第一抓取装置和所述第二抓取装置分别设置在所述旋转管开口方向并成一定角度安装在所述机架上；固定安装在所述机架上的放卷座，所述放卷座上设置有钢丝放卷装置，所述钢丝放卷装置内部缠绕有钢丝绳，所述钢丝绳的未缠绕端连接有模拟测斜器，所述模拟测斜器固定夹持在所述第二抓取装置上，其夹持原理同所述测斜传感器；所述第二抓取装置上设置有钢丝导向架，所述钢丝导向架可随所述第二抓取装置同步运动到所述旋转管内部，所述钢丝导向架顶部设置有半圆形开口槽，该所述半圆形开口槽与所述模拟测斜器同心设置；所述钢丝放卷装置上设置有测力传感器。

智能测斜系统的测斜管自动检测方法，具体包括如下步骤：

测量开始前，第一抓取装置的气缸驱动滑架在机架上向右移动至旋转管开口方向的设定抓取位，气缸停止工作；电机驱动丝杠转动，从而带动第三滑块在滑架上向气缸方向移动时，第三滑块带动连杆a转动，从而带动卡爪a转动并夹紧导向座，随着卡爪a继续转动到设定角度，导向座随之受力向下移动时，带动拉杆向下移动，进而带动滚轮连杆逆时针转动，两弹簧滚轮水平距离缩小至弹簧滚轮完全从旋转管的导向槽a内移出，电机停止转动；气缸驱动滑架在机架上向左移动，从而将测斜传感器平稳地从旋转管的开口处取出至设定固定位，这一过程放卷装置配合放缆，测斜传感器的取出动作完成；

然后，第二抓取装置带动模拟测斜器经旋转管开口处移动至旋转管内设定位置，此位置弹簧滚轮与旋转管的导向槽a位置相对，电机驱动丝杠转动，带动第三滑块在滑架上向远离气缸方向移动，第三滑块带动连杆a转动，从而带动卡爪a转动并松开导向座，随着卡爪a继续转动到设定角度，滚轮连杆和导向座分别随之在弹簧作用下转动和向上移动，滚轮连杆两端的弹簧滚轮之间间距不断增大，直至导向座上端面与锁紧螺母下端面相接触，弹簧滚轮部分卡入旋转管的导向槽a中，电机停止转动；与此同时，模拟测斜器和钢丝导向架在第二抓取装置带动下同步移动，此过程钢丝放卷装置配合放钢丝；

之后，钢丝放卷装置继续放卷，模拟测斜器在重力作用下沿测斜管的导向槽向下移动，顺畅下降至设定深度后，钢丝放卷装置开始收卷直至模拟测斜器到达设定位置，钢丝放卷装置停止运转，电机开始转动，驱动卡爪a夹紧模拟测斜器,之后电机停止转动，气缸驱动气缸杆动作，带动滑架向气缸方向移动至设定位置；

最后，第一抓取装置带动测斜传感器经旋转管开口处移动至旋转管内设定位置，电机转动，使卡爪a转动绕E点转动，松开导向座，滚轮连杆和导向座在弹簧拉动复位过程中，测斜传感器的弹簧滚轮部分卡在旋转管的导向槽a中，此过程，放卷装置配合收缆；之后，气缸驱动滑架向气缸方向移动，使其回到设定初始位置，至此，模拟测斜器的自动化试放检测结束。

如果上述模拟测斜器试放过程中，试放装置的测力传感器数据异常，电控系统控制钢丝放卷装置停止运作，同时设备进行报警，操作人员通过云监测管理系统对设备进行故障检测分析。

智能测斜系统的自动测斜机测斜方法，具体包括如下步骤：

首先，安装自动测斜机，然后将电缆一端依次穿过所述换向装置、所述导正装置、所述到位检测装置，绕过所述计米装置，经过所述排线装置后，在所述放卷装置上缠绕一定长度后固定在所述放卷装置内部，与所述数据采集终端连接；另一端与所述测斜传感器连接，所述测斜传感器由所述旋转管的开口处放入到其内部；

所述测斜传感器回原点，之后所述换向装置回零位；即所述电控系统驱动所述放卷装置转动收缆，将所述测斜传感器提升至碰触所述到位检测装置，寻找信号触发瞬间，所述放卷装置改收缆为放缆，所述测斜传感器缓慢下降，所述寻找信号消失瞬间，所述放卷装置停止放缆，所述测斜传感器回原点完成；然后，所述换向装置正向转动180°，正向旋转无触发信号则反向旋转360°，触发信号寻找到信号触发瞬间和消失瞬间的中点后，所述换向装置停止转动，回零位完成；

然后，所述放卷装置转动放缆，同时所述排线装置匹配所述放卷装置运动，即所述排线装置夹着所述电缆有序滑动；所述电缆升降过程中，所述旋转管固定不动，所述导正装置的多个所述导向轴承提供径向力，将所述旋转管一端固定；

所述测斜传感器在重力的作用下，从所述旋转管内下放到测斜管内并向下移动，通过所述拉力传感器实时监测所述测斜传感器重量变化，判断是否下降到所述测斜管的底部并检所述测测斜传感器下放过程中所述测斜管是否有管道损坏，同时通过所述计米装置测量并上传所述测斜传感器下放深度数据，实时对比该下放深度与设定所述测斜管深度，防止所述拉力传感器失效导致放缆过长；

当所述测斜传感器到达所述测斜管的底部位置时，所述放卷装置停止放缆，停止设定时间后所述放卷装置开始收缆，与此同时，所述排线装置带动所述电缆滑动，引导其在所述放卷装置上规则缠绕，当所述测斜传感器提升到达预设位置时，所述测斜传感器静置设定时间后开始自动采集数据；数据采集完成后所述测斜传感器会自动再次提升，提升设定距离后，静置设定时间，开始下一个数据自动采集；以此类推，直到所述测斜管最上端数据采集完成，所述测斜传感器执行回原点动作，此时所述测斜传感器全部进入所述旋转管中；

然后，所述换向装置开始驱动所述旋转管旋转，此时，所述导正装置的多个所述导向轴承夹持着所述旋转管转动，对其起到导向作用；所述旋转管转动180°后，所述测斜传感器在所述旋转管导向槽a的作用下同步旋转180°；旋转到位后，所述放卷装置再次放缆，所述测斜传感器再次下放，重复以上数据采集过程，直到所述测斜传感器再次到达原点位置后，所述换向装置反向转动180°，带动所述旋转管反向旋转180°，使得整个设备回复到启动测量的初始位置，至此该站点的一个测量流程结束。

智能侧斜系统的监测方法，具体包括如下步骤：

a、所述智能测斜系统安装到位，设置测斜管深度、测量开始时间、测量周期、线缆上升下降速度、触底延时、采样间距等参数；

b、测斜传感器执行回原点动作，所述换向装置执行回机械零位动作；

c、所述测斜传感器自动下行，运行到测斜管底部后发送触底信号，所述云监测管理系统对比测量深度与设定所述测斜管深度相同后，所述测斜传感器提升至预设的绝对位置作为第一个测量点，停止运动，并静置设定时间，然后自动采集数据；

d、采集数据完成后，所述测斜传感器自动提升，提升设定距离后，静置设定时间，开始数据自动采集；

e、重复步骤d，直到此方向数据采集完成；

f、所述测斜传感器执行回原点动作；

g、所述换向装置带动所述测斜传感器旋转180°，再次重复步骤c、d、e、f；

h、所述换向装置带动所述测斜传感器反向旋转180°，设备复位，一个测量流程结束；

i、在上述测量过程中，若出现异常情况，所述云监测管理系统自动按设定程序处理并报警，操作人员远程操控排除故障后，继续测量。

一种轴部件快速拆装装置，包括旋转装置，与轴部件一端连接，还包括导正装置，所述导正装置通过轴部件与所述旋转装置连接，所述导正装置包括导正安装座，所述导正安装座固定设置在设备主体上；所述导正安装座上设置有弹性件，所述弹性件连接有导向轴承；所述导正安装座可拆卸的连接有活动轴承臂，所述活动轴承臂设置有所述导向轴承；所述导正安装座与所述活动轴承臂连接后，多个所述导向轴承在所述弹性件作用下将轴部件的另一端夹紧固定。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明的一种智能测斜系统，包括自动测斜机、数据采集终端、云监测管理系统、供电系统。自动测斜机通过导正装置和与其转动连接的换向装置，可实现设备的快速拆装，解决了目前自动测斜设备安装费时费力，效率低，且存在安全隐患的问题；自动测斜机可实现自动化测量，数据采集终端自动获取测点数据，并将数据实时发送到云监测管理系统，云监测管理系统运行画面实时显示测斜传感器自动运行过程中的事件信息，出现异常自动判断并最快和最佳的方式按设定程序智能处理并报警；并设置手动模式，操作人员可对本发明的自动测斜机进行远程控制。本发明的智能测斜系统拥有实时远程控制功能，人机交互性高，控制界面设计友好，操作流程使用方便；探头原点回归准确；报警功能完善，整机安全可靠，能够智能分辨发生故障点，从而可以有效进行事前预警，事中处理，事后及时取证，实现了测斜过程的高精度、全自动测量和实时监控。

2)本发明的自动测斜机，旋转管为半开式结构，质量较轻，易拿取，一端与旋转组件相连接，另一端由导正装置锁固。安装时，首先将旋转组件螺接在机架的底部，再将导正安装座螺接在机架的中部，然后再将导向轴承座螺接在导正安装座上，由于旋转组件安装位与地面距离近，且旋转管质量轻，工人只需手工拿起旋转管将其下端转动安装在旋转组件上，再将活动轴承臂与导正安装座连接，此时，旋转管的上端被多个导向轴承固定夹紧，实现无间隙配合，旋转管安装完成，解决了安装过程复杂，安装费时费力，设备拆装效率低且存在安全隐患的问题，各部件模块化设计，结构简单，安装过程需要的操作工人少，且简单安全，省时省力。

3)本发明的自动测斜机，旋转管为半开式结构，当测斜传感器需要维护时，首先卸下活动轴承臂，此时，工人只需握住测斜传感器，驱动放卷装置放出一定长度的电缆，就能够将测斜传感器从旋转管开口处快速取出，维修保养操作方便，避免了从自动测斜机上方拆装测斜传感器不便，且易造成设备损坏的问题，从而保证了设备使用的可靠性。

4)本发明的一种轴部件快速拆装装置，包括旋转装置和导正装置，应用在测斜过程中，旋转管固定不动时，导正装置的多个导向轴承提供径向力，将旋转管上部夹紧固定；但若仅用多个导向轴承将旋转管夹紧，会出现接触面松动、有间隙，旋转管固定不稳等问题，本发明的导正装置采用“导向轴承座上设置有弹性件，弹性件连接有导向轴承”的技术方案，通过选用合适的弹性件，对与该弹性件相连接的导向轴承产生径向推力，推动其与旋转管实现无间隙配合。当一个方向测量完成，需要变换测量方向时，旋转管转动，导向轴承对旋转的旋转管无间隙配合起到导向作用。本发明的一种轴部件快速拆装装置能够快速、准确地装夹多种尺寸级的轴部件，装夹方便、快捷，可以应用在一些经常需要对轴类部件进行组装和拆卸的设备中。

5)现有测斜设备收放线缆过程为：提前测量测斜管的深度，根据设定的测斜孔深度下放测斜传感器，如果测斜管发生堵塞或断管，则测斜设备无法正常工作，监测数据不能正确采集，这样可能导致无法有效规避、防止地质灾害的发生，进而引发人员伤亡和经济损失。本发明的的自动测斜机计米装置通过将滑轮转轴悬挂在拉力传感器下的技术方案，可利用拉力传感器实时采集测斜过程中测斜传感器的重量，通过重力变化判断测斜传感器的运行状态，适时做出清孔预警；若拉力传感器感应到滑轮转轴承受的拉力增大，则可能是旋转管或测斜管存在管道变形或损坏将测斜传感器卡住，此时拉力传感器发生信号，电控系统控制放卷装置停止运作，避免出现电缆拉力过大损坏测斜传感器的发生，起到了测斜传感器上提过程过拉力保护的作用，降低了设备故障率；同时设备进行报警，操作人员通过云监测管理系统对设备进行故障检测分析，做到出现问题及时解决，保证了测斜数据的准确性和连续性。

在拉力传感器工作同时，计米装置的编码器测量并上传测斜传感器下放深度数据，云监测管理系统实时对比测斜传感器下放深度与设定测斜管深度关系，防止了拉力传感器失效导致放缆过长，造成测斜数据错误的发生，保证了测量的精度和监测效果，确保了地质灾害监测或施工现场危险性评估的准确性，进而更有效地规避、防止地质灾害的发生。

6)本发明的自动测斜机到位检测装置，采用限位连杆一端与导正安装座连接，另一端通过限位弹性件与导正安装座连接的方式，机械结构简单，相对配置传感器形式，安装简单，对安装工人要求不高，维护方便，各构成零部件不受环境温湿度影响，测量过程中故障率更低，且生产成本低。

7)本发明的第一抓取装置和试放装置，可实现的测斜传感器的平稳取出，完成模拟测斜器的自动化试放，试放过程试放装置的测力传感器实时监测，一旦出现测斜管变形导致模拟测斜器卡住情况，设备立即停机报警，避免了自动化测斜过程直接下放测斜传感器而出现破坏测斜设备、降低数据精度、以及经济损失的发生，提高了设备的稳定性和可靠性。

8)抓取装置利用丝杠螺母自锁原理，可实现传感器的稳定夹持；抓取结构采用连杆增力结构，结构紧凑，动作灵活，耐磨损，故障率很低，装配和制造成本低；采用测斜传感器上设置弹簧滚轮，滚轮连杆，弹簧，拉杆，导向座，锁紧螺母的技术方案，可对两通过滚轮连接相连的弹簧滚轮进行压缩；锁紧螺母对导向座进行定位，防止其在弹簧作用下向上移动过多而使两弹簧滚轮水平距离过大导致测斜传感器卡住的发生。

9)试放装置上设置有钢丝导向架，钢丝导向架可随第二抓取装置同步运动到旋转管内部，并不会其其他机构产生干涉，钢丝导向架顶部设置有半圆形开口槽，该半圆形开口槽与模拟测斜器同心设置，在模拟测斜器试放过程起到钢丝导向作用，结构简单。

附图说明

图1为本发明的自动测斜机结构示意图；

图2为本发明的自动测斜机放卷装置结构示意图；

图3为本发明的自动测斜机排线装置结构示意图；

图4为本发明的自动测斜机计米装置结构示意图；

图5为本发明的自动测斜机换向装置和导向装置装配示意图；

图6为本发明的自动测斜机导向装置结构示意图；

图7为本发明的自动测斜机到位检测装置的结构示意图；

图8为测斜传感器结构示意图；

图9为图5中A处的局部放大图；

图10为旋转管的结构示意图；

图11为第一抓取装置的结构示意图；

图12为图11中B处局部放大图；

图13为试放装置结构示意图；

图14为第一抓取装置与第二抓取装置相对位置关系示意图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

本发明的一种智能测斜系统，包括：自动测斜机，测斜传感器314，自动测斜机电连接有数据采集终端，数据采集终端无线连接有云监测管理系统，还包括供电系统8，为自动测斜机提供电力。自动测斜机通过电缆11与测斜传感器314连接；优选的，供电系统8为电池与太阳能系统。

数据采集终端包括传感器模块、存储器、控制模块、电源模块、数据分析模块和无线通信模块，传感器模块，用于采集测量过程中的各类数据；存储器，用于存储数据采集终端采集的各类数据；控制模块，与各模块电连接，负责协调控制各个模块的正常工作；电源模块，用于给数据采集终端的各模块提供电源；数据分析模块，用于对各类数据进行分析、统计；无线通信模块，用于数据采集终端与云监测管理系统的通信交互。

云监测管理系统采用图表化和报表化描述监测点的变化过程，具有历史数据查询功能；云监测管理系统包括中央处理模块，中央处理模块能够自动对报警数据进行智能筛选和判断，避免了噪点数据对报警的影响。

本发明的一种智能测斜系统，自动测斜机自动测量，数据采集终端自动获取测点数据，并将数据实时发送到云监测管理系统，云监测管理系统运行画面实时显示测斜传感器自动运行过程中的事件信息，出现异常自动判断并最快和最佳的方式按设定程序智能处理并报警；并设置手动模式，操作人员可对本发明的自动测斜机进行远程控制，人机交互性高，控制界面设计友好，操作流程使用方便；探头原点回归准确；报警功能完善，整机安全可靠，能够智能分辨发生故障点，从而可以有效进行事前预警，事中处理，事后及时取证，实现了测斜过程的高精度、全自动测量和实时监控。

自动测斜机，如图1所示，包括底座1，底座1下方设置多个可调高度的脚杯；底座1上方固定安装有机架2；机架2底部设置有放卷装置3；放卷装置3上方匹配安装有排线装置6，排线装置6固定设置在机架2内部；还包括固定设置机架2上的计米装置4、换向装置5、导正装置9和电控系统7，导正装置9和换向装置5转动连接，导正装置9上设置有到位检测装置10；机架2上还固定安装有第一抓取装置12和试放装置13。

电缆11一端与测斜传感器314连接，另一端依次穿过换向装置3、到位检测装置10，绕过计米装置4，经过排线装置6后，在放卷装置3上缠绕一定长度后固定在放卷装置3内部，与数据采集终端连接。

自动测斜机的放卷装置3、计米装置4、换向装置5、排线装置6、导正装置9、电控系统7、供电系统8采用模块化设计，通过简单的螺接方式安装在机架2上。

放卷装置3，如图2所示，包括放卷支撑架109，放卷支撑架109内部转动安装有放卷主轴104；放卷主轴104一端伸出框架外并连接有同步带驱动组件30，同步带驱动组件30固定安装在放卷支撑架109上，驱动放卷主轴104转动；放卷主轴104上固定安装有两个放卷挡板106，放卷挡板106设置于放卷支撑架109内部；放卷挡板106之间固定连接有多根放卷支撑105，放卷支撑105与放卷挡板106组成环形凹部空间用于电缆11的缠绕存放，而该两个放卷挡板106能够较佳地形成防止电缆11缠绕时外的阻挡体。

收放电缆11时，同步带驱动组件30运转，驱动放卷主轴104转动，从而带动放卷支撑105与放卷挡板106转动，电缆11随之开始缠绕或外放，最终控制测斜传感器314在测斜管320中做升降运动，对测斜管320的斜度进行测量；测斜管320为测斜现场常规装置，其管壁设置有卡槽。

排线装置6，如图3所示，包括凹形的排线架604；排线架604上转动安装有的往复丝杆606；往复丝杆606一端延伸至排线架604外部并连接有排线驱动装置60；往复丝杆606上安装有第一滑块611，第一滑块611可在往复丝杆606上做直线往复运动；第一滑块611上部焊接有两平行设置的导向杆607，导向杆607之间留有与电缆11相匹配的间距；还包括焊接在排线架604凹形空间的导向轴603，与往复丝杆606轴线平行设置；导向轴603上转动安装有两平行设置的排线器立板602；第一滑块611下部固定安装在排线器立板602之间。

测斜过程中，排线装置6匹配放卷装置3运动，放卷装置3拉动电缆运动的同时，排线驱动装置60驱动往复丝杆606转动，从而带动第一滑块611做直线往复运动，使导向杆607夹着电缆11滑动，引导其在放卷装置3上规则缠绕。往复丝杆606运行范围与放卷装置3排线范围一致，往复丝杠606螺距根据电缆11的直径匹配设计，即放卷装置3每转动1圈，排线装置6同步移动电缆11直径的距离。目前现有测斜工作中多靠人力拉线绕线，自动收放缆线设备大多仅具备自动收放功能，极易出现电缆11缠绕过程跑偏、打结、叠压进而影响测量精度，甚至损坏零部件导致设备故障的发生，利用本实施例的排线装置6与放卷装置3配合进行电缆11的收放，实现了缆线收放过程的自动化，解决了现有测斜工作中的拉线、绕线工作量大的问题，同时电缆11规则排布，同时保证了测量的精度和测量过程的可靠性。

计米装置4，如图4所示，包括螺接在机架2上的滑轮框架401，滑轮框架401内固定安装有两根竖直的滑轮导杆402，滑轮导杆402上分别活动连接有第二滑块403，第二滑块403可沿滑轮导杆402上下往复运动，两个第二滑块403之间连接有连接板，连接板上转动安装有滑轮转轴404，滑轮转轴404一端固定连接有主滑轮405，另一端连接有编码器406；滑轮框架401下部转动连接有两个导线轮407，导线轮407轴线平行于主滑轮405轴线；还包括拉力传感器408，拉力传感器408垂直于滑轮转轴404轴线安装，上端固定安装在滑轮框架401上，下端固定在滑轮转轴404上。

现有测斜设备收放线缆过程为：提前测量测斜管320的深度，根据设定的测斜孔深度下放测斜传感器314，如果测斜管320发生堵塞或断管，则测斜设备无法正常工作，监测数据不能正确采集，监测人员无法对滑坡体、危岩、高边坡、基坑等土体的安全性进行评估，影响地质灾害监测或施工现场危险性评估的准确性，这样有可能无法有效规避、防止地质灾害的发生，进而引发人员伤亡和经济损失。

本实施例中的自动测斜机，计米装置4通过将滑轮转轴410悬挂在拉力传感器408下的技术方案，可利用拉力传感器408实时采集测斜过程中测斜传感器314的重量，通过重力变化判断测斜传感器314的运行状态：正常运动或下降到测斜管320底部或卡在测斜管320内；若到达孔底，记录孔深，通过比较测斜传感器314触底的深度变化可以分析测孔内泥沙的沉积，做出清孔预警；若拉力传感器408感应到滑轮转轴404承受的拉力增大，则可能是测斜管320存在管道变形或损坏将测斜传感器314卡住，此时拉力传感器408发生信号，电控系统7控制放卷装置3停止运作，避免出现电缆11拉力过大损坏测斜传感器314的发生，起到了测斜传感器314上提过程过拉力保护的作用，降低了设备故障率；同时设备进行报警，操作人员通过云监测管理系统对设备进行故障检测分析，做到出现问题及时解决，保证了测斜数据的准确性和连续性。

在拉力传感器408工作同时，计米装置4的编码器406测量并上传测斜传感器314下放深度数据，云监测管理系统实时对比测斜传感器314下放深度与设定测斜管320深度关系，防止了拉力传感器408失效导致放缆过长，造成测斜数据错误的发生，保证了测量的精度和监测效果，确保了地质灾害监测或施工现场危险性评估的准确性，进而更有效地规避、防止地质灾害的发生。

本实施例的计米装置4，通过设置两个导线轮407，两个导线轮407与主滑轮405在垂直面上形成三角排布，起到了导向和张紧作用，增加了电缆11与主滑轮411表面的摩擦力，消除了电缆11与主滑轮411的相对滑动，减小了计米装置4的计米误差，提升了计米装置4计米的准确性，保障了自动测斜机的测量精度。

如图5、图10所示，换向装置5，包括旋转管305，旋转管305的管壁为半开式结构，其内部设置有与测斜传感器314匹配的导向槽a；设置在机架2下部的旋转组件50；旋转管305上端螺接有旋转轴承套321，旋转管305下端与旋转组件50连接；还包括机械零位装置和旋转传动组件51，驱动旋转组件50转动。

旋转组件50包括螺接在机架2上的旋转座304，旋转座304上部螺接有旋转轴承座316，旋转轴承座316由外而内依次套接有轴承和旋转轴芯317；旋转座304下部螺接有固定端轴套319，内套接有轴承，旋转管305下端自上而下依次与旋转轴芯317和固定端轴套319内的轴承套接。

旋转传动组件51，固定安装在旋转座304中，包括旋转电机303和同步带系统，同步带系统与旋转组件50连接。同步带系统包括同步带，安装在旋转电机303电机轴上的同步带小轮，安装在旋转轴芯317上的同步带大轮315，同步带大轮315与同步带小轮通过同步带连接。

具体工作中，电缆11升降过程中，旋转管305固定不动，当一个方向测量完成，需要变换测量方向时，旋转电机303启动带动同步带小轮转动，再通过同步带驱动同步带大轮315转动，同步带大轮315转动驱动旋转轴芯317转动，从而驱动旋转组件50和旋转管305旋转。

如图9所述，机械零位装置包括固定安装在旋转管305下端的零位感应片318，零位感应片318圆环上设置凸起3181；还包括固定安装在旋转座304上的零位微动开关323。机械零位装置的目的是保证每次测量前换向装置5回归设定零位，从而保证旋转管305的导向槽a与测斜管320的卡槽能够准确对接；换向装置回零位的动作是：旋转传动组件51驱动旋转组件50正向转动180°寻找零位感应片318触点碰触微动开关323，正向旋转无触发信号则反向旋转360°，触发信号寻找到信号触发瞬间和消失瞬间的中点后，换向装置5停止转动，换向装置5回零位完成。由于凸起3181有圆周方向上有一定的厚度，所以换向装置5旋转方向不同时，凸起3181碰触零位微动开关323的位置也不同，故选用信号触发瞬间和消失瞬间的中点为机械零点，这样换向装置5两个方向旋转时的机械零位相同，大大降低了机械零位误差。

如图8所示，测斜传感器314的上下两端设置弹簧滚轮502，弹簧滚轮502卡接在旋转管305内壁的导向槽上，当放卷装置3转动时，电缆11带动测斜传感器314从旋转管305内下降至测斜管320中。导向槽a使测斜传感器314在旋转管305内下滑时不会发生位置偏移，防止电缆11扭转造成电缆11的损伤，同时旋转传动组件51在驱动旋转管305旋转时，测斜传感器314在导向槽a的作用下也随着旋转。

如图1、图5-7所示，导正装置9，包括固定安装在机架2上的凹形的导正安装座307，导正安装座307凹形内侧底面螺接有凹形导向轴承座312，导向轴承座312与导正安装座307凹形开口同向设置，导正安装座307凹形底部侧面上设置有凸板309；还包括凹形活动轴承臂313和插销306，活动轴承臂313与导正安装座307的凹形开口相对设置并通过插销306连接；导向轴承座312上设置有两导向安装孔，导向安装孔A内安装有弹性件，弹性件连接有导向轴承308；活动轴承臂313上设置有两定位安装孔，定位安装孔内安装有导向轴承308，四个导向轴承308在弹性件作用下将旋转轴承套321夹紧。

在测斜过程中，电缆11升降过程中，旋转管305固定不动，导正装置9的四个导向轴承308提供径向力，将旋转轴承套321夹紧，从而将旋转管305上部固定；但若仅用四个导向轴承308与旋转管305夹紧，会出现接触面松动、有间隙，旋转管305安装固定不稳问题，本发明的导正装置9采用“导向轴承座312上设置有两导向安装孔，导向安装孔A内安装有弹性件，弹性件连接有导向轴承308”的技术方案，通过选用合适的弹性件，对与该弹性件相连接的导向轴承308产生径向推力，推动其与旋转管305实现无间隙配合。当一个方向测量完成，需要变换测量方向时，旋转管305转动，带动旋转轴承套321转动，导向轴承308对旋转的旋转轴承套321起到导向作用。

在现有技术中，测斜设备的旋转管305为封闭管状结构，其采用上端与换向旋转装置转动连接，另一端悬空或与机架2转动连接的安装方式，该两种安装方式需要先将换向旋转装置安装在机架2上部，换向旋转装置设置有定位孔，旋转管305安装好轴承，安装工人再爬到设备顶部，采用吊车等装备将旋转管305吊起至换向旋转装置上方，然后沿换向旋转装置的定位孔缓慢下放至合适位置，安装过程复杂，旋转管305为封闭管状结构，质量较重，安装费时费力，且不慎晃动或掉落易造成人员伤害和经济损失，安全隐患大。测斜设备在工程应用中，为了提升测量的准确性,需要对测斜传感器314定期维护、修理和更换。但现有技术中当测斜传感器314需要维护、修理时，工人要先后两次爬到测斜设备顶部，将测斜传感器314拉出或放回，人工操作难度大，取放测斜传感器314时可能会发生磕碰，造成设备损坏。

本发明的自动测斜机，旋转管305为半开式结构，质量较轻，易拿取，一端与旋转组件50相连接，另一端由导正装置9锁固。安装时，首先将旋转组件50螺接在机架2的底部，再将导正安装座307螺接在机架2的中部，然后再将导向轴承座312螺接在导正安装座307上，由于由于旋转组件50安装位与地面距离近，旋转管305质量轻，工人只需手工拿起旋转管305将其下端转动安装在旋转组件50上，再将活动轴承臂313与导正安装座307连接，此时，旋转管305的上端被多个导向轴承308固定夹紧，实现无间隙配合，旋转管305安装完成，各部件模块化设计，结构简单，安装过程需要的操作工人少，且简单安全，省时省力；当测斜传感器314需要维护时，拔出插销306，取出活动轴承臂313，此时，工人只需握住测斜传感器314，驱动放卷装置3放出一定长度的电缆11，就能够将测斜传感器314从旋转管305开口处快速取出，操作方便，避免了从自动测斜机上方拆装测斜传感器314不便，且易造成设备损坏的问题。

如图6、图7所示，到位检测装置10,包括限位弹簧322，螺接在凸板309上的微动开关310，微动开关310与电控系统7电连接；还包括限位连杆311，限位连杆311一端铰接在凸板309上，另一端通过限位弹簧322与凸板309连接；限位连杆311一端侧面开有开口过线槽。安装时，电缆11可通过限位连杆311一侧的开口过线槽穿进；限位连杆311中部设置有上下通孔和左右通孔，左右通孔内固定安装有轴，限位弹簧322一端伸入上下通孔内与轴连接，另一端与凸板309连接，从而将限位连杆311固定。具体工作时，在电缆11拉动测斜传感器314上升过程中，限位弹簧322会吸收电缆11摩擦限位连杆311造成的微动作，测斜传感器314升至最高位碰触限位连杆311，限位连杆311绕凸板309晃动，从而带动微动开关动作，实现到位检测。

本发明的到位检测装置10采用此种简单的机械结构，相对配置传感器形式，安装简单，对安装工人要求不高，维护方便，各构成零部件不受环境温湿度影响，测量过程中故障率更低，且生产成本低。

图12所示，测斜传感器314的上下端内部各转动安装有滚轮连杆501，滚轮连杆501两端连接有弹簧滚轮502，弹簧滚轮502可卡接在旋转管305内壁的导向槽a上，滚轮连杆501连接有弹簧503，弹簧503的另一端固定在测斜传感器314上，弹簧503可对滚轮连杆501起到旋转复位作用；滚轮连杆501上设置有导向槽b5011，导向槽b内滑动连接有拉杆504，拉杆504另一端与导向座507固定连接；导向座507可滑动的套接在测斜传感器314外部，导向座507上方设置有锁紧螺母506，锁紧螺母506与测斜传感器314螺接，对导向座507进行定位，防止其在弹簧503作用下向上移动过多而使两弹簧滚轮502水平距离过大导致测斜传感器314卡住的发生。

如图11所示，第一抓取装置12包括固定安装在机架2上的气缸121，气缸121为SC系列标准气缸，属于现有技术，且配备有控制开关，气缸121的右端设置有气缸杆122，气缸杆122的右侧固定连接有滑架123，滑架123与机架2滑动连接，气缸121可驱动滑架123在机架2上做直线往复运动；滑架123上固定安装有电机124，电机124连接有丝杠125，丝杠125上滑动连接有第三滑块126，第三滑块126与滑架123可滑动的连接；第三滑块126的C点位置铰接有两根连杆a127，连杆a127的另一端D点铰接有卡爪a128，卡爪a128的E点处与滑架123铰接；两连杆a127和两卡爪a128分别上下对称设置。

电机124可驱动丝杠125转动，从而带动第三滑块126在滑架123上做往复直线运动，当第三滑块126向气缸121方向移动时，驱动连杆a127转动，从而带动卡爪a128转动并夹紧测斜传感器314的导向座507，随着卡爪a128继续转动到设定角度，导向座507随之受力向下移动时，带动拉杆504向下移动，进而带动滚轮连杆501逆时针转动，两弹簧滚轮502水平距离缩小至弹簧滚轮502完全从旋转管305的导向槽a内移出，电机124停止转动。该第一抓取装置12利用丝杠螺母自锁原理，可实现测斜传感器314的稳定抓取，结构简单，加工成本低。

如图13、图14所示，本发明的试放装置13包括与第一抓取装置结构完全相同的第二抓取装置14，第一抓取装置12和第二抓取装置14分别设置在旋转管305开口方向并成一定角度α安装在机架2上，α可根据机架2的尺寸适当调整；固定安装在机架2上的放卷座131，放卷座131上设置有钢丝放卷装置132，钢丝放卷装置132内部缠绕有钢丝绳133，钢丝绳133的未缠绕端连接有模拟测斜器134，模拟测斜器134与测斜传感器314相比，少了测斜相关的元器件，其他外形尺寸和结构相同，模拟测斜器134固定夹持在第二抓取装置14上，其夹持原理同测斜传感器314；固定安装在第二抓取装置14上的钢丝导向架135，钢丝导向架135可随第二抓取装置14同步运动到旋转管305内部，钢丝导向架135顶部设置有半圆形开口槽，该半圆形开口槽与模拟测斜器134同心设置，钢丝导向架135的半圆形开口槽用于钢丝133的导向；钢丝放卷装置132上设置有测力传感器，可以检测模拟测斜器134下放过程的受力情况并将数据反馈给云监测管理系统。

现有技术中，测斜管320如果发生弯曲、破损、堵管等问题，测斜传感器314下放过程可能会在测斜管320中卡死，导致测斜传感器314损坏甚至引发设备故障。目前，手动测斜过程都是测量前先用模拟测斜仪试放，保证模拟测斜仪顺测斜管320能顺畅通过后再用测斜仪测试。现有自动测斜设备并未具备这一功能，因此在使用过程中极有可能引发测斜传感器314损坏、测量数据不准确等问题的发生。采用本发明的第一抓取装置12和试放装置13可实现的测斜传感器314的平稳取出，完成模拟测斜器134的自动化试放，试放过程试放装置13的测力传感器实时监测，一旦出现测斜管320变形导致模拟测斜器134卡住情况，设备立即停机报警，避免了自动化测斜过程直接下放测斜传感器314而出现破坏测斜设备、降低数据精度、以及经济损失的发生，提升了设备的稳定性和可靠性。

本发明的第一抓取装置12和试放装置13进行测斜管自动检测的工作原理是：

测量开始前，第一抓取装置12的气缸121驱动滑架123在机架2上向右移动至旋转管305开口方向的设定抓取位，气缸121停止工作；电机124驱动丝杠125转动，从而带动第三滑块126在滑架123上向气缸121方向移动时，第三滑块126带动连杆a127转动，从而带动卡爪a128转动并夹紧导向座507，随着卡爪a128继续转动到设定角度，导向座507随之受力向下移动时，带动拉杆504向下移动，进而带动滚轮连杆501逆时针转动，两弹簧滚轮502水平距离缩小至弹簧滚轮502完全从旋转管305的导向槽a内移出，电机124停止转动；气缸121驱动滑架123在机架2上向左移动，从而将测斜传感器314平稳地从旋转管305的开口处取出至设定固定位，这一过程放卷装置3配合放缆，测斜传感器314的取出动作完成。

然后，第二抓取装置14带动模拟测斜器134经旋转管305开口处移动至旋转管305内设定位置，此位置弹簧滚轮502与旋转管305的导向槽a位置相对，电机124驱动丝杠125转动，带动第三滑块126在滑架123上向远离气缸121方向移动，第三滑块126带动连杆a127转动，从而带动卡爪a128转动并松开导向座507，随着卡爪a128继续转动到设定角度，滚轮连杆501和导向座507分别随之在弹簧503作用下转动和向上移动，滚轮连杆501两端的弹簧滚轮502之间间距不断增大，直至导向座507上端面与锁紧螺母506下端面相接触，弹簧滚轮502部分卡入旋转管305的导向槽a中，电机124停止转动；与此同时，模拟测斜器134和钢丝导向架135在第二抓取装置14带动下同步移动，此过程钢丝放卷装置132配合放钢丝133。

之后，钢丝放卷装置132继续放卷，模拟测斜器134在重力作用下沿测斜管320的导向槽向下移动，顺畅下降至设定深度后，钢丝放卷装置132开始收卷直至模拟测斜器134到达设定位置，钢丝放卷装置132停止运转，电机124开始转动，驱动卡爪a128夹紧模拟测斜器134,之后电机124停止转动，气缸121驱动气缸杆122动作，带动滑架123向气缸121方向移动至设定位置。

最后，第一抓取装置12带动测斜传感器314经旋转管305开口处移动至旋转管305内设定位置，电机124转动，使卡爪a128转动绕E点转动，松开导向座507，滚轮连杆501和导向座507在弹簧503拉动复位过程中，测斜传感器314的弹簧滚轮部分卡在旋转管305的导向槽a中，此过程，放卷装置3配合收缆；之后，气缸121驱动滑架123向气缸121方向移动，使其回到设定初始位置，至此，模拟测斜器134的自动化试放检测结束。

如果上述模拟测斜器134试放过程中，试放装置13的测力传感器数据异常，电控系统7控制钢丝放卷装置132停止运作，同时设备进行报警，操作人员通过云监测管理系统对设备进行故障检测分析。

本发明智能测斜系统的测斜工作原理如下：

首先，架设自动测斜机，确保旋转管305与测斜管320同心，调整底座1至合适的高度，使旋转管305下端面与测斜管320上端面相对接并留有设定间隙，将拉力传感器408、电控系统7、供电系统8与数据采集终端电连接。

将电缆11一端依次穿过换向装置5、导正装置9、到位检测装置10，绕过计米装置4，经过排线装置6后，在放卷装置3上缠绕一定长度后固定在放卷装置3内部，与数据采集终端连接；另一端与测斜传感器314连接，测斜传感器314由旋转管305的开口处放入到其内部。

自动测斜机依据设定程序开始工作，每一轮测量前，斜机测斜传感器314回原点，之后换向装置5回零位。即电控系统7驱动放卷装置3转动收缆，将测斜传感器314提升至碰触限位连杆311触发微动开关310，寻找信号触发瞬间，放卷装置3改收缆为放缆，测斜传感器314缓慢下降，微动开关310信号消失瞬间，放卷装置3停止放缆，测斜传感器314回原点完成；然后，换向装置5旋转组件50正向转动180°寻找零位感应片318触点碰触微动开关323，正向旋转无触发信号则反向旋转360°，触发信号寻找到信号触发瞬间和消失瞬间的中点后，换向装置5停止转动，换向装置5回零位完成。

然后，放卷装置3转动放缆，同时排线装置6匹配放卷装置3运动，使导向杆607夹着电缆11滑动。电缆11升降过程中，旋转管305固定不动，导正装置9的四个导向轴承308提供径向力，将旋转轴承套321夹紧，从而将旋转管305上部固定。

测斜传感器314在重力的作用下，从旋转管305内沿导向槽a下放到测斜管320内并向下移动，通过拉力传感器408实时监测测斜传感器314重量变化，判断是否下降到测斜管320的底部并检测测斜传感器314下放过程中测斜管320是否有管道损坏，同时通过计米装置4的编码器406测量并上传测斜传感器314下放深度数据，云监测管理系统实时对比测斜传感器314下放深度与设定测斜管320深度，防止拉力传感器408失效导致放缆过长。在电缆11收放过程中计米装置4的两个导线轮407，起到了导向和张紧作用。

当测斜传感器314到达测斜管320的底部位置时，放卷装置3停止放缆，停止5s后放卷装置3开始收缆，与此同时，排线装置6带动导向杆607夹着电缆11滑动，引导其在放卷装置3上规则缠绕，当测斜传感器314提升到达预设的0位置时，测斜传感器314静置20s后开始自动采集数据；数据采集完成后测斜传感器314会自动再次提升，提升500mm后，提升高度可根据需要设置，静置20s，开始下一个数据自动采集；以此类推，直到测斜管320最上端数据采集完成，测斜传感器314执行回原点动作，此时测斜传感器314全部进入旋转管305中。

然后，换向装置5的旋转电机303开始转动，驱动旋转组件50和旋转管305旋转，从而带动旋转轴承套321转动，此时，导正装置9的四个导向轴承308夹持着旋转轴承套321转动，对其起到导向作用。旋转管305转动180°后，测斜传感器314在旋转管305内部导向槽a的作用下同步旋转180°；旋转到位后，放卷装置3再次放缆，测斜传感器314再次下放，重复以上数据采集过程，直到测斜传感器314再次到达原点位置后，旋转传动组件51驱动旋转组件50转动，带动旋转管305反向旋转180°，使得整个设备回复到启动测量的初始位置，至此该站点的一个测量流程结束。

在此测量过程中，数据采集终端自动获取测点数据，并将数据实时发送到云监测管理系统，云监测管理系统运行画面实时显示测斜传感器314自动运行过程中的事件信息，出现异常自动按设定程序处理并报警；并设置手动模式，操作人员可对本发明的自动测斜机进行远程控制。

利用本发明的智能测斜系统进行在线监测，监测方法具体包括如下步骤：

a、智能测斜系统安装到位，设置测斜管320深度、测量开始时间、测量周期、线缆上升下降速度、触底延时、采样间距等参数；

b、测斜传感器314执行回原点动作，旋转管305执行回机械零位动作；

c、测斜传感器314自动下行，运行到测斜管320底部后发送触底信号，云监测管理系统对比测量深度与设定测斜管320深度相同后，测斜传感器314提升至预设的绝对位置作为第一个测量点，停止运动，并静置设定时间，然后自动采集数据；

d、采集数据完成后，测斜传感器314自动提升，提升设定距离后，静置设定时间，开始数据自动采集；

e、重复步骤d，直到此方向数据采集完成；

f、测斜传感器314执行回原点动作；

g、测斜传感器314旋转180°，再次重复步骤c、d、e、f；

h、旋转管305反向旋转180°，设备复位，一个测量流程结束；

i、在上述测量过程中，若出现异常情况，云监测管理系统自动按设定程序处理并报警，操作人员远程操控排除故障后，继续测量。

如图6、7所示，本发明的一种轴部件快速拆装装置，包括旋转装置，还包括导正装置9，导正装置9通过轴部件与旋转装置连接，导正装置9包括导正安装座307，导正安装座307固定设置在设备主体上，导正安装座307可拆卸的连接有活动轴承臂313，导正安装座307上设置有弹性件，弹性件连接有导向轴承308；活动轴承臂313设置有导向轴承308，多个导向轴承308在弹性件作用下可将轴类件的一端夹紧固定。

本发明的一种轴部件快速拆装装置的工作原理如下所述：安装时，首先旋转装置和安装有导向轴承308的导正安装座307固定设置在设备主体上，然后将轴部件一端与旋转装置转动连接，再将安装有导向轴承308的活动轴承臂313与导正安装座307固定连接，轴部件快速安装完成。拆卸时；首先将轴部件固定或夹紧，再拆下活动轴承臂313，将轴部件从旋转装置中取出，轴部件快速拆卸完成。本发明的一种轴部件快速拆装装置能够快速、准确地装夹多种尺寸级的轴部件，装夹方便、快捷，可以应用在一些经常需要对轴类部件进行组装和拆卸的设备中。

本发明中的前、后、左、右、上、下等词语只为描述结构的方便，并不形成对技术方案的限定。以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (13)

1.一种智能测斜系统，其特征在于，包括自动测斜机、测斜传感器、数据采集终端、云监测管理系统、供电系统，所述自动测斜机包括：机架；所述机架上设置有电控系统和放卷装置；所述放卷装置相匹配设置有排线装置；还包括设置在所述机架上的计米装置和导正装置；所述导正装置转动连接有换向装置；所述导正装置上设置有到位检测装置；所述机架上还固定安装有第一抓取装置和试放装置；所述计米装置包括设置在机架上的滑轮框架，所述滑轮框架设置有两竖直的滑轮导杆，所述滑轮导杆上活动连接有第二滑块，所述第二滑块可沿所述滑轮导杆上下往复运动，两个所述第二滑块之间连接有连接板，所述连接板上转动安装有滑轮转轴，所述滑轮转轴一端固定连接有主滑轮，另一端连接有编码器；还包括拉力传感器，所述拉力传感器垂直于所述滑轮转轴轴线安装，上端与所述滑轮框架连接，下端与所述滑轮转轴连接。

2.根据权利要求1所述的智能测斜系统，其特征在于，所述导正装置，包括设置在所述机架上的导正安装座，所述导正安装座可拆卸的连接有活动轴承臂，所述导正安装座上设置有弹性件，所述弹性件连接有导向轴承；所述活动轴承臂设置有所述导向轴承，所述导正安装座与所述活动轴承臂连接后，多个所述导向轴承在所述弹性件作用下将所述换向装置一端夹紧固定。

3.根据权利要求1或2所述的智能测斜系统，其特征在于，所述换向装置包括旋转管，所述旋转管一端与所述换向装置连接，另一端与所述导正装置连接，所述旋转管为半开式结构且其管壁设置有导向槽a。

4.根据权利要求2所述的智能测斜系统，其特征在于，所述到位检测装置包括限位弹性件，与所述弹性件匹配的微动开关；还包括限位连杆，所述限位连杆一端与所述导正安装座连接，另一端通过所述限位弹性件与所述导正安装座连接；所述限位连杆侧面开有开口过线槽。

5.根据权利要求书3所述的智能测斜系统，其特征在于：

所述测斜传感器的上下端内部各转动安装有滚轮连杆，所述滚轮连杆两端连接有弹簧滚轮，所述滚轮连杆连接有弹簧，所述弹簧的另一端固定在所述测斜传感器上；所述滚轮连杆上设置有导向槽b，所述导向槽b内滑动连接有拉杆，所述拉杆另一端与导向座固定连接；所述导向座可滑动的套接在所述测斜传感器外部，所述导向座上方设置有锁紧螺母，所述锁紧螺母与所述测斜传感器螺接；

所述第一抓取装置包括固定安装在所述机架上的气缸，所述气缸的右端设置有气缸杆，所述气缸杆的右侧固定连接有滑架，所述滑架与所述机架滑动连接；所述滑架上固定安装有电机，所述电机连接有丝杠，所述丝杠上滑动连接有第三滑块，所述第三滑块与所述滑架可滑动的连接；所述第三滑块铰接有两连杆a，所述连杆a的另一端铰接有卡爪a，所述卡爪a的E点处与所述滑架铰接；两所述连杆a和两所述卡爪a分别上下对称设置；

所述试放装置包括与所述第一抓取装置结构完全相同的第二抓取装置，所述第一抓取装置和所述第二抓取装置分别设置在所述旋转管开口方向并成一定角度安装在所述机架上；固定安装在所述机架上的放卷座，所述放卷座上设置有钢丝放卷装置，所述钢丝放卷装置内部缠绕有钢丝绳，所述钢丝绳的未缠绕端连接有模拟测斜器，所述模拟测斜器固定夹持在所述第二抓取装置上，其夹持原理同所述测斜传感器；所述第二抓取装置上设置有钢丝导向架，所述钢丝导向架可随所述第二抓取装置同步运动到所述旋转管内部，所述钢丝导向架顶部设置有半圆形开口槽，该所述半圆形开口槽与所述模拟测斜器同心设置；所述钢丝放卷装置上设置有测力传感器。

6.一种如权利要求5所述的智能测斜系统的测斜管自动检测方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

测量开始前，第一抓取装置的气缸驱动滑架在机架上向右移动至旋转管开口方向的设定抓取位，气缸停止工作；电机驱动丝杠转动，从而带动第三滑块在滑架上向气缸方向移动时，第三滑块带动连杆a转动，从而带动卡爪a转动并夹紧导向座，随着卡爪a继续转动到设定角度，导向座随之受力向下移动时，带动拉杆向下移动，进而带动滚轮连杆逆时针转动，两弹簧滚轮水平距离缩小至弹簧滚轮完全从旋转管的导向槽a内移出，电机停止转动；气缸驱动滑架在机架上向左移动，从而将测斜传感器平稳地从旋转管的开口处取出至设定固定位，这一过程放卷装置配合放缆，测斜传感器的取出动作完成；

然后，第二抓取装置带动模拟测斜器经旋转管开口处移动至旋转管内设定位置，此位置弹簧滚轮与旋转管的导向槽a位置相对，电机驱动丝杠转动，带动第三滑块在滑架上向远离气缸方向移动，第三滑块带动连杆a转动，从而带动卡爪a转动并松开导向座，随着卡爪a继续转动到设定角度，滚轮连杆和导向座分别随之在弹簧作用下转动和向上移动，滚轮连杆两端的弹簧滚轮之间间距不断增大，直至导向座上端面与锁紧螺母下端面相接触，弹簧滚轮部分卡入旋转管的导向槽a中，电机停止转动；与此同时，模拟测斜器和钢丝导向架在第二抓取装置带动下同步移动，此过程钢丝放卷装置配合放钢丝；

之后，钢丝放卷装置继续放卷，模拟测斜器在重力作用下沿测斜管的导向槽向下移动，顺畅下降至设定深度后，钢丝放卷装置开始收卷直至模拟测斜器到达设定位置，钢丝放卷装置停止运转，电机开始转动，驱动卡爪a夹紧模拟测斜器,之后电机停止转动，气缸驱动气缸杆动作，带动滑架向气缸方向移动至设定位置；

最后，第一抓取装置带动测斜传感器经旋转管开口处移动至旋转管内设定位置，电机转动，使卡爪a转动绕E点转动，松开导向座，滚轮连杆和导向座在弹簧拉动复位过程中，测斜传感器的弹簧滚轮部分卡在旋转管的导向槽a中，此过程，放卷装置配合收缆；之后，气缸驱动滑架向气缸方向移动，使其回到设定初始位置，至此，模拟测斜器的自动化试放检测结束；

如果上述模拟测斜器试放过程中，试放装置的测力传感器数据异常，电控系统控制钢丝放卷装置停止运作，同时设备进行报警，操作人员通过云监测管理系统对设备进行故障检测分析。

7.一种如权利要求3所述的智能测斜系统的自动测斜机测斜方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

首先，安装自动测斜机，然后将电缆一端依次穿过所述换向装置、所述导正装置、所述到位检测装置，绕过所述计米装置，经过所述排线装置后，在所述放卷装置上缠绕一定长度后固定在所述放卷装置内部，与所述数据采集终端连接；另一端与所述测斜传感器连接，所述测斜传感器由所述旋转管的开口处放入到其内部；

所述测斜传感器回原点，之后所述换向装置回零位；即所述电控系统驱动所述放卷装置转动收缆，将所述测斜传感器提升至碰触所述到位检测装置，寻找信号触发瞬间，所述放卷装置改收缆为放缆，所述测斜传感器缓慢下降，所述寻找信号消失瞬间，所述放卷装置停止放缆，所述测斜传感器回原点完成；然后，所述换向装置正向转动180°，正向旋转无触发信号则反向旋转360°，触发信号寻找到信号触发瞬间和消失瞬间的中点后，所述换向装置停止转动，回零位完成；

然后，所述放卷装置转动放缆，同时所述排线装置匹配所述放卷装置运动，即所述排线装置夹着所述电缆有序滑动；所述电缆升降过程中，所述旋转管固定不动，所述导正装置的多个所述导向轴承提供径向力，将所述旋转管一端固定；

所述测斜传感器在重力的作用下，从所述旋转管内下放到测斜管内并向下移动，通过所述拉力传感器实时监测所述测斜传感器重量变化，判断是否下降到所述测斜管的底部并检所述测斜传感器下放过程中所述测斜管是否有管道损坏，同时通过所述计米装置测量并上传所述测斜传感器下放深度数据，实时对比该下放深度与设定所述测斜管深度，防止所述拉力传感器失效导致放缆过长；

当所述测斜传感器到达所述测斜管的底部位置时，所述放卷装置停止放缆，停止设定时间后所述放卷装置开始收缆，与此同时，所述排线装置带动所述电缆滑动，引导其在所述放卷装置上规则缠绕，当所述测斜传感器提升到达预设位置时，所述测斜传感器静置设定时间后开始自动采集数据；数据采集完成后所述测斜传感器会自动再次提升，提升设定距离后，静置设定时间，开始下一个数据自动采集；以此类推，直到所述测斜管最上端数据采集完成，所述测斜传感器执行回原点动作，此时所述测斜传感器全部进入所述旋转管中；

然后，所述换向装置开始驱动所述旋转管旋转，此时，所述导正装置的多个所述导向轴承夹持着所述旋转管转动，对其起到导向作用；所述旋转管转动180°后，所述测斜传感器在所述旋转管导向槽a的作用下同步旋转180°；旋转到位后，所述放卷装置再次放缆，所述测斜传感器再次下放，重复以上数据采集过程，直到所述测斜传感器再次到达原点位置后，所述换向装置反向转动180°，带动所述旋转管反向旋转180°，使得整个设备回复到启动测量的初始位置，至此站点的一个测量流程结束。

8.如权利要求1所述的智能测斜系统的监测方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

a、所述智能测斜系统安装到位，设置测斜管深度、测量开始时间、测量周期、线缆上升下降速度、触底延时、采样间距参数；

b、测斜传感器执行回原点动作，所述换向装置执行回机械零位动作；

c、所述测斜传感器自动下行，运行到测斜管底部后发送触底信号，所述云监测管理系统对比测量深度与设定所述测斜管深度相同后，所述测斜传感器提升至预设的绝对位置作为第一个测量点，停止运动，并静置设定时间，然后自动采集数据；

d、采集数据完成后，所述测斜传感器自动提升，提升设定距离后，静置设定时间，开始数据自动采集；

e、重复步骤d，直到此方向数据采集完成；

f、所述测斜传感器执行回原点动作；

g、所述换向装置带动所述测斜传感器旋转180°，再次重复步骤c、d、e、f；

h、所述换向装置带动所述测斜传感器反向旋转180°，设备复位，一个测量流程结束；

i、在上述测量过程中，若出现异常情况，所述云监测管理系统自动按设定程序处理并报警，操作人员远程操控排除故障后，继续测量。

9.根据权利要求3所述的一种智能测斜系统，其特征在于，所述换向装置还包括设置在所述机架下部的旋转组件，所述旋转组件包括螺接在所述机架上的旋转座，所述旋转座上部螺接有旋转轴承座，所述旋转轴承座由外而内依次套接有轴承和旋转轴芯；所述旋转座下部螺接有固定端轴套，所述固定端轴套内套接有轴承，所述旋转管下端自上而下依次与所述旋转轴芯和所述固定端轴套内的轴承套接。

10.根据权利要求9所述的一种智能测斜系统，其特征在于，所述换向装置还包括机械零位装置，所述机械零位装置包括固定安装在所述旋转管上的零位感应片，所述零位感应片上设置凸起；还包括固定安装在所述旋转座上的零位微动开关。

11.根据权利要求9所述的一种智能测斜系统，其特征在于，所述换向装置还包括固定安装在所述旋转座中的旋转传动组件，所述旋转传动组件主要包括旋转电机和同步带系统，所述同步带系统与所述旋转组件连接；所述同步带系统包括同步带，安装在所述旋转电机电机轴上的同步带小轮，安装在所述旋转轴芯上的同步带大轮，所述同步带大轮与所述同步带小轮通过所述同步带连接。

12.根据权利要求1所述的一种智能测斜系统，其特征在于，所述滑轮框架下部转动连接有两个导线轮，所述导线轮轴线平行于所述主滑轮轴线。

13.根据权利要求书1或2或4或12所述的一种智能测斜系统，其特征在于，所述云监测管理系统采用图表化和报表化描述监测点的变化过程，具有历史数据查询功能；所述云监测管理系统还包括能够自动对报警数据进行智能筛选和判断的中央处理模块。

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