CN111307094A - 一种基于北斗卫星导航的边坡变形放大装置 - Google Patents

一种基于北斗卫星导航的边坡变形放大装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于北斗卫星导航的边坡变形放大装置，该边坡变形放大装置包括无人机、承载盒、探测装置、无线收发器，所述承载盒设置在无人机下方，承载盒上设置有探测装置以及无线收发器，所述探测装置对边坡进行数据探测，所述无线收发器将探测装置探测的数据上传到北斗卫星导航系统，本发明科学合理，使用安全方便，无人机通过无线收发器从北斗卫星导航系统中获得需要探测的地点信息，探测装置对该地点进行数据探测并建立地点数据坐标系，无线收发器将探测装置建立的坐标系数据上传到北斗卫星导航系统中，及时掌握山体边坡数据，方便对小规模的塌方进行预测。

Description

一种基于北斗卫星导航的边坡变形放大装置
技术领域
本发明涉及边坡变形放大技术领域，具体是一种基于北斗卫星导航的边坡变形放大装置。
背景技术
塌方是较陡斜坡上的岩土体在重力作用下突然脱离母体崩落、滚动、堆积在坡脚的地质现象，多发生在大于60°～70°的斜坡上。山体塌方多由小崩塌为前兆，其难以预测，在大规模事故时可能造成严重的代价。
而现有的山体塌方预防多采用堤坝进行阻挡，辅以GPS系统进行航拍的照片比对进行预防，然而这种方法难以观察小规模的塌方，往往等到其具有一定规模时才能发现，具有明显的滞后性。
所以，人们需要一种基于北斗卫星导航的边坡变形放大装置来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于北斗卫星导航的边坡变形放大装置，以解决现有技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于北斗卫星导航的边坡变形放大装置，该边坡变形放大装置包括无人机、承载盒、探测装置、无线收发器，所述承载盒设置在无人机下方，承载盒上设置有探测装置以及无线收发器，所述探测装置对边坡进行数据探测，所述无线收发器将探测装置探测的数据上传到北斗卫星导航系统。无人机通过无线收发器从北斗卫星导航系统中获得需要探测的地点信息，探测装置对该地点进行数据探测并建立地点数据坐标系，无线收发器将探测装置建立的坐标系数据上传到北斗卫星导航系统中，及时掌握山体边坡数据，方便对小规模的塌方进行预测。
作为优选技术方案，所述承载盒外壁设置有至少三组滑槽，所述探测装置包括至少三组转动板、至少三组探测组件，所述转动板设置在承载盒内，所述探测组件设置在滑槽内，所述探测组件与转动板的位置一一对应，两边的探测组件与转动板固定，中间的探测组件与转动板转动连接。承载盒为探测装置的安装提供支撑，滑槽为探测组件提供滑动轨道并对探测组件进行一定的位置限制，防止探测组件发生位置偏转，转动板为探测组件提供安装支撑，探测组件对边坡进行数据采集。
作为优选技术方案，所述承载盒的从上至下依次设置有支撑板、转动板、支撑台，所述转动板与承载盒转动连接，两边所述转动板靠近滑槽的一端设置有连接杆，所述连接杆远离转动板的一端固定有探测组件，中间所述转动板靠近滑槽的一端设置有旋转盘，所述旋转盘远离转动板的一端固定有探测组件。支撑板为控制器、无线收发器的安装提供支撑，支撑台为动力机构、轴支撑板的安装提供位置支撑，转动板从动力机构上获得转动动力并带动探测组件进行垂直方向上的旋转，三组滑槽的中间位置垂直设置有滑动槽，两边的连接杆通过滑动槽穿过滑槽并与探测组件固定，中间的滑槽在中间位置水平设置有方孔，使得固定块可以穿过承载盒，旋转盘一端与固定块连接，另一端与探测组件连接，当固定块伸出承载盒时，旋转盘使探测组件垂直旋转。
作为优选技术方案，所述支撑板上设置有控制器、无线收发器，所述支撑台上从中间往两端依次设置有动力机构、轴支撑板，所述轴支撑板上设置有旋转轴，所述旋转轴上设置有至少三组旋转齿轮，所述动力机构与旋转齿轮转动连接，所述转动板下方与旋转齿轮相对应的位置设置有转动齿轮，所述转动齿轮与旋转齿轮进行齿轮传动，两端所述旋转齿轮的长度为中间旋转齿轮的两倍。控制器与无线收发器电性连接，控制器接收探测组件传递的数据并根据数据建立坐标系，控制器对旋转电机、移动缸、推动缸进行控制，无线收发器从北斗卫星导航系统中获取需要探测的位置信息，并将控制器中建立的坐标数据传输到北斗卫星导航系统中，动力机构为旋转板的转动提供动力，轴支撑板为旋转轴的安装提供支撑，旋转轴为动力机构进行力量传递，旋转齿轮从旋转轴上获得转动动力，旋转齿轮与转动齿轮齿轮传动，两端的旋转齿轮的长度为中间旋转齿轮的两倍，当旋转轴发生纵向移动时，中间旋转齿轮与转动齿轮脱离，两端的旋转齿轮与转动齿轮继续保持齿轮传动。
作为优选技术方案，所述动力机构包括至少两组旋转电机、至少四组轴支撑架，所述支撑台从左往右依次设置有旋转电机、轴支撑架、轴支撑板，所述旋转电机上设置有Ⅰ号斜齿轮，所述轴支撑架上设置有传动轴，所述传动轴的两端设置有Ⅱ号斜齿轮，所述旋转轴上设置有四组Ⅲ号斜齿轮，所述Ⅱ号斜齿轮分别与Ⅰ号斜齿轮、Ⅲ号斜齿轮进行齿轮传动。旋转电机为转动板的转动提供动力，轴支撑架为传动轴提供安装支撑，轴支撑架为旋转电机、旋转轴进行动力传递，Ⅱ号斜齿轮分别与Ⅰ号斜齿轮、Ⅲ号斜齿轮进行齿轮传动，Ⅱ号斜齿轮与Ⅰ号斜齿轮齿轮传动使传动轴获得转动动力，Ⅲ号斜齿轮与另一个的Ⅱ号斜齿轮进行齿轮传动使旋转轴获得转动动力。
作为优选技术方案，所述支撑台上设置有移动缸，所述移动缸位于轴支撑板的一端，移动缸与旋转轴的一端转动连接，移动缸使旋转轴纵向移动。移动缸为旋转轴的纵向移动提供动力，使旋转轴在纵向上发生位置偏移。
作为优选技术方案，三组所述探测组件均包括探测板，所述探测板上设置有至少四组探头，中间所述探测板上设置有至少两组旋转机构， 两组所述旋转机构使两端的探头进行水平旋转，所述承载盒在中间滑槽的中间位置横向设置有Ⅱ号滑槽。探测板为探头的安装提供支撑，探头与控制器电性连接，探头对边坡进行数据采集，并将数据传输到控制器中，旋转机构使探头进行水平旋转，当两端探测板上的探头可以探测到数据，而中间探测板上的探头探测不到数据时，两端的探测板向下移动，中间的探测板先伸出垂直旋转90°，然后收回并位于Ⅱ号滑槽内，然后旋转机构使中间探测板两端的探头进行水平旋转，然后测量边坡裂缝的宽度。
作为优选技术方案，中间所述转动板上从左往右依次设置有推动缸、滑板，所述滑板与推动缸固定，滑板的下方设置有滑轨，滑板通过滑轨实现在转动板上滑动，滑板靠近滑槽的一端设置有固定块，所述固定块靠近滑槽的一端设置有旋转盘，所述旋转盘使中间探测组件垂直旋转。推动缸为中间探测板伸出滑槽提供动力，滑板为固定块的安装提供支撑并为探测板进行动力传递，固定块为旋转盘的安装提供动力，旋转盘为探测板旋转提供动力。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、无人机通过无线收发器从北斗卫星导航系统中获得需要探测的地点信息，探测装置对该地点进行数据探测并建立地点数据坐标系，无线收发器将探测装置建立的坐标系数据上传到北斗卫星导航系统中，及时掌握山体边坡数据，方便对小规模的塌方进行预测。
2、通过探头对边坡数据探测，控制器对数据进行建立坐标系，将不易观察的边坡变形进行数据化显示，方便对小规模的塌方信息进行及时的掌握并防控。
附图说明
图1为本发明一种基于北斗卫星导航的边坡变形放大装置的整体结构示意图；
图2为本发明一种基于北斗卫星导航的边坡变形放大装置的承载盒俯视图；
图3为本发明一种基于北斗卫星导航的边坡变形放大装置的承载盒左视图；
图4为本发明一种基于北斗卫星导航的边坡变形放大装置的支撑台俯视图；
图5为本发明一种基于北斗卫星导航的边坡变形放大装置的承载盒前视图。
附图标号如下：1、无人机；2、承载盒；3、探测装置；4、无线收发器；2-1、支撑板；2-2、滑槽；2-3、支撑台；3-1、转动板； 3-3、控制器；3-4、旋转电机；3-5、轴支撑架；3-6、轴支撑板；3-7、传动轴；3-9、移动缸；3-11、推动缸；3-12、连接杆；3-13、旋转盘；3-14、转动齿轮；3-15、滑板；3-17、固定块；3-21、探测板；3-22、探头；3-23、旋转机构；2-24、Ⅱ号滑槽；3-41、Ⅰ号斜齿轮；3-61、旋转轴；3-62、旋转齿轮；3-63、Ⅲ号斜齿轮；3-71、Ⅱ号斜齿轮。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：如图1-5所示，一种基于北斗卫星导航的边坡变形放大装置，该边坡变形放大装置包括无人机1、承载盒2、探测装置3、无线收发器4，承载盒2通过螺丝固定在无人机1下方，承载盒2上固定有探测装置3以及无线收发器4，探测装置3对边坡进行数据探测，无线收发器4将探测装置探测的数据上传到北斗卫星导航系统。
承载盒2外壁在垂直方向上加工有三组滑槽2-2，承载盒2在中间滑槽2-2的中间位置横向设置有Ⅱ号滑槽2-24， 三组滑槽2-2的中间位置垂直设置有滑动槽，两边的连接杆3-12通过滑动槽穿过滑槽2-2并与探测组件3-2固定，中间的滑槽2-2在中间位置水平设置有方孔，使得固定块3-17可以穿过承载盒2，承载盒2的内部从上至下依次设置有支撑板2-1、转动板3-1、支撑台2-3，支撑板2-1通过螺丝固定在承载盒2内，支撑台2-3通过螺丝固定在承载盒2内。
支撑板2-1上通过螺丝固定有控制器3-3、无线收发器4，支撑台2-3上从中间往两端依次通过螺丝固定有动力机构3-8、轴支撑板3-6，轴支撑板3-6上加工有圆孔，轴支撑板3-6通过圆孔安装有旋转轴3-61，旋转轴3-61上安装有至少三组旋转齿轮3-62，旋转齿轮3-62通过键槽及平键与旋转轴3-61固定，旋转齿轮3-62通过旋转齿轮3-62实现与旋转轴3-61同步转动， 动力机构3-8与旋转齿轮3-62转动连接，转动板3-1下方与旋转齿轮3-62相对应的位置加工有转动齿轮3-14，转动齿轮3-14与旋转齿轮3-62进行齿轮传动，两端旋转齿轮3-62的长度为中间旋转齿轮3-62的两倍，两端的旋转齿轮3-62的长度为中间旋转齿轮3-62的两倍，当旋转轴3-61发生纵向移动时，中间旋转齿轮3-61与转动齿轮3-14脱离，两端的旋转齿轮3-62与转动齿轮3-14继续保持齿轮传动。
支撑板2-1上还通过螺丝固定有电源，控制器3-3、无线收发器4、旋转电机3-4、移动缸3-9以及推动缸3-11、马达、探头3-22、旋转盘3-13等均通过导线与电源电性连接，控制器3-3与无人机1中的控制器电性连接，并向无人机中输送移动信号，旋转电机3-4的型号为180M-35015E-E，移动缸3-9以及推动缸3-11为电动缸，移动缸3-9以及推动缸3-11的型号为OSPE32-STR，控制器3-3的型号为STM32F030R8T6，马达的型号为GA12-N20，旋转盘3-13的型号为Y200RA200。
动力机构3-8包括至少两组旋转电机3-4、至少四组轴支撑架3-5，支撑台2-3从左往右依次通过螺丝固定有旋转电机3-4、轴支撑架3-5、轴支撑板3-6，旋转电机3-4的旋转轴上通过弹簧垫固定有Ⅰ号斜齿轮3-41，Ⅰ号斜齿轮3-41与旋转电机3-4的旋转轴之间设置有平键及键槽，轴支撑架3-5上加工有圆孔，并通过圆孔安装有传动轴3-7，传动轴3-7的两端通过弹簧片固定有Ⅱ号斜齿轮3-71，Ⅱ号斜齿轮3-71与传动轴3-7之间设置有平键及键槽，旋转轴3-61上安装有四组Ⅲ号斜齿轮3-63，期且四组Ⅲ号斜齿轮3-63两两为一组，且每一组均位于三组旋转齿轮3-62两两形成的空间之内，Ⅱ号斜齿轮3-71分别与Ⅰ号斜齿轮3-41、Ⅲ号斜齿轮3-63进行齿轮传动。
支撑台2-3上通过螺丝固定有移动缸3-9，移动缸3-9位于轴支撑板3-6的一端，移动缸3-9的伸缩杆的前端安装有转动块，转动块靠近旋转轴3-61的一端加工有转动槽，旋转轴3-61靠近转动槽的一端加工有转动片，转动片位于转动槽内，移动缸3-9通过转动块与转动片的相互配合实现与旋转轴3-61转动连接，移动缸3-9的伸缩杆伸出时，通过转动块与转动片实现旋转轴3-61纵向移动，伸缩杆伸出时，中间的旋转齿轮3-62与转动齿轮3-14脱离。
探测装置3包括至少三组转动板3-1、至少三组探测组件3-2，转动板3-1转动设置在承载盒2内，探测组件3-2位于在滑槽2-2内，探测组件3-2与转动板3-1的位置一一对应，两边的探测组件3-2与转动板3-1固定，中间的探测组件3-2与转动板3-1转动连接。
转动板3-1的下方加工有转动齿轮3-14，转动板3-1在与转动齿轮3-14接触的端面的中间位置加工有圆孔，并且圆孔内安装有转动轴，转动轴两端设置在承载盒2的内壁上，转动板3-1通过转动轴实现与承载盒2转动连接，两边转动板3-1的上方通过螺丝固定有固定块3-17，固定块3-17靠近滑槽2-2的一侧通过螺丝固定有连接杆3-12，连接杆3-12远离转动板3-1的一端通过螺丝固定有探测组件3-2，中间转动板3-1靠近滑槽2-2的一端通过螺丝固定有旋转盘3-13，旋转盘3-13远离转动板3-1的一端通过螺丝固定有探测组件3-2。
中间转动板3-1上从左往右依次通过螺丝固定有推动缸3-11、滑板3-15，滑板3-15与推动缸3-11的伸缩杆焊接在一起，滑板3-15的下方设置有滑轨3-16，滑轨3-16通过螺丝固定在转动板3-1上，滑板3-15通过滑轨3-16实现在转动板3-1上滑动，滑板3-15靠近滑槽2-2的一端通过螺丝有固定块3-17，固定块3-17靠近滑槽2-2的一端通过螺丝固定有旋转盘3-13，旋转盘3-13使中间探测组件3-2垂直旋转。
三组探测组件3-2均包括探测板3-21，探测板3-21上安装有至少四组探头3-22，中间探测板3-21上安装有至少两组旋转机构3-23， 两组旋转机构3-23使两端的探头3-22进行水平旋转，。
旋转机构3-23包括至少两组马达、至少两组旋转传动轴、至少两组旋转壳，旋转壳的上下两侧通过支柱转动安装在探测板3-21上，上端一组转动壳下方的支柱上通过弹簧垫固定有斜齿轮，下端一组转动壳上方的支柱上通过弹簧垫固定有斜齿轮，探测板3-21的内部两端加工有轴孔，旋转传动轴通过轴孔安装在探测板3-21上，旋转传动轴的两端伸出轴孔并且旋转传动轴的两端通过弹簧垫固定有斜齿轮，上端转动壳的下方（下端转动壳的上方）通过螺丝固定有马达，马达的转动轴上通过弹簧垫固定有斜齿轮，旋转传动轴上的斜齿轮分别与马达、旋转壳上的斜齿轮进行齿轮传动，当马达运转时，通过旋转传动轴将动力传递到旋转壳上，使旋转壳进行水平方向上的旋转。
本发明的工作原理：无线收发器从北斗卫星导航系统中获取需要探测的位置信息，控制器将需要探测的位置信息传输给无人机，无人机移动到相应的位置，无人机通过探头3-22先对边坡进行X轴上的数据采集，形成数据库{X|X1、X2、X3、X4……Xn},然后无人机再次移动到同一垂直平面上，旋转电机3-4开始运转，通过传动轴3-7、旋转轴3-61使探测板3-21顺着滑槽2-2移动到承载盒2的下方，通过探头3-22再次对该探测点进行Y轴上的数据采集，形成数据库{Y|Y1、Y2、Y3、Y4……Yn}，控制器对两组数据库进行坐标建立，形成探测点的坐标系数据，当下次在对该点进行探测时，通过坐标系的数据对比，对小规模的塌方进行预测。
当两端的探测板3-21上的探头3-22可以探测到边坡数据而中间探测板3-21上的探头3-22探测不到数据或者三组探测板3-21上的探头3-22都探测不到数据时，移动缸3-9开始工作使旋转轴3-61发生纵向上的移动，中间的转动齿轮3-14与旋转齿轮3-62脱离，同时旋转轴3-61上两组Ⅲ号斜齿轮3-63中的另一个Ⅲ号斜齿轮3-63与Ⅱ号斜齿轮3-71进行齿轮传动，同时旋转电机3-4开始反转，使两端的探测板3-21向下运动，当两端的探测板3-21移动到一定位置时，推动缸3-11开始工作，通过滑板3-15使滑板3-15前端的固定块3-17以及旋转盘3-13伸出承载盒2，旋转盘3-13工作，使中间的探测板3-21在垂直方向上进行旋转，中间的探测板3-21旋转90°后，探测板3-21在推动缸3-11的带动下进行Ⅱ号滑槽2-24中，同时两组马达同时开始工作，使中间探测板3-21上两端的探头3-22开始旋转，当探头3-22探测到边坡数据时，马达停止工作，控制器3-3通过两组马达转动时形成的夹角α以及探头3-22探测到的数据计算出边坡上的裂缝的宽度。
无线收发器4将控制器3-3计算出的数据传送到北斗卫星导航系统中，方便对边坡变形进行及时的数据掌控及防控。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (8)

1.一种基于北斗卫星导航的边坡变形放大装置，其特征在于：该边坡变形放大装置包括无人机（1）、承载盒（2）、探测装置（3）、无线收发器（4），所述承载盒（2）设置在无人机（1）下方，承载盒（2）上设置有探测装置（3）以及无线收发器（4），所述探测装置（3）对边坡进行数据探测，所述无线收发器（4）将探测装置探测的数据上传到北斗卫星导航系统。
2.根据权利要求1所述的一种基于北斗卫星导航的边坡变形放大装置，其特征在于：所述承载盒（2）外壁设置有至少三组滑槽（2-2），所述探测装置（3）包括至少三组转动板（3-1）、至少三组探测组件（3-2），所述转动板（3-1）设置在承载盒（2）内，所述探测组件（3-2）设置在滑槽（2-2）内，所述探测组件（3-2）与转动板（3-1）的位置一一对应，两边的探测组件（3-2）与转动板（3-1）固定，中间的探测组件（3-2）与转动板（3-1）转动连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于北斗卫星导航的边坡变形放大装置，其特征在于：所述承载盒（2）的从上至下依次设置有支撑板（2-1）、转动板（3-1）、支撑台（2-3），所述转动板（3-1）与承载盒（2）转动连接，两边所述转动板（3-1）靠近滑槽（2-2）的一端设置有连接杆（3-12），所述连接杆（3-12）远离转动板（3-1）的一端固定有探测组件（3-2），中间所述转动板（3-1）靠近滑槽（2-2）的一端设置有旋转盘（3-13），所述旋转盘（3-13）远离转动板（3-1）的一端固定有探测组件（3-2）。
4.根据权利要求3所述的一种基于北斗卫星导航的边坡变形放大装置，其特征在于：所述支撑板（2-1）上设置有控制器（3-3）、无线收发器（4），所述支撑台（2-3）上从中间往两端依次设置有动力机构（3-8）、轴支撑板（3-6），所述轴支撑板（3-6）上设置有旋转轴（3-61），所述旋转轴（3-61）上设置有至少三组旋转齿轮（3-62），所述动力机构（3-8）与旋转齿轮（3-62）转动连接，所述转动板（3-1）下方与旋转齿轮(3-62)相对应的位置设置有转动齿轮（3-14），所述转动齿轮（3-14）与旋转齿轮（3-62）进行齿轮传动，两端所述旋转齿轮（3-62）的长度为中间旋转齿轮（3-62）的两倍。
5.根据权利要求4所述的一种基于北斗卫星导航的边坡变形放大装置，其特征在于：所述动力机构（3-8）包括至少两组旋转电机（3-4）、至少四组轴支撑架（3-5），所述支撑台（2-3）从左往右依次设置有旋转电机（3-4）、轴支撑架（3-5）、轴支撑板（3-6），所述旋转电机（3-4）上设置有Ⅰ号斜齿轮（3-41），所述轴支撑架（3-5）上设置有传动轴（3-7），所述传动轴（3-7）的两端设置有Ⅱ号斜齿轮（3-71），所述旋转轴（3-61）上设置有四组Ⅲ号斜齿轮（3-63），所述Ⅱ号斜齿轮（3-71）分别与Ⅰ号斜齿轮（3-41）、Ⅲ号斜齿轮（3-63）进行齿轮传动。
6.根据权利要求5所述的一种基于北斗卫星导航的边坡变形放大装置，其特征在于：所述支撑台（2-3）上设置有移动缸（3-9），所述移动缸（3-9）位于轴支撑板（3-6）的一端，移动缸（3-9）与旋转轴（3-61）的一端转动连接，移动缸（3-9）使旋转轴（3-61）纵向移动。
7.根据权利要求2所述的一种基于北斗卫星导航的边坡变形放大装置，其特征在于：三组所述探测组件（3-2）均包括探测板（3-21），所述探测板（3-21）上设置有至少四组探头（3-22），中间所述探测板（3-21）上设置有至少两组旋转机构（3-23）， 两组所述旋转机构（3-23）使两端的探头（3-22）进行水平旋转，所述承载盒（2）在中间滑槽（2-2）的中间位置横向设置有Ⅱ号滑槽（2-24）。
8.根据权利要求3所述的一种基于北斗卫星导航的边坡变形放大装置，其特征在于：中间所述转动板（3-1）上从左往右依次设置有推动缸（3-11）、滑板（3-15），所述滑板（3-15）与推动缸（3-11）固定，滑板（3-15）的下方设置有滑轨（3-16），滑板（3-15）通过滑轨（3-16）实现在转动板（3-1）上滑动，滑板（3-15）靠近滑槽（2-2）的一端设置有固定块（3-17），所述固定块（3-17）靠近滑槽（2-2）的一端设置有旋转盘（3-13），所述旋转盘（3-13）使中间探测组件（3-2）垂直旋转。
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