CN111721189A - 探测头、测量器件、探测装置及监测系统 - Google Patents

探测头、测量器件、探测装置及监测系统 Download PDF

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Abstract

本申请的探测头、测量器件、探测装置及监测系统，该探测头包括：探测头本体、能驱动探测头本体运动的驱动部件、及用于采集数据的探测部件；其中，所述探测部件与接入探测头本体中的通信总线通信连接；所述测量器件包括第一传感模块，能采集数据；多个测量器件能活动串联成测量组件且各测量器件的电路部件间通过通信总线级联，测量组件可与探测头组合以能随探测头运动，可用于例如隧道、桥梁、高架、大坝上各位置的土体监测，结构简单且检测效率高，解决现有土体监测的成本高、安装复杂、现场应用性差等问题。

Description

探测头、测量器件、探测装置及监测系统
技术领域
本申请涉及测量与监测技术领域，特别是涉及探测头、测量器件、探测装置及监测系统。
背景技术
随着社会发展，城市建筑越来越密集，由于地层的复杂性及基坑深度的增加，深基坑工程极有可能会产生变形，从而严重影响基坑四周的构筑物、交通干道、市政设施及地下管线的正常使用，研究深基坑的变形机理就显得格外重要。
目前已经开始对隧道、桥梁、高架、大坝等重要建筑进行局部检测，也开始对山体、河道等进行安全监测；目前的监测通常是修建完成后才开要侧重建筑结构面上检测，例如建筑结构变形等；当在发生重要建筑结构变形时，经常靠模型与经验进行分析解释，设法解释号表面发生的现象，然后采取补救措施；对于影响建筑安全的土体内部要素，如土压、土体蠕动方向、土体内部位移等缺乏有效的监测方法，没有土体变化的直接检测，就无法确定或找出变形深层次内因，没有从在根本上解决问题。
目前对土体内部运动的监测，基本上是依赖人工检测，人工检测方法存在几个缺点：(1)存在较大误差,前后数据连续性及可比性差，数据稳定性难以保证，尤其在恶劣天气与环境下；(2)监测点不可能全面覆盖，尤其对需要监测的局部地区和关心的监测点，监测难度高，监测数据实时性差；(3)工作量大，耗费人力物力；(4)测试数据量少，难以全面评估土体健康状况；。
如何完成关键点的土体监测，目前是一个难题，目前是将多种分散通过将智能仪器、设备和传感器安装在监测区域，采用多种手段完成多个参数的测量，集中度低，要求的安装条件高。
例如土体位移测量通常采用滑动测斜仪，需要提前埋设测量孔，人工测量；土体压力埋设土压传感器，土体压力传感器的受力方向和具体位置难以控制；土体的振动需要埋设专门的振动传感器。所有埋设传感器都面临供电管理，数据采集和电缆保护等问题。
现有技术在实现土体变形精确自动监测时存在成本高、安装复杂、现场应用性差等问题，用户面临“检不出、检不准、检得慢、检不起”的难题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本申请的目的在于提供探测头、测量器件、探测装置及监测系统，用于解决现有技术中的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本申请提供一种探测头，包括：探测头本体；驱动部件，设于所述探测头本体中，用于驱动所述探测头本体运动；其中，所述驱动部件用于与接入探测头本体中的驱动管线连接；探测部件，设于所述探测头本体中，用于采集数据；其中，所述探测部件用于与接入探测头本体中的信号传输线路连接，以传输所获取的采集数据。
于一实施例中，所述探测头按探测功能不同分为多种探测类型，不同探测类型的探测头所具备的探测部件不同。
于一实施例中，所述多种探测类型包括：摄像型、测量型、及雷达型中的任意多种：其中，摄像型的探测头的探测部件包括图像采集器；测量型的探测头的探测部件包括一或多个压力传感器；雷达型的探测头的探测部件包括超声波或雷达探测器。
于一实施例中，所述信号传输线路还用于作为探测部件的供电线路。
于一实施例中，所述驱动部件的驱动方式包括：电动、气动及液动中的任意一或多种；所述驱动管线包括：电缆、气管及液管中的任意一或多种。
为实现上述目的及其他相关目的，本申请提供一种测量器件，包括：测量器件本体、及设于测量器件本体内的电路部件；所述电路部件包括：第一传感模块，其包括：第一传感部件，用于采集运动数据及地磁数据；第一处理部件，电性连接所述第一传感部件，用于根据采集的所述运动数据及地磁数据获得所述测量器件的姿态信息，并根据所述姿态信息生成所在探测点的采集数据；第一通信接口，电性连接所述第一处理部件，并与接入的通信总线通信，以发送所述采集数据；或者，接收用于触发获取采集数据动作的第一采集指令并传递至所述第一处理部件；其中，所述测量器件本体内设有用于布设所述的探测头所使用的所述驱动管线、通信总线、及所述通信总线的多个管线区域。
于一实施例中，所述第一传感部件包括：至少两个加速度传感器、及至少一个地磁传感器；所述运动数据包括：所述至少两个加速度传感器采集的每组加速度数据；所述第一处理部件，用于根据每组加速度数据计算获得测量器件的倾斜角度数据和所在位置的振动数据，以及根据每组地磁数据计算获得所述测量器件的方向数据，并以所述倾斜角度数据、振动数据及方向数据作为所述采集数据，并以所述倾斜角度数据、土体振动数据及方向数据作为所述采集数据。
于一实施例中，所述驱动管线包括：电缆、气管及液管中的任意一或多种；其中，电缆使用第一管线区域，气管及液管使用第二管线区域；所述电路部件的设置区域位于所述第一管线区域和第二管线区域之间，所述电路部件的设置区域作为所述通信总线使用的第三管线区域。
于一实施例中，所述通信总线还用于作为所述电路部件的供电线路。
于一实施例中，所述第一传感部件还包括：至少一个温度传感器，用于检测温度数据。
于一实施例中，所述温度数据还用于供计算补偿因温度变化产生的所述采集数据的误差。
于一实施例中，所述电路部件包括：第二传感模块；所述第二传感模块包括：第二处理部件，与所述探测部件通过信号传输线路电性连接，用于获取来自探测部件的采集数据；第二通信接口，与所述第二处理部件电性连接，用于与所述通信总线通信，以发送来自探测部件的采集数据；或者，接收用于触发获取采集数据动作的第二采集指令并传递至所述第二处理部件。
为实现上述目的及其他相关目的，本申请提供一种探测装置，包括：多个所述的测量器件，能相对运动地逐个端端相连形成测量组件；所述的探测头，安装于位于所述测量组件一端的测量器件的端部；其中，各测量器件中的电路部件间通过所述通信总线级联，并通过所述通信总线通信连接所述探测头的探测部件。
于一实施例中，相邻测量器件中用于布设相同线路的管线区域间连通，以用于穿设所述探测头的驱动管线、及通信总线。
于一实施例中，所述测量器件间的连接结构为铰接。
为实现上述目的及其他相关目的，本申请提供一种监测系统，包括：多个所述的探测装置，分布于不同的探测点；多个数据采集终端，分布于各探测点，且分别与所在探测点的探测装置通信连接，以从探测装置获取采集数据；各所述数据采集终端，还用于通过无线通信方式接入通信网络来与服务终端和/或监控终端通信，以发送获取的所述采集数据，以供服务终端和/或监控终端生成对应各探测点的监测结果；或者，接收用于触发所述探测装置获取采集数据的采集指令并传递至各探测装置。
于一实施例中，所述数据采集终端包括：地理位置模块和/或时钟模块，用于获取所述数据采集终端所在的地理位置和/或时间数据；所述数据采集终端，还用于将所在地理位置和/或时间数据关联于所述采集数据后对外发送。
如上所述，本申请的探测头、测量器件、探测装置及监测系统，该探测头包括：探测头本体、能驱动探测头本体运动的驱动部件、及用于采集数据的探测部件；其中，所述探测部件与接入探测头本体中的通信总线通信连接；所述测量器件包括第一传感模块，能采集数据；多个测量器件能活动串联成测量组件且各测量器件的电路部件间通过通信总线级联，测量组件可与探测头组合以能随探测头运动，可用于例如隧道、桥梁、高架、大坝上所在位置的土体监测，结构简单且检测效率高，解决现有土体监测的成本高、安装复杂、现场应用性差等问题。
附图说明
图1显示为本申请实施例中的探测头的结构示意图。
图2A显示为本申请实施例中摄像型的探测头的结构示意图。
图2B显示为本申请实施例中测量型的探测头的结构示意图。
图2C显示为本申请实施例中雷达型的探测头的结构示意图。
图3显示为本申请实施例中测量器件的结构示意图。
图4显示为本申请实施例中第一传感模块的电路模块示意图。
图5显示为本申请实施例中第一传感模块的具体电路结构示意图。
图6显示为本申请实施例中第二传感模块的电路模块示意图。
图7显示为本申请实施例中第二传感模块的具体电路结构示意图。
图8显示为本申请实施例中测量器件本体的截面示意图。
图9显示为本申请实施例中探测装置的结构示意图。
图10显示为本申请实施例中监测系统的结构示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本申请的基本构想，遂图式中仅显示与本申请中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
鉴于现有技术中土体的人工监测存在的各种弊端，本申请实施例中提供实现土体自动监测的设备及系统，能集成多种传感器以实现智慧检测，能深入土体进行测量；并且，设备中包括带有动力装置的探测头，能够在土体内部进行一定距离和方向的运动，令检测更加灵活。
需说明的是，本申请文件中所称的“本体”指的是一装置的主体部分，可以仅包含壳体，也可以包含壳体及壳体内一些未被提及的部件等。
如图1所示，展示本申请实施例中探测头1的结构示意图。
所述探测头1包括：探测头本体11、驱动部件12及探测部件13。
所述探测头1可以安装在土体探测的装置上而一并置于土下。为减小所述探测头1在土体中运动时受到的阻力，所述探测头本体11的形状优选呈锥形。
所述驱动部件12，用于设于所述探测头本体11中，用于驱动所述探测头本体11运动。
其中，所述驱动部件12用于与接入探测头本体11中的驱动管线连接以获得动力；在一些可能的实施例中，所述驱动部件12的驱动方式包括：电动、气动及液动中的任意一或多种，所述驱动部件12可以包括电机以实现电驱动，所述驱动部件12可以包括气缸以实现气压驱动，所述驱动部件12可以包括液压缸以实现液压驱动；相应的，所述驱动管线包括：电缆、气管及液管中的任意一或多种，以对驱动部件12输送电力、气体或液体。
驱动部件12将电能、气压或液压转化为机械能驱动所述探测头本体11运动。
所述探测部件13，可以由一或多种传感器实现，用于采集环境数据，例如，土体的土压、图像数据等等；所述探测部件13与接入所述探测头本体11的信号传输线路14通信连接，以至少将采集数据对外传送。
在一些可能的实施例中，所述信号传输线路14较佳地是和驱动管线15间电和气、液间分离、以及强电和弱电之间分离的走线方式，以避免干扰。具体的，信号传输线路14、供电用途的电缆151、及驱动管线15中的液管152和气管153间通过相互分离(优选是隔离)的管线区域进入该探测头1中。举例来说，电缆从一个管线区域进入，而气管和液管从另一各管线区域进入，信号传输线路14从再一个管线区域进入。
所述探测头1按探测功能不同分为多种探测类型，不同探测类型的探测头1所具备的探测部件13不同，所述探测类型包括：摄像型、测量型、及雷达型等，而探测头1中的探测部件13可以包含对应其探测类型的传感器，例如图像采集器(如相机、摄像机)、压力传感器(如土压、水压传感器)、雷达部件(例如超声波雷达、太赫兹雷达)等等。
在一实施例中，摄像型的探测头1所使用的图像采集器具备光传输接口，而直接连接于接入该探测头1中的光纤16，以高速传输所采集的图像数据；可选的，所述光纤16可与所述供电用途的电缆151位于同一管线区域中。
如图2A至图2C所示，展示实施例中不同探测类型的探测头的结构示意图。
如图2A所示，展示一实施例中摄像型的探测头2a的结构示意图。在本实施例中，其探测头本体21a中的探测部件包括图像采集器(如相机、摄像机)，用于采集土体的图像数据，以观察土体的结构。
如图2B所示，展示一实施例中测量型的探测头2b的结构示意图。在本实施例中，其探测头本体中21b的探测部件包括：在一或多个位置设置的压力传感器211b，以测量一或多个方向的土体压力数据，以实现土体静力初探。
如图2C所示，展示一实施例中雷达型的探测头2c的结构示意图。在本实施例中，其探测头本体21c中的探测部件包括：超声波传感器或太赫兹雷达，以获取土体的雷达成像数据，以实现土层截面扫描。
上述实施例中的多种传输类型的探测头2a、2b、2c可以作为配件，以在需要执行对应类型的采集数据的获取时选取并安装使用。
如图3所示，展示本申请实施例中测量器件3的结构示意图。
所述测量器件3可用于置入土体中进行数据采集。
在一些实施例中，所述测量器件3可以与前述实施例中的探测头组合使用。
所述测量器件3包括：测量器件本体31、及设于测量器件本体31内的电路部件32。
如图3所示，在本实施例中，所述测量器件本体31呈内部中空的杆状，其内部的容纳空间可供固定设置所述电路部件32；在一些实施例中，所述电路部件32可以由一或多个PCB电路板所搭载的电路实现。
所述电路部件包括第一传感模块321，所述第一传感模块321用于采集数据，并且所述第一传感模块321还与接入所述测量器件3的通信总线33通信连接。
在一些可能的实施例中，可选的，通信总线33可以为RS485或CAN等通信总线，既可以通信传输又可以供电。当然，在其它实施例中，也可以采用电缆作为通信总线33，并利用电力线通信(PLC)实现供电及通信。
如图4所示，展示实施例中所述第一传感模块的电路模块示意图。
在本实施例中，所述第一传感模块4包括：第一传感部件41、第一处理部件42及第一通信接口43。
所述第一传感部件41，用于采集运动数据及地磁数据。具体的，所述第一传感部件41可以包括：至少两个加速度传感器411、及至少一个地磁传感器412；所述运动数据包括：所述至少两个加速度传感器411采集的每组加速度数据。
可选的，所述加速度传感器411和地磁传感器412可以是多轴MEMS传感器，例如三轴MEMS加速度传感器和三轴MEMS地磁传感器。
所述第一处理部件42，电性连接所述第一传感部件41，用于根据采集的所述运动数据及地磁数据获得所述测量器件的姿态信息，并根据所述姿态信息生成所在探测点的采集数据。
可选的，在一实施例中，所述加速度传感器411和第一处理部件42之间可以通过SPI接口电性连接，所述地磁传感器412和第一处理部件42之间可以通过I2C接口电性连接。当然，此连接接口、协议仅为举例，可以根据实际需求加以变化，并非以此实施例为限。
在一实施例中，所述姿态信息包括：测量器件本体的倾斜角度数据、方向数据等等；而且，根据所述倾斜角度数据的变化，还能计算得到土体的振动数据，所述倾斜角度数据、土体振动数据及方向数据作为所述测量器件的采集数据。
需说明的是，所述倾斜角度数据可以反映测量器件倾斜角度，根据相同探测点的同一测量器件的多次倾斜角度数据的比较得到角度变化数据，就能反映出其所在的土体的水平位移情况。
在一实施例中，所述第一处理部件42可以通过一或多个处理器实现，例如CPU、MCU、SOC、FPGA、CPLD、PLC、DSP或其它本地/网络处理电路实现，通过运行所耦接的存储器(如ROM、RAM等)中装载的计算机程序来实现运算处理的功能。
所述第一通信接口43，电性连接所述第一处理部件42，并与接入的所述通信总线33通信，以发送所述采集数据；或者，接收用于触发获取采集数据动作的第一采集指令并传递至所述第一处理部件42。
在一实施例中，在所述通信总线33为RS485通信总线的情况下，所述第一通信接口43可例如为RS485接口。
在一实施例中，所述第一传感部件41还可包括温度传感器413，用于采集温度数据。所述温度数据也可作为采集数据发送，以反映土体温度。
另外可选的，由于温度变化会引起传感器采集数据的误差，例如所述加速度数据的误差；因此，所述第一处理部件42还可以根据该温度数据进行如加速度数据、地磁数据的误差补偿计算，再根据补偿后的数据进行所述倾斜角度数据、土体振动数据及方向数据的计算。
如图5所示，展示实施例中所述第一传感模块的具体电路结构示意图。
如图所示，在本实施例中，所述第一处理部件可通过一处理器M3实现，第一传感部件包括两个加速度传感器J1、J2和两个地磁传感器D1、D2，D1和D2通过SPI接口连接M3，D1和D2通过I2C接口连接M3，所述第一通信接口包括接口电路L1和接口保护电路B1，L1通过UART接口连接M3，并通过B1连接至外部(如所述通信总线)，以传输数据；并且，第一传感模块从外部获取5V供电(如从通信总线获取供电)，并通过3.3V LDO转换为3.3V电压输出给L1、M3、J1和J2供电，再通过DC-DC电路稳压为5V后再经过一3.3V LDO转换为3.3V电压给地磁传感器D1、D2供电。
所述测量器件还可与所述探测头组合使用，所述电路部件32还包括：第二传感模块322，其用于与安装到它上的探测头的探测部件通过所述通信总线33连接，以获得来自探测部件的采集数据。
如图6所示，展示实施例中所述第二传感模块的电路模块示意图。
所述第二传感模块6包括：第二处理部件62及第二通信接口63。
所述第二处理部件62，供通过所述信号传输线路与所述探测头中的探测部件61电性连接，用于对所接收的模拟格式的传感信号进行AD转换，以获取来自探测部件61的采集数据。在一实施例中，所述第二处理部件62可以通过一或多个处理器实现，例如CPU、MCU、SOC、FPGA、CPLD、PLC、DSP或其它本地/网络处理电路实现，通过运行所耦接的存储器(如ROM、RAM等)中装载的计算机程序来实现运算处理的功能；所述信号传输线路14可以是
所述第二通信接口63，与所述第二处理部件62电性连接，用于与所述通信总线33通信，以发送来自探测部件61的采集数据；或者，接收用于触发获取采集数据动作的第二采集指令并传递至所述第二处理部件62，以触发第二处理部件62从探测部件61获取采集数据的动作。在一实施例中，所述第二通信接口63与通信总线33基于相同通信协议，例如RS485、CAN等。
可选的，所述第二传感模块6还可以从所述通信总线33获得供电。
需特别说明的是，在上述实施例中，第一传感模块和第二传感模块可以在接收到外部发来的采集指令时才执行采集动作，而在未收到采集指令时可以处于低功耗的休眠状态，从而能提升测量器件的工作时间。
如图7所示，展示实施例中所述第二传感模块的具体电路结构示意图。
如图所示，所述第二处理部件包括处理器M4，通信总线为RS485通信总线，M4的通信接口为RS485接口而与所述通信总线连接；所述通信总线还向所述第二处理部件提供供电；具体的，RS485通信总线的供电经3.3V LDO转换为3.3V电压供给M4，并且，RS485通信总线的供电还经5V LDO转换为5V电压供给M4作为模拟采样参考电压；N个模拟信号传感器(即来自探测部件，N为自然数)的N路模拟传感输出信号经信号传输线路传送至M4，信号传输线路中设有信号处理电路，该信号处理电路包括依次连接的前置放大电路、低通滤波电路及程控电路。
请与图3一并参阅图8，图8展示为实施例中所述测量器件本体的截面示意图。
所述测量器件本体8内设有用于布设所述的探测头所使用的所述驱动管线、通信总线、及其电路部件使用的所述通信总线的多个管线区域。
所述多个管线区域包括第一管线区域81、第二管线区域82及第三管线区域83。
在本实施例中，驱动管线中的电缆(还可有用于图像采集器的光纤)使用第一管线区域81；气管及液管使用第二管线区域82，所述电路部件的设置区域位于所述第一管线区域81和第二管线区域82之间，也同时作为所述通信总线33使用的第三管线区域83。
本实施例的走线结构，实现液、气管道、供电线路、及通信线路的分离。
如图9所示，展示实施例中探测装置的结构示意图。
在本实施例中，所述探测装置9由测量组件及探测头91组合而成。其中，所述所述测量组件由多个所述测量器件92能相对运动地端端相连而形成，所述探测头91安装于位于所述测量组件一端的测量器件92的端部。
在一些实施例中，每个所述测量器件92的端部设有开孔，相邻的测量器件92端部间的开孔相叠，通过包括圆柱形的轴部93的连接销94穿过该开孔并固定，使得相邻测量器件92之间能相对转动地连接，且该转动是受限于其所围绕转动的轴部93，因此，各相邻测量器件92只能在一个自由度上(例如上、下方向)活动。
可选的，所述测量器件92和探测头91之间也可以采用相似的结构连接，以令探测头可相对测量器件92转动。
可选的，所述开孔的宽度可与该轴部的直径配合，而开孔的长度可大于该轴部的直径，以能进行一定的延展距离的调节。
可以理解的是，由图示的一串探测器件92连接形成的测量组件，可在重力作用下在该自由度上伸展；而通过不同数量的测量器件构成的测量组件，可以到达土体的不同深度，以满足对不同深度土体的检测需求。
并且，各所述测量器件92之间的电路部件95间通过该通信总线96级联；可选的，对于例如RS485通信总线、CAN总线等兼具供电和通信能力的通信总线96来讲，各所述测量器件92的电路部件96还能从其获得供电。
在本实施例中，所述探测头91安装在位于测量组件一端的测量器件92的端部；在实际应用中，所述探测头91即安装在最下端的测量器件92的下端部，所述探测头91的运动可以带动测量组件随之运动一定距离，以采集同一探测点土体中不同位置的数据。
在本实施例中，相邻测量器件92的第一管线区域间相连通以供穿设驱动管线中的电缆96，还可以包含光纤型的图像采集器所使用的光纤；相邻测量器件92的第二管线区域间相连通以供穿设驱动管线中的气管98、液管99(如水管、油管)等中的一或多种；相邻测量器件92的电路部件95的设置区域(即第三管线区域)间相互连通以供穿设所述通信总线97。
所述通信总线95及驱动管线96穿过所述测量组件92内部而连接至所述探测头91；由于所述通信总线95、通信总线97及驱动管线96均在测量组件92内部布设，因此受到测量组件92的外壳保护，而能提升工作稳定性，延长工作寿命。
如图10所示，展示实施例中监测系统的结构示意图。
所述监测系统包括：多个所述探测装置101、及多个数据采集终端102。
各所述探测装置101，分布于各探测点。其中，所述探测点可以是在例如隧道、桥梁、高架、大坝上选取的，而探测装置101可埋入探测点的土体中，以采集数据。
各所述数据采集终端102，也分布于各探测点，并与所在探测点的探测装置101通过通信总线、通信总线通信连接。具体的，各数据采集终端102，通过通信总线通信连接该探测装置101中的探测头的探测部件，并通过通信总线通信连接探测装置101中的各测量组件的电路部件，以获取它们的采集数据。
各所述数据采集终端102，还可以用于通过无线通信方式接入通信网络105来与服务终端103和/或监控终端104通信，以发送获取的所述采集数据，以供服务终端103和/或监控终端104生成对应各探测点的监测结果；或者，接收用于触发所述探测装置101获取采集数据的采集指令并传递至各探测装置101。
在一些实施例中，所述通信网络105例如为局域网(例如内联网)、广域网(例如因特网)、蜂窝网络或其某些组合，并且能够包括任何数目的有线或无线链接。一个或多个网络还能够包括在一系统中一个或多个部件之间的直接连接。通常，使用各种各样的通信协议(例如TCP/IP、HTTP、SMTP、FTP)、编码或格式(例如HTML、XML)和/或保护方案(例如VPN、安全HTTP、SSL)经由任何类型的有线和/或无线连接能够承载一个或多个网络上的通信。
在一些实施例中，所述服务终端103例如为服务器/服务器组，包括例如数据库服务器、数据接收服务器、IIS服务器等，所述服务终端103也可以由分布式网络中的多个网络设备间协作处理实现；所述监控终端104例如为电脑、笔记本电脑、智能手机、及平板电脑中的一或多种。
所述数据采集终端102包括：地理位置模块和/或时钟模块，用于获取所述数据采集终端102所在的地理位置和/或时间数据；所述数据采集终端102，还用于将所在地理位置和/或时间数据关联于所述采集数据后对外发送。
在一实施例中，所述地理位置模块可以是GNSS电路实现，利用该地理位置数据完成对探测点的定位，并可通过GNSS授时或通信网络105授时令时钟模块进行计时，以供获取准确的时钟数据，用于关联采集数据，从而实现服务终端103和/或监控终端104对多个探测点的同步监测。
在一实施例中，服务终端103也可以同步发送采集指令至各探测装置101，以控制实现多个探测点的同步监测。
举例来说，每次监测的监测过程可以包括：服务终端103和/或监控终端104通过通信网络105传送本次的采集指令至指定探测点的数据采集终端102，令所述数据采集终端102通知其所通信连接的探测装置101执行数据采集动作；探测装置101中的各测量器件、探测头接收到采集指令后，执行获取数据采集动作，并将采集数据汇总到通信连接的数据采集终端102，数据采集终端102再将该些采集数据通过通信网络105传送给服务终端103和/或监控终端104，服务终端103和/或监控终端104接收到该些采集数据后进行土体情况分析，得到土体的水平位移情况、土体振动情况、温度情况、土体结构情况等。
综上所述，本申请的探测头、测量器件、探测装置及监测系统，该探测头包括：探测头本体、能驱动探测头本体运动的驱动部件、及用于采集数据的探测部件；其中，所述探测部件与接入探测头本体中的通信总线通信连接；所述测量器件包括第一传感模块，能采集数据；多个测量器件能活动串联成测量组件且各测量器件的电路部件间通过通信总线级联，测量组件可与探测头组合以能随探测头运动，可用于例如隧道、桥梁、高架、大坝上所在位置的土体监测，结构简单且检测效率高，解决现有土体监测的成本高、安装复杂、现场应用性差等问题。
本申请有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本申请的原理及其功效，而非用于限制本申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本申请的权利要求所涵盖。

Claims (17)

1.一种探测头，其特征在于，包括：
探测头本体；
驱动部件，设于所述探测头本体中，用于驱动所述探测头本体运动；其中，所述驱动部件用于与接入探测头本体中的驱动管线连接；
探测部件，设于所述探测头本体中，用于采集数据；其中，所述探测部件用于与接入探测头本体中的信号传输线路连接，以传输所获取的采集数据。
2.根据权利要求1所述的探测头，其特征在于，所述探测头按探测功能不同分为多种探测类型，不同探测类型的探测头所具备的探测部件不同。
3.根据权利要求2所述的探测头，其特征在于，所述多种探测类型包括：摄像型、测量型、及雷达型中的任意多种：其中，摄像型的探测头的探测部件包括图像采集器；测量型的探测头的探测部件包括一或多个压力传感器；雷达型的探测头的探测部件包括超声波或雷达探测器。
4.根据权利要求1所述的探测头，其特征在于，所述信号传输线路还用于作为探测部件的供电线路。
5.根据权利要求1所述的探测头，其特征在于，所述驱动部件的驱动方式包括：电动、气动及液动中的任意一或多种；所述驱动管线包括：电缆、气管及液管中的任意一或多种。
6.一种测量器件，其特征在于，包括：
测量器件本体、及设于测量器件本体内的电路部件；
所述电路部件包括：
第一传感模块，其包括：
第一传感部件，用于采集运动数据及地磁数据；
第一处理部件，电性连接所述第一传感部件，用于根据采集的所述运动数据及地磁数据获得所述测量器件的姿态信息，并根据所述姿态信息生成所在探测点的采集数据；
第一通信接口，电性连接所述第一处理部件，并与接入的通信总线通信，以发送所述采集数据；或者，接收用于触发获取采集数据动作的第一采集指令并传递至所述第一处理部件；
其中，所述测量器件本体内设有用于布设如权利要求1至5中任一项所述的探测头所使用的所述驱动管线、及所述通信总线的多个管线区域。
7.根据权利要求6所述的测量器件，其特征在于，所述第一传感部件包括：至少两个加速度传感器、及至少一个地磁传感器；所述运动数据包括：所述至少两个加速度传感器采集的每组加速度数据；
所述第一处理部件，用于根据每组加速度数据计算获得测量器件的倾斜角度数据和所在位置的振动数据，以及根据每组地磁数据计算获得所述测量器件的方向数据，并以所述倾斜角度数据、振动数据及方向数据作为所述采集数据，并以所述倾斜角度数据、土体振动数据及方向数据作为所述采集数据。
8.根据权利要求6所述的测量器件，其特征在于，所述驱动管线包括：电缆、气管及液管中的任意一或多种；其中，电缆使用第一管线区域，气管及液管使用第二管线区域；所述电路部件的设置区域位于所述第一管线区域和第二管线区域之间，所述电路部件的设置区域作为所述通信总线使用的第三管线区域。
9.根据权利要求6所述的测量器件，其特征在于，所述通信总线还用于作为所述电路部件的供电线路。
10.根据权利要求6所述的测量器件，其特征在于，所述第一传感部件还包括：至少一个温度传感器，用于检测温度数据。
11.根据权利要求10所述的测量器件，其特征在于，所述温度数据还用于供计算补偿因温度变化产生的所述采集数据的误差。
12.根据权利要求6所述的测量器件，其特征在于，所述电路部件包括：第二传感模块；
所述第二传感模块包括：
第二处理部件，与所述探测部件通过信号传输线路电性连接，用于获取来自探测部件的采集数据；
第二通信接口，与所述第二处理部件电性连接，用于与所述通信总线通信，以发送来自探测部件的采集数据；或者，接收用于触发获取采集数据动作的第二采集指令并传递至所述第二处理部件。
13.一种探测装置，其特征在于，包括：
多个如权利要求6至12中任一项所述的测量器件，能相对运动地逐个端端相连形成测量组件；
如权利要求1至5中任一项所述的探测头，安装于位于所述测量组件一端的测量器件的端部；
其中，各测量器件中的电路部件间通过所述通信总线级联，并通过所述通信总线通信连接所述探测头的探测部件。
14.根据权利要求13所述的探测装置，其特征在于，其中，相邻测量器件中用于布设相同线路的管线区域间连通，以用于穿设所述探测头的驱动管线、及通信总线。
15.根据权利要求13所述的探测装置，其特征在于，所述测量器件间的连接结构为铰接。
16.一种监测系统，其特征在于，包括：
多个如权利要求13至15中任一项所述的探测装置，分布于不同的探测点；
多个数据采集终端，分布于各探测点，且分别与所在探测点的探测装置通信连接，以从探测装置获取采集数据；
各所述数据采集终端，还用于通过无线通信方式接入通信网络来与服务终端和/或监控终端通信，以发送获取的所述采集数据，以供服务终端和/或监控终端生成对应各探测点的监测结果；或者，接收用于触发所述探测装置获取采集数据的采集指令并传递至各探测装置。
17.根据权利要求16所述的监测系统，其特征在于，所述数据采集终端包括：地理位置模块和/或时钟模块，用于获取所述数据采集终端所在的地理位置和/或时间数据；所述数据采集终端，还用于将所在地理位置和/或时间数据关联于所述采集数据后对外发送。
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