CN113701715A - 一种全自动深基坑测斜车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及了一种全自动深基坑测斜车，包括搭载车体、实情感知模块、数据处理模块、路径规划模块、控制模块、测量模块、数据采集与传输模块；搭载车体包括车架、车轮；车架下部设有车轮，上部设有与数据处理模块相连的实情感知模块，数据处理模块与路径规划模块相连，控制模块与测量模块、数据采集与传输模块依次相连，路径规划模块还与控制模块相连接。本发明中采用实情感知模块+数据处理模块+路径规划模块进行自动导航，智能且准确，采用控制模块+测量模块实现自动测量，降低了劳动强度，提高了测量精度，采用数据采集与传输模块实时传输监测数据，并可被控制中心远程控制进行重复测量，提高了数据准确性。

Description

一种全自动深基坑测斜车
技术领域
本发明涉及测斜仪器领域，尤其涉及一种全自动深基坑测斜车。
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。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，数据准确性差，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。
因此，现如今缺少一种可实现无人监测，降低工人的劳动强度，提高监测精度和效率的全自动测斜车。
发明内容
本发明的目的在于提供一种全自动深基坑测斜车，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：
一种全自动深基坑测斜车，其特征在于，包括搭载车体、实情感知模块、数据处理模块、路径规划模块、控制模块、测量模块、数据采集与传输模块；所述搭载车体包括车架、车轮；所述车架下部设有车轮，上部设有与数据处理模块相连的实情感知模块，所述数据处理模块与路径规划模块相连，所述控制模块与测量模块、数据采集与传输模块依次相连，所述路径规划模块还与控制模块相连接。
优选的，所述实情感知模块包括毫米波雷达与GPS定位系统，把行进路线上的障碍信息转换为载波信号传输给数据处理模块；所述数据处理模块接受载波信号，经过算法计算，把规避障碍的最佳计算结果传输给路径规划模块；所述路径规划模块接受数据处理模块所传输的计算结果，若能生成最新行驶路线，则按照生成的路线到达指定地点，若不能生成最新路线则通过所述的数据采集与传输模块，把信号传输给控制中心，由控制中心控制到达指定地点。
优选的，所述控制模块包括S7-300PLC与STC15F2K56S2单片机。
优选的，所述测量模块包括伺服电机、绕线盘、竖板、滚动辊、滚筒、半圆凹槽、方形塑料环、测斜缆线、定滑轮、滑轮支架、测斜探头、颜色传感器、色标电眼传感器，所述绕线盘安装在车架上，与测斜探头之间设有测斜缆线，所述测斜缆线盘绕在绕线盘上，所述绕线盘靠近测斜探头一侧设有定滑轮，所述定滑轮与滑轮支架相连，所述滑轮支架安装在车架后上部，所述竖板安装在车架上，所述滚动辊通过滚筒与竖板相连，所述绕线盘的一侧设有伺服电机。
优选的，所述滚动辊的中间部位设有半圆凹槽，所述测斜缆线卡在所述半圆凹槽中，且半圆凹槽的直径为测斜缆线宽度的2倍。
优选的，所述测斜缆线从靠近测斜探头一端起，每隔0.5米设置一个方形塑料环，所述方形塑料环彼此之间颜色不同。
优选的，所述车架底部设有2个色标电眼传感器，车架后下部设有一个颜色传感器。
优选的，所述数据采集与传输模块包括RTU。
本发明的优点在于：
（1）集智能导航、自动监测与数据传输于一体的全自动测斜车，有利于提高监测工作的效率和精度。
（2）通过运用毫米波雷达与GPS定位系统能实时获取现场情况及准确定位，提高全自动测斜车的行驶精度与准度。
（3）通过S7-300PLC和STC15F2K56S2单片机分别控制各传感器的运行，提高全自动测斜车的控制精度与测量精度，使各模块工作更加协调。
（4）通过伺服电机控制绕线盘的转动及滚动辊与定滑轮的相互配合传送测斜缆线，以提高测量的精度。
（5）半圆凹槽的设计有利于测斜缆线收放时的固定，提高收放测斜缆线的稳定性。
（6）颜色不同的方形塑料环便于颜色传感器的识别，提高监测数据的准确性。
（7）色标电眼传感器精度较高，可以使全自动测斜车准确定位，而颜色传感器可以准确检测到测斜线缆上的色标，使测斜探头每移动0.5米，实现一次测量。
（8）RTU作为无线传输模块，可便捷的把监测数据实时传输到控制中心，也可被控制中心远程控制，对监测地点进行反复测量，提高了数据的准确性。
附图说明
图1为发明的工作流程图。
图2为本发明的内部结构图。
图3为本发明的正视图。
图4为本发明的监测点周围布置图。
图5为本发明控制模块内部结构图。
图6为本发明数据采集与传输模块内部结构图。
附图标记
1搭载车体，101车架，102车轮，2实情感知模块，201毫米波雷达，202GPS定位系统，3数据处理模块，4路径规划模块，5控制模块，501 S7-300PLC,502 STC15F2K56S2单片机，6测量模块，601伺服电机，602绕线盘，603竖板，604滚动辊，605滚筒，606半圆凹槽，607方形塑料环，608测斜缆线，609定滑轮，610滑轮支架，611测斜探头，612颜色传感器，613色标电眼传感器，7数据采集与传输模块，701RTU，8步进电机，9颜色孔，10测斜口。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图，对本发明进行具体的说明。
如图1至图6所示，一种全自动深基坑测斜车，其特征在于，包括搭载车体1、实情感知模块2、数据处理模块3、路径规划模块4、控制模块5、测量模块6、数据采集与传输模块7；所述搭载车体1包括车架101、车轮102；所述车架101下部设有车轮102，上部设有与数据处理模块3相连的实情感知模块2，所述数据处理模块3与路径规划模块4相连，所述控制模块5与测量模块6、数据采集与传输模块7依次相连，所述路径规划模块4还与控制模块5相连接。
优选的，所述实情感知模块2包括毫米波雷达201与GPS定位系统202，把行进路线上的障碍信息转换为载波信号传输给数据处理模块3；所述数据处理模块3接受载波信号，经过算法计算，把规避障碍的最佳计算结果传输给路径规划模块4；所述路径规划模块4接受数据处理模块3所传输的计算结果，若能生成最新行驶路线，则按照生成的路线到达指定地点，若不能生成最新路线则通过所述的数据采集与传输模块7，把信号传输给控制中心，由控制中心控制到达指定地点。
优选的，所述控制模块5包括S7-300PLC501与STC15F2K56S2单片机502。
优选的，所述测量模块6包括伺服电机601、绕线盘602、竖板603、滚动辊604、滚筒605、半圆凹槽606、方形塑料环607、测斜缆线608、定滑轮609、滑轮支架610、测斜探头611、颜色传感器612、色标电眼传感器613，所述绕线盘602安装在车架101上，与测斜探头611之间设有测斜缆线608，所述测斜缆线608盘绕在绕线盘602上，所述绕线盘602靠近测斜探头611一侧设有定滑轮609，所述定滑轮609与滑轮支架610相连，所述滑轮支架610安装在车架101后上部，所述竖板603安装在车架101上，所述滚动辊604通过滚筒605与竖板603相连，所述绕线盘602的一侧设有伺服电机601。
优选的，所述滚动辊604的中间部位设有半圆凹槽606，所述测斜缆线608卡在所述半圆凹槽606中，且半圆凹槽606的直径为测斜缆线608宽度的2倍。
优选的，所述测斜缆线608从靠近测斜探头611一端起，每隔0.5米设置一个方形塑料环607，所述方形塑料环607彼此之间颜色不同。
优选的，所述车架101底部设有2个色标电眼传感器613，车架101后下部设有一个颜色传感器612。
优选的，所述数据采集与传输模块7包括RTU701。
基于上述，本发明工作流程如下：
工作前，所需测量测斜点的位置信息、到达测斜点之间的行进路线都录入路径规划模块4，路径规划模块4传输信号给控制模块5，驱动步进电机8带动车轮102按照规划路径行驶，在行驶过程中，实情感知模块2通过毫米波雷达201时时感知周围环境情况，若是感知行进路线上存在障碍，把障碍信息发送到数据处理模块3，由数据处理模块3根据预设算法，把计算结果传输到路径规划模块4，得到修改后的行驶路线。若是现场环境复杂根据数据处理模块3和路径规划模块4不能计算出新路径，则通过数据采集与传输模块7中的RTU701，把路况信息传输给控制中心，由控制中心控制设备进行规避障碍，使设备到达原定规划的路径上来，在设备行进过程中通过实情感知模块2的GPS定位系统202。时时监控设备行驶路线，观察是否正常。
全自动测斜车到达测量点后，通过车架101底部的2个色标电眼传感器613与提前设置在测斜口10两侧中任一侧的2个颜色孔9配合，配合完毕后色标电眼传感器613传输脉冲信号给控制模块的S7-300PLC501，S7-300PLC501接到信号后控制伺服电机601正转，带动绕线盘602转动使绕线盘602上缠绕的测斜缆线608通过滚动辊604和定滑轮609缓慢下放，使测斜缆线608底部的测斜探头611到达设定深度；S7-300PLC501控制伺服电机601反转，提升测斜缆线608，当测斜缆线608每被提升0.5米，颜色传感器612会识别一次测斜缆线608上的方形塑料环607，并把信号传输给STC15F2K56S2单片机502，STC15F2K56S2单片机502通过安装在测斜探头611内部的传感器接受该高度的监测数据并通过串口通信传输给S7-300PLC501，S7-300PLC501通过RS232接口将接受的数据传输给RTU701，RTU701通过无线通信将采集到的数据传输给控制中心，每0.5米重复一次收集数据的过程，直到第一次测量结束；第一次测量结束后，全自动测斜车转弯到测斜口10另一侧，与这侧的2个颜色孔9配合，配合完毕后进行和第一次测量相同的第二次测量工作；在第二次测量结束后，若控制中心发现监测数据有较大变化，可远程控制RTU701，使全自动测斜车重新进行该点的测量；当该点测量结束后，在实情感知模块2、数据处理模块3、路径规划模块4的共同作用下，到达另外的测斜点进行接下来的测量工作。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (8)

1.一种全自动深基坑测斜车，其特征在于，包括搭载车体（1）、实情感知模块（2）、数据处理模块（3）、路径规划模块（4）、控制模块（5）、测量模块（6）、数据采集与传输模块（7）；所述搭载车体（1）包括车架（101）、车轮（102）；所述车架（101）下部设有车轮（102），上部设有与数据处理模块（3）相连的实情感知模块（2），所述数据处理模块（3）与路径规划模块（4）相连，所述控制模块（5）与测量模块（6）、数据采集与传输模块（7）依次相连，所述路径规划模块（4）还与控制模块（5）相连接。
2.根据权利要求1所述的一种全自动深基坑测斜车，其特征是：所述实情感知模块（2）包括毫米波雷达（201）与GPS定位系统（202），把行进路线上的障碍信息转换为载波信号传输给数据处理模块（3）；所述数据处理模块（3）接受载波信号，经过算法计算，把规避障碍的最佳计算结果传输给路径规划模块（4）；所述路径规划模块（4）接受数据处理模块（3）所传输的计算结果，若能生成最新行驶路线，则按照生成的路线到达指定地点，若不能生成最新路线则通过所述的数据采集与传输模块（7），把信号传输给控制中心，由控制中心控制到达指定地点。
3.根据权利要求1所述的一种全自动深基坑测斜车，其特征是：所述控制模块（5）包括S7-300PLC（501）与STC15F2K56S2单片机（502）。
4.根据权利要求1所述的一种全自动深基坑测斜车，其特征是：所述测量模块（6）包括伺服电机（601）、绕线盘（602）、竖板（603）、滚动辊（604）、滚筒（605）、半圆凹槽（606）、方形塑料环（607）、测斜缆线（608）、定滑轮（609）、滑轮支架（610）、测斜探头（611）、颜色传感器（612）、色标电眼传感器（613），所述绕线盘（602）安装在车架（101）上，与测斜探头（611）之间设有测斜缆线（608），所述测斜缆线（608）盘绕在绕线盘（602）上，所述绕线盘（602）靠近测斜探头（611）一侧设有定滑轮（609），所述定滑轮（609）与滑轮支架（610）相连，所述滑轮支架（610）安装在车架（101）后上部，所述竖板（603）安装在车架（101）上，所述滚动辊（604）通过滚筒（605）与竖板（603）相连，所述绕线盘（602）的一侧设有伺服电机（601）。
5.根据权利要求4所述的一种全自动深基坑测斜车，其特征是：所述滚动辊（604）的中间部位设有半圆凹槽（606），所述测斜缆线（608）卡在所述半圆凹槽（606）中，且半圆凹槽（606）的直径为测斜缆线（608）宽度的2倍。
6.根据权利要求4所述的一种全自动深基坑测斜车，其特征是：所述测斜缆线（608）从靠近测斜探头（611）一端起，每隔0.5米设置一个方形塑料环（607），所述方形塑料环（607）彼此之间颜色不同。
7.根据权利要求4所述的一种全自动深基坑测斜车，其特征是：所述车架（101）底部设有2个色标电眼传感器（613），车架（101）后下部设有一个颜色传感器（612）。
8.根据权利要求1所述的一种全自动深基坑测斜车，其特征是：所述数据采集与传输模块（7）包括RTU（701）。
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