CN113944846B - 一种基于云计算的智能化土木工程监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于云计算的智能化土木工程监测装置，本发明，包括安装架和控制终端，所述安装架内部侧壁的底端安装有第一直线导轨，所述第一直线导轨的滑动端安装有连接架，所述连接架内部侧壁安装有第二直线导轨，所述第二直线导轨的滑动端安装有第一连接杆，所述第一连接杆的一端通过螺栓安装有护板。本发明，可自主实现对桥梁底部的定期监测，通过图像结合超声波探测仪的探测结果下，可及时发现桥身所存在的问题，让技术人员能够及时作出处理方案，并且通过优化的监测方式，与现有技术相比，监测工作的实行不易受到现场环境的影响，所受制约小，通过监测球内部高集成度的装配设备，让监测工作的执行与操作也更加智能。

Description

一种基于云计算的智能化土木工程监测装置

技术领域

本发明涉及土木工程技术领域，具体为一种基于云计算的智能化土木工程监测装置。

背景技术

土木工程是建造各类土地工程设施的科学技术的统称。它既指所应用的材料、设备和所进行的勘测、设计、施工、保养、维修等技术活动，也指工程建设的对象。即建造在地上或地下、陆上，直接或间接为人类生活、生产、军事、科研服务的各种工程设施，例如房屋、道路、铁路、管道、隧道、桥梁、运河、堤坝、港口、电站、飞机场、海洋平台、给水排水以及防护工程等。

其中桥梁作为指架设在江河湖海上，使车辆行人等能顺利通行的构筑物，为适应现代高速发展的交通行业，桥梁亦引申为跨越山涧、不良地质或满足其他交通需要而架设的使通行更加便捷的建筑物，近代以及现代桥梁在搭设时，具有高度高，跨度大的特点。

因此决定了桥梁在搭建时，桥底距离地面的高度一定不会过低，由于高度的问题，导致当桥底出现的裂缝等桥梁无法被人眼直接观察，进而必须借助设备进行监测，而又由于现场环境的制约，导致设备进场难，或设备的架设不够稳定的问题，让位于桥梁下方对桥底的监测工作会存在安全风险，现有技术中也有通过在桥面边缘处搭设设备，通过吊装工作架来搭载工作人员，并下放至桥底进行监测，但这种方式仍然会因现场的天气条件，如强风天气，以及监测位置，如桥底的中部位置等因素，存在局限性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于云计算的智能化土木工程监测装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于云计算的智能化土木工程监测装置，包括安装架和控制终端，所述安装架内部侧壁的底端安装有第一直线导轨，所述第一直线导轨的滑动端安装有连接架，所述连接架内部侧壁安装有第二直线导轨，所述第二直线导轨的滑动端安装有第一连接杆，所述第一连接杆的一端通过螺栓安装有护板，所述护板中心处安装有第一电机，所述第一电机的输出端安装有由上球体、连接环和下球体拼接构成的监测球，所述连接环的内侧壁对称安装有两个第四电机，所述控制终端与监测球、第一直线导轨、第二直线导轨以及第一电机电信号连接。

优选的，所述安装架内侧侧壁的顶端安装有充电电池，所述充电电池上安装有充电头，所述安装架外侧侧壁安装有太阳能电池板，所述太阳能电池板与充电头电性连接。

优选的，所述上球体是由两个开设有内腔的弧形块组成的，所述上球体内部底部的一端安装有电池组和通讯组件，所述上球体内部底部中间位置安装有第一电缸，所述上球体内部底部另一端安装有料管，所述料管的顶部通过螺纹连接有试剂瓶，所述料管一端的底部通过电磁阀、管道以及波形管连通有喷头，所述喷头通过连接件与第一电缸的输出端相连接，所述料管另一端的底部通过电磁阀连通有气管，所述气管的外表面螺纹连接有高压气罐，所述气管的一端通过电磁阀连通有充气头，所述上球体内顶部通过斜支架安装有第二摄像头。

优选的，所述下球体是由两个开设有内腔的弧形块组成的，所述下球体内部底部的两端对称安装有第二电机，两个所述第二电机的输出端均安装有第二连接杆，一个所述第二连接杆的一端安装有第一遮板，另一个所述第二连接杆的一端安装有第二遮板，所述第二遮板的一端卡接有第三遮板，所述下球体内部底部的一端安装超声波探测仪，所述下球体内部底部的另一端安装有第三电机，所述第三电机的输出端安装有齿柱，所述下球体内顶部安装有支架，所述支架的顶部安装有第一摄像头，所述支架的底部与下球体底部之间定轴安装有连接棒，所述连接棒的外表面滑动安装有齿轮，所述齿轮的顶部安装有固定架，所述下球体外表面的底部对称安装有发电机，所述发电机的输出端安装有叶轮，所述下球体内部底部安装有第二电缸。

优选的，所述上球体和下球体的底部均设置有卡块，所述连接环顶部和底部内部开设有与上球体、下球体上设置卡块相卡接的滑槽。

优选的，所述电池组设置有充电口且该充电口的设置位置与充电头的设置位置相匹配，所述上球体的外表面开设有与充电头位置相对应的通孔且通孔内部铰接有盖板，所述上球体的外表面开设有与充气头位置相对应且带有塞头的气道，所述上球体的外表面分别开设有与喷头、试剂瓶位置相对应的通孔。

优选的，所述第一遮板、第二遮板和第三遮板均为弧形板，所述上球体、下球体、连接环的内部开设有与第二遮板、第三遮板相适配的通孔，所述下球体的外表面分别开设有与第一摄像头、固定架位置相对应的通孔，所述超声波探测仪的探头通过固定架与齿轮相连接，所述连接环的侧壁开设有与叶轮位置相对应的通风口。

优选的，所述连接棒的外表面安装对称安装有限位块，所述齿轮的中心开设有与连接棒上设置限位块相匹配的限位孔，所述齿轮与齿柱相啮合。

优选的，所述电池组与通讯组件、第一电缸、第二摄像头、第二电机、超声波探测仪、第三电机、第一摄像头、第二电缸电性连接，所述发电机与电池组电性连接。

优选的，一个所述第四电机的输出端通过联轴器与下球体底部中心处相连接，另一个所述第四电机的输出端以插接的形式与上球体的底部的中心位置相连接。

1、与现有技术相比，本发明的有益效果是：该基于云计算的智能化土木工程监测装置，设置的直线导轨并配合上球体内部设置的摄像头，以及超声波探测仪，在控制终端中终端的控制下，可自主实现对桥梁底部的定期监测，通过图像结合超声波探测仪的探测结果下，可及时发现桥身所存在的问题，让技术人员能够及时作出处理方案，并且通过优化的监测方式，与现有技术相比，监测工作的实行不易受到现场环境的影响，所受制约小，通过监测球内部高集成度的装配设备，让监测工作的执行与操作也更加智能。

2、与现有技术相比，本发明的有益效果是：该基于云计算的智能化土木工程监测装置，在具备可实时监测的功能，还具备及时修补能力，通过电机的转动，便可实现功能的切换，从而通过监测得道的结果，对桥底的裂缝进行修补，为后续详细解决方案的制作，争取了时间。

3、与现有技术相比，本发明的有益效果是：该基于云计算的智能化土木工程监测装置，通过利用自然能源，如风能以及太阳能对该监测装置实现供电，减轻城市电路的压力，同时设置有储电装置，为该监测设备提供电力保障。

附图说明

图1为本发明的示意图；

图2为本发明监测球内部结构剖视图；

图3为图2中A部位结构放大示意图；

图4为图1中B部位结构放大示意图；

图5为本发明上球体面结构俯视图；

图6为本发明监测球结构主视图；

图7为本发明监测球结构示意图。

图中：1、安装架；2、第一直线导轨；3、连接架；4、第二直线导轨；5、第一连接杆；6、护板；7、第一电机；8、上球体；9、下球体；10、充电电池；11、充电头；12、太阳能电池板；13、连接环；14、电池组；15、通讯组件；16、第一电缸；17、料管；18、试剂瓶；19、喷头；20、气管；21、高压气罐；22、充气头；23、第二电机；24、第二连接杆；25、第一遮板；26、第二遮板；27、第三遮板；28、超声波探测仪；29、第三电机；30、齿柱；31、支架；32、第一摄像头；33、连接棒；34、齿轮；35、固定架；36、发电机；37、叶轮；38、第四电机；39、控制终端；40、第二摄像头；41、第二电缸。

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，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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。

请参阅图1-7，本发明提供的一种实施例：一种基于云计算的智能化土木工程监测装置，包括安装架1和控制终端39，安装架1内部侧壁的底端安装有第一直线导轨2，第一直线导轨2的滑动端安装有连接架3，连接架3内部侧壁安装有第二直线导轨4，第二直线导轨4的滑动端安装有第一连接杆5，第一连接杆5的一端通过螺栓安装有护板6，护板6中心处安装有第一电机7，第一电机7的输出端安装有由上球体8、连接环13和下球体9拼接构成的监测球，连接环13的内侧壁对称安装有两个第四电机38，控制终端39与监测球、第一直线导轨2、第二直线导轨4以及第一电机7电信号连接。

在本实施中，安装架1内侧侧壁的顶端安装有充电电池10，充电电池10上安装有充电头11，安装架1外侧侧壁安装有太阳能电池板12，太阳能电池板12与充电头11电性连接，以利用自然能源为装置提供电力，实现续航以及应对突发情况。

在本实施中，上球体8是由两个开设有内腔的弧形块组成的，上球体8内部底部的一端安装有电池组14和通讯组件15，上球体8内部底部中间位置安装有第一电缸16，上球体8内部底部另一端安装有料管17，料管17的顶部通过螺纹连接有试剂瓶18，试剂瓶18的顶部开设有带有盖帽的补液口，料管17一端的底部通过电磁阀、管道以及波形管连通有喷头19，喷头19通过连接件与第一电缸16的输出端相连接，料管17另一端的底部通过电磁阀连通有气管20，气管20的外表面螺纹连接有高压气罐21，气管20的一端通过电磁阀连通有充气头22，上球体8内顶部通过斜支架安装有第二摄像头40，通过上球体8内部设置结构，来进行修补工作，同时具备视讯功能，以观察修补状况。

在本实施中，下球体9是由两个开设有内腔的弧形块组成的，下球体9内部底部的两端对称安装有第二电机23，两个第二电机23的输出端均安装有第二连接杆24，一个第二连接杆24的一端安装有第一遮板25，另一个第二连接杆24的一端安装有第二遮板26，第二遮板26的一端卡接有第三遮板27，下球体9内部底部的一端安装超声波探测仪28，下球体9内部底部的另一端安装有第三电机29，第三电机29的输出端安装有齿柱30，下球体9内顶部安装有支架31，支架31的顶部安装有第一摄像头32，支架31的底部与下球体9底部之间定轴安装有连接棒33，连接棒33的外表面滑动安装有齿轮34，齿轮34的顶部安装有固定架35，下球体31外表面的底部对称安装有发电机36，发电机36的输出端安装有叶轮37，下球体31内部底部安装有第二电缸41，下球体9内部设置结构，具备必要的监测功能，通过图像结合超声波探测，及时排查问题。

在本实施中，上球体8和下球体9的底部均设置有卡块，连接环13顶部和底部内部开设有与上球体8、下球体9上设置卡块相卡接的滑槽，使两个球体与连接环13保持连接的状态下，还可实现转动。

在本实施中，电池组14设置有充电口且该充电口的设置位置与充电头11的设置位置相匹配，上球体8的外表面开设有与充电头11位置相对应的通孔且通孔内部铰接有盖板，上球体8的外表面开设有与充气头22位置相对应且带有塞头的气道，上球体8的外表面分别开设有与喷头19、试剂瓶18位置相对应的通孔。

在本实施中，第一遮板25、第二遮板26和第三遮板27均为弧形板，上球体8、下球体9、连接环13的内部开设有与第二遮板26、第三遮板27相适配的通孔，下球体9的外表面分别开设有与第一摄像头32、固定架35位置相对应的通孔，超声波探测仪的探头通过固定架35与齿轮34相连接，连接环13的侧壁开设有与叶轮37位置相对应的通风口，通过遮板的遮挡，在设置通孔的情况下，对内部装置提供保护，探头可在固定架35的限位下保持行进轨迹的稳定，通风口的开设，不仅使叶轮37的转动实现发电，也对装置内部实现降温。

在本实施中，连接棒33的外表面安装对称安装有限位块，齿轮34的中心开设有与连接棒33上设置限位块相匹配的限位孔，齿轮34与齿柱30相啮合，让齿轮34可实现在连接棒33上滑动的同时，还可保持旋转，实现探测头位置的微调。

在本实施中，电池组14与通讯组件15、第一电缸16、第二摄像头40、第二电机23、超声波探测仪28、第三电机29、第一摄像头32、第二电缸41电性连接，发电机36与电池组14电性连接，通过电池组14为内部电器实现通过电源，并在特殊情况下保持电力供应。

在本实施中，一个第四电机38的输出端通过联轴器与下球体9底部中心处相连接，另一个第四电机38的输出端以插接的形式与上球体8的底部的中心位置相连接，通过不同的连接方式，在满足电机驱动两个球体转动的同时，方便整体的安装以及拆卸。

实施例1，如图1、4-7所示，在进行安装架1以及直线导轨的铺设时，根据桥梁的长度分割为多段，并使第一直线导轨2的数量与分段的数量相匹配，形成多个监测组，并且每个监测组均需配备有太阳能电池板12以及充电电池10，同样第二直线导轨4可根据桥梁的宽度进行设置，在设置充电电池10的位置时，需使充电头11的位置与监测球的行进方向相平行，同样电池组14的安装位置，需使电池组14上的充电口与充电头11的位置相对应，从而通过太阳能电池12配合充电电池10，为监测球充电，提高续航能力。

实施例2，如图2-3所示，在进行监测时，根据功能来选择相应的球体，在选择下球体9实现观测时，摄像头配合超声波探测仪28搭载探头的共同作用以进行工作，在探头工作的同时，下球体9整体可在第四电机38的作用下进行转动，再结合直线导轨的作用，此时对探头的位置进行粗调，在需要进一步调节探头的位置时，由于探头的位置位于齿轮34盘面的边缘处，因此通过齿轮34与齿柱30之间啮合作用还可进一步的微调，在进行补气和补液时，通过带动遮板移动，使试剂瓶18露出，通过试剂瓶18上的补液口进行补液，通过充气头22对高压气罐21内部充入高压气体。

工作原理：将安装架1安装至桥梁底部，并将该监测装置接入电路，同时将太阳能电池板12的板面调节可接受太阳光的状态，并将太阳能电池板12与充电电池10之间实现电连接。通过控制终端39连接该监测装置，通过第一直线导轨2的工作，驱动连接架3进行移动，以实现带动监测球进行移动，监测球进行工作时，通过第二直线导轨4的作用，实现左右横向移动，同时在第四电机38的作用下，实现上球体8以及下球体9的转动。

在监测球进行工作时，在实现监测功能时，通过第一电机7输出端的转动，将下球体9转动，并使第一摄像头32面向桥底，通过摄像头对桥底进行扫描观测，观察是否有裂纹产生，同时在控制终端39的操控下，驱动连接有第一遮板25的第二电机23动作，随着第一遮板25的移动，将下球体9内部的超声波探测仪28暴露出，通过第二电缸41的动作，驱动齿轮34在连接棒33上滑行，将超声波探测仪28搭载的探头伸出，对桥底实现超声波探测，探查裂纹的深度，通过齿轮34与齿柱30之间的啮合作用，可驱动齿轮34转动，配合第一直线导轨2以及第二直线导轨4，实现全方位的探测。

技术人员通过控制终端39，其屏幕上所呈现出的由第一摄像头32拍摄的图像信息，以及超声波探测仪28的探测数据，对裂纹的情况进行评估后，若需要进行修补时，通过第一电机7输出端的转动，将上球体8转动并面向桥底，控制连接有第二遮板26的第二电机23动作，带动第二遮板26滑动，并使喷头19从上球体8中暴露出，通过控制终端39的控制，驱动电磁阀动作，已使试剂瓶18内部的修补试剂注入料管17中，并高压气罐21内部高压气体作用下喷出，并在第一直线导轨2与第二直线导轨4的配合下，以及第二摄像头40的辅助下，实现喷头19移动将修补的试剂注入裂缝中实现修补。

在监测球处于桥底下进行监测时，通过自然风或是移动时产生的气流，驱动叶轮37转动，以带动发电机36发电，进而对电池组14进行供电。

对于本领域技术人员而言，本发明不限于上述示例性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或范围的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，本发明的实施例是示例性的，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。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

Claims (9)

1.一种基于云计算的智能化土木工程监测装置，包括安装架（1）和控制终端（39），其特征在于：所述安装架（1）内部侧壁的底端安装有第一直线导轨（2），所述第一直线导轨（2）的滑动端安装有连接架（3），所述连接架（3）内部侧壁安装有第二直线导轨（4），所述第二直线导轨（4）的滑动端安装有第一连接杆（5），所述第一连接杆（5）的一端通过螺栓安装有护板（6），所述护板（6）中心处安装有第一电机（7），所述第一电机（7）的输出端安装有由上球体（8）、连接环（13）和下球体（9）拼接构成的监测球，所述连接环（13）的内侧壁对称安装有两个第四电机（38），所述控制终端（39）与监测球、第一直线导轨（2）、第二直线导轨（4）以及第一电机（7）电信号连接，

其中，所述上球体（8）是由两个开设有内腔的弧形块组成的，所述上球体（8）内部底部的一端安装有电池组（14）和通讯组件（15），所述上球体（8）内部底部中间位置安装有第一电缸（16），所述上球体（8）内部底部另一端安装有料管（17），所述料管（17）的顶部通过螺纹连接有试剂瓶（18），所述料管（17）一端的底部通过电磁阀、管道以及波形管连通有喷头（19），所述喷头（19）通过连接件与第一电缸（16）的输出端相连接，所述料管（17）另一端的底部通过电磁阀连通有气管（20），所述气管（20）的外表面螺纹连接有高压气罐（21），所述气管（20）的一端通过电磁阀连通有充气头（22），所述上球体（8）内顶部通过斜支架安装有第二摄像头（40）。

2.根据权利要求1所述的一种基于云计算的智能化土木工程监测装置，其特征在于：所述安装架（1）内侧侧壁的顶端安装有充电电池（10），所述充电电池（10）上安装有充电头（11），所述安装架（1）外侧侧壁安装有太阳能电池板（12），所述太阳能电池板（12）与充电头（11）电性连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于云计算的智能化土木工程监测装置，其特征在于：所述下球体（9）是由两个开设有内腔的弧形块组成的，所述下球体（9）内部底部的两端对称安装有第二电机（23），两个所述第二电机（23）的输出端均安装有第二连接杆（24），一个所述第二连接杆（24）的一端安装有第一遮板（25），另一个所述第二连接杆（24）的一端安装有第二遮板（26），所述第二遮板（26）的一端卡接有第三遮板（27），所述下球体（9）内部底部的一端安装超声波探测仪（28），所述下球体（9）内部底部的另一端安装有第三电机（29），所述第三电机（29）的输出端安装有齿柱（30），所述下球体（9）内顶部安装有支架（31），所述支架（31）的顶部安装有第一摄像头（32），所述支架（31）的底部与下球体（9）底部之间定轴安装有连接棒（33），所述连接棒（33）的外表面滑动安装有齿轮（34），所述齿轮（34）的顶部安装有固定架（35），所述下球体（9 ）外表面的底部对称安装有发电机（36），所述发电机（36）的输出端安装有叶轮（37），所述下球体（9 ）内部底部安装有第二电缸（41）。

4.根据权利要求1所述的一种基于云计算的智能化土木工程监测装置，其特征在于：所述上球体（8）和下球体（9）的底部均设置有卡块，所述连接环（13）顶部和底部内部开设有与上球体（8）、下球体（9）上设置卡块相卡接的滑槽。

5.根据权利要求1所述的一种基于云计算的智能化土木工程监测装置，其特征在于：所述电池组（14）设置有充电口且该充电口的设置位置与充电头（11）的设置位置相匹配，所述上球体（8）的外表面开设有与充电头（11）位置相对应的通孔且通孔内部铰接有盖板，所述上球体（8）的外表面开设有与充气头（22）位置相对应且带有塞头的气道，所述上球体（8）的外表面分别开设有与喷头（19）、试剂瓶（18）位置相对应的通孔。

6.根据权利要求1所述的一种基于云计算的智能化土木工程监测装置，其特征在于：第一遮板（25）、第二遮板（26）和第三遮板（27）均为弧形板，所述上球体（8）、下球体（9）、连接环（13）的内部开设有与第二遮板（26）、第三遮板（27）相适配的通孔，所述下球体（9）的外表面分别开设有与第一摄像头（32）、固定架（35）位置相对应的通孔，超声波探测仪的探头通过固定架（35）与齿轮（34）相连接，所述连接环（13）的侧壁开设有与叶轮（37）位置相对应的通风口。

7.根据权利要求3所述的一种基于云计算的智能化土木工程监测装置，其特征在于：所述连接棒（33）的外表面安装对称安装有限位块，所述齿轮（34）的中心开设有与连接棒（33）上设置限位块相匹配的限位孔，所述齿轮（34）与齿柱（30）相啮合。

8.根据权利要求3所述的一种基于云计算的智能化土木工程监测装置，其特征在于：所述电池组（14）与通讯组件（15）、第一电缸（16）、第二摄像头（40）、第二电机（23）、超声波探测仪（28）、第三电机（29）、第一摄像头（32）、第二电缸（41）电性连接，所述发电机（36）与电池组（14）电性连接。

9.根据权利要求1所述的一种基于云计算的智能化土木工程监测装置，其特征在于：一个所述第四电机（38）的输出端通过联轴器与下球体（9）底部中心处相连接，另一个所述第四电机（38）的输出端以插接的形式与上球体（8）的底部的中心位置相连接。

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