CN117782232B - 一种变形锚杆锚索监测系统及其监测仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变形锚杆锚索监测系统及其监测仪，包括锚索组件、锚索和监测装置，通过设置了监测装置，锚索变形带动活塞板一和活塞板二移动，活塞板二产生位移且密封壳内部前端压力产生变化，同时齿轮转动，通过压力传感器监测密封壳内部前端的压力，红外位移传感器监测活塞板二的移动，角度传感器监测齿轮的转动，根据角度传感器检测、压力传感器、红外位移传感器的监测数据，计算出锚索的位移距离以及是否失效，使锚杆变形时产生三种不同的监测数据，根据三种不同的数据对锚索的变形和失效进行判断，且锚索变形时，活塞板一和活塞板二位移挤压密封壳内部空气，使该监测装置对锚索的端部支撑效果好，增加锚索的稳固锚固状态。

Description

一种变形锚杆锚索监测系统及其监测仪

技术领域

本发明涉及岩土工程锚固相关领域，具体是一种变形锚杆锚索监测系统及其监测仪。

背景技术

随着大规模岩土工程建设的深入发展，面临的地质条件越来越复杂，围岩经常表现出大变形的特点，当围岩变形量较大，超过锚杆/锚索所能够承受的范围时，将导致锚杆/锚索失效破坏，进而造成地下工程失稳破坏事故。

围岩的突变失稳，由于其具有高度的非线性与不确定性，在实际生产中较难有效控制和监测，而这又是支护工程中最大的危害之一，目前公开号为CN104913818B的中国专利公开了《 一种变形锚杆锚索监测仪、监测系统及其监测方法》，其包括压力传感器、位移传感器和监测仪表，压力传感器及位移传感器安装于一集成台上，并且与安装在集成台上的监测仪表相连接；位移传感器包括滚动组件、感测装置，滚动组件外绕设一牵引绳，牵引绳的开放端部连接变形锚杆锚索的端部；滚动组件内部还设有一弹性部件以使滚动组件复位；且滚动组件与感测装置连接，当锚杆锚索变形时，能通过牵引绳带动滚动组件转动，感测装置检测滚动组件的位移量，并传输至监测仪表。监测仪表可根据所测得的数据进行声光报警；

上述锚杆锚索监测仪在锚杆锚索变形监测方面虽然具有一定优势，但通过检测滚动组件的转动判断锚索的变形，其判断条件单一，且锚索锚杆端部与牵引绳连接，导致锚索锚杆端部所受支撑力度差，进而降低支护工程的支护效果。

发明内容

因此，为了解决上述不足，本发明在此提供一种变形锚杆锚索监测系统及其监测仪。

本发明是这样实现的，构造一种变形锚杆锚索监测仪，包括锚锭和锚索组件，所述锚索组件包括锚索、套管、垫板、螺母、锚索连接器和监测装置，所述套管套装于锚索外侧的自由段，所述套管贯穿锚锭，所述垫板和螺母均套装于套管外侧，且垫板和螺母位于锚锭前端，所述垫板与锚锭贴合，所述套管的外壁前侧设置有螺纹，且螺母的内壁与套管螺纹连接，所述监测装置设置与套管的前端，且监测装置的后端通过锚索连接器与锚索相连接；

所述监测装置包括密封壳、齿轮、左齿板、右齿板、活塞板一、活塞板二、限位杆一、限位杆二、转动轴、角度传感器、压力传感器、红外位移传感器、处理器组件、保护盖和活塞杆，所述密封壳的内中部设置有齿轮，所述齿轮的左右两侧分别与左齿板和右齿板相互啮合，所述左齿板后端和右齿板前端分别与活塞板一和活塞板二固定连接，所述左齿板和右齿板内部分别插接有限位杆一和限位杆二，且限位杆一的前端和限位杆二的后端分别与活塞板二和活塞板一固定连接，所述齿轮的圆心处通过转动轴与角度传感器传动连接，且角度传感器固定于密封壳的顶部，所述密封壳的内部前端安装有压力传感器和红外位移传感器，所述密封壳的前端固定有处理器组件，所述保护盖与密封壳外侧前端相连接，所述活塞板一的后端与活塞杆固定连接，且活塞杆的后端与锚索连接器固定连接。

优选的，所述活塞板一和活塞板二与密封壳的内壁紧密贴合。

优选的，所述密封壳与活塞杆的连接处设置有油封。

优选的，所述左齿板、右齿板、限位杆一和限位杆二呈平行设置，且左齿板内壁与限位杆一贴合，右齿板内壁与限位杆二贴合。

一种变形锚杆锚索监测系统，包括监测组件、数据传输中心、数据储存系统、信息获取终端，所述监测组件用于监测锚索的变形，所述数据传输中心用于将监测组件的监测数据上传至数据储存系统，信息获取终端通过局域网从数据储存系统下载监测数据进行查阅并提示。

优选的，所述监测组件包括监测装置中的角度传感器、压力传感器、红外位移传感器和处理器组件；

锚索变形带动活塞板一移动，活塞板一通过齿轮、左齿板、右齿板带动活塞板二，活塞板二产生位移且密封壳内部前端压力产生变化，同时齿轮转动；

所述压力传感器用于监测密封壳内部前端的压力，所述红外位移传感器用于监测活塞板二的移动，所述角度传感器用于监测齿轮的转动。

优选的，所述数据传输中心设立于安装锚索组件a的边坡地区，且锚索组件a与监测装置中的处理器组件电性连接。

优选的，所述数据传输中心包括数据接收单元、数据转换单元和网络模块，数据接收单元用于接收监测组件的监测数据，所述数据转换单元将接收的数据进行转换计算，根据角度传感器检测的转动角度以及转动方向、压力传感器检测密封盖内部前端的压力、红外位移传感器检测活塞板二的位移方向以及位移距离，计算出锚索的位移距离以及是否失效，所述网络模块将检测数据以及转换后的数据通过互联网上传至数据储存系统。

本发明具有如下优点：本发明通过改进在此提供一种变形锚杆锚索监测系统及其监测仪，与同类型设备相比，具有如下改进：

本发明所述一种变形锚杆锚索监测系统及其监测仪，通过设置了监测装置，锚索变形带动活塞板一移动，活塞板一通过齿轮、左齿板、右齿板带动活塞板二，活塞板二产生位移且密封壳内部前端压力产生变化，同时齿轮转动，通过压力传感器监测密封壳内部前端的压力，红外位移传感器监测活塞板二的移动，角度传感器监测齿轮的转动，根据角度传感器检测的转动角度以及转动方向、压力传感器检测密封盖内部前端的压力、红外位移传感器检测活塞板二的位移方向以及位移距离，计算出锚索的位移距离以及是否失效，使锚杆变形时产生三种不同的监测数据，根据三种不同的数据对锚索的变形和失效进行判断，且锚索变形时，活塞板一和活塞板二位移挤压密封壳内部空气，使该监测装置对锚索的端部支撑效果好，增加锚索的稳固锚固状态。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明锚索组件结构示意图；

图3是本发明监测装置结构示意图；

图4是本发明监测装置内部结构示意图；

图5是本发明监测系统结构框图；

图6是本发明检测组件结构框图；

图7是本发明数据传输中心结构框图。

其中：锚锭-1、锚索组件-a1、锚索-2、套管-3、垫板-4、螺母-5、锚索连接器-6、监测装置-7、密封壳-71、齿轮-72、左齿板-73、右齿板-74、活塞板一-75、活塞板二-76、限位杆一-77、限位杆二-78、转动轴-79、角度传感器-710、压力传感器-711、红外位移传感器-712、处理器组件-713、保护盖-714、活塞杆-715。

具体实施方式

下面将结合附图1-7对本发明进行详细说明，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1

请参阅图1-4，本发明的一种变形锚杆锚索监测仪，包括锚锭1和锚索组件a1，锚索组件a1包括锚索2、套管3、垫板4、螺母5、锚索连接器6和监测装置7，套管3套装于锚索2外侧的自由段，套管3贯穿锚锭1，垫板4和螺母5均套装于套管3外侧，且垫板4和螺母5位于锚锭1前端，垫板4与锚锭1贴合，套管3的外壁前侧设置有螺纹，且螺母5的内壁与套管3螺纹连接，监测装置7设置与套管3的前端，且监测装置7的后端通过锚索连接器6与锚索2相连接；

监测装置7包括密封壳71、齿轮72、左齿板73、右齿板74、活塞板一75、活塞板二76、限位杆一77、限位杆二78、转动轴79、角度传感器710、压力传感器711、红外位移传感器712、处理器组件713、保护盖714和活塞杆715，密封壳71的内中部设置有齿轮72，齿轮72的左右两侧分别与左齿板73和右齿板74相互啮合，左齿板73后端和右齿板74前端分别与活塞板一75和活塞板二76固定连接，左齿板73和右齿板74内部分别插接有限位杆一77和限位杆二78，且限位杆一77的前端和限位杆二78的后端分别与活塞板二76和活塞板一75固定连接，齿轮72的圆心处通过转动轴79与角度传感器710传动连接，且角度传感器710固定于密封壳71的顶部，密封壳71的内部前端安装有压力传感器711和红外位移传感器712，密封壳71的前端固定有处理器组件713，保护盖714与密封壳71外侧前端相连接，活塞板一75的后端与活塞杆715固定连接，且活塞杆715的后端与锚索连接器6固定连接；

活塞板一75和活塞板二76与密封壳71的内壁紧密贴合，密封壳71与活塞杆715的连接处设置有油封，左齿板73、右齿板74、限位杆一77和限位杆二78呈平行设置，且左齿板73内壁与限位杆一77贴合，右齿板74内壁与限位杆二78贴合。

锚索2变形带动活塞板一75移动，活塞板一75通过左齿板73同步移动，左齿板73带动齿轮72转动，齿轮72转动带动右齿板74移动，且左齿板73和右齿板74反向移动，右齿板74带动活塞板二76移动，活塞板二76产生位移且密封壳71内部前端压力产生变化，同时齿轮72转动带动圆心处的转动轴79同步转动，通过角度传感器710检测转动轴79的转动角度，且压力传感器711检测密封盖71内部前端的压力，红外位移传感器712检测活塞板二76的位移方向以及位移距离。

实施例2

请参阅图5-7，本发明的一种变形锚杆锚索监测系统，包括监测组件、数据传输中心、数据储存系统、信息获取终端，监测组件用于监测锚索2的变形，数据传输中心用于将监测组件的监测数据上传至数据储存系统，信息获取终端通过局域网从数据储存系统下载监测数据进行查阅，且检测到变形的锚索时，进行提示。

监测组件包括监测装置7中的角度传感器710、压力传感器711、红外位移传感器712和处理器组件713；

锚索2变形带动活塞板一75移动，活塞板一75通过齿轮72、左齿板73、右齿板74带动活塞板二76，活塞板二76产生位移且密封壳71内部前端压力产生变化，同时齿轮72转动；

压力传感器711用于监测密封壳71内部前端的压力，红外位移传感器712用于监测活塞板二76的移动，角度传感器710用于监测齿轮72的转动。

数据传输中心设立于安装锚索组件a1的边坡地区，且锚索组件a1与监测装置7中的处理器组件713电性连接。

数据传输中心包括数据接收单元、数据转换单元和网络模块，数据接收单元用于接收监测组件的监测数据，数据转换单元将接收的数据进行转换计算，根据角度传感器710检测的转动角度以及转动方向、压力传感器711检测密封盖71内部前端的压力、红外位移传感器712检测活塞板二76的位移方向以及位移距离，计算出锚索的位移距离以及是否失效，网络模块将检测数据以及转换后的数据通过互联网上传至数据储存系统。

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,并且本发明使用到的标准零件均可以从市场上购买,异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制,各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中,常规的型号,加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式,在此不再详述。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (4)

1.一种变形锚杆锚索监测仪，包括锚锭（1）；

其特征在于：还包括锚索组件（a1），所述锚索组件（a1）包括锚索（2）、套管（3）、垫板（4）、螺母（5）、锚索连接器（6）和监测装置（7），所述套管（3）套装于锚索（2）外侧的自由段，所述套管（3）贯穿锚锭（1），所述垫板（4）和螺母（5）均套装于套管（3）外侧，且垫板（4）和螺母（5）位于锚锭（1）前端，所述垫板（4）与锚锭（1）贴合，所述套管（3）的外壁前侧设置有螺纹，且螺母（5）的内壁与套管（3）螺纹连接，所述监测装置（7）设置与套管（3）的前端，且监测装置（7）的后端通过锚索连接器（6）与锚索（2）相连接；

所述监测装置（7）包括密封壳（71）、齿轮（72）、左齿板（73）、右齿板（74）、活塞板一（75）、活塞板二（76）、限位杆一（77）、限位杆二（78）、转动轴（79）、角度传感器（710）、压力传感器（711）、红外位移传感器（712）、处理器组件（713）、保护盖（714）和活塞杆（715），所述密封壳（71）的内中部设置有齿轮（72），所述齿轮（72）的左右两侧分别与左齿板（73）和右齿板（74）相互啮合，所述左齿板（73）后端和右齿板（74）前端分别与活塞板一（75）和活塞板二（76）固定连接，所述左齿板（73）和右齿板（74）内部分别插接有限位杆一（77）和限位杆二（78），且限位杆一（77）的前端和限位杆二（78）的后端分别与活塞板二（76）和活塞板一（75）固定连接，所述齿轮（72）的圆心处通过转动轴（79）与角度传感器（710）传动连接，且角度传感器（710）固定于密封壳（71）的顶部，所述密封壳（71）的内部前端安装有压力传感器（711）和红外位移传感器（712），所述密封壳（71）的前端固定有处理器组件（713），所述保护盖（714）与密封壳（71）外侧前端相连接，所述活塞板一（75）的后端与活塞杆（715）固定连接，且活塞杆（715）的后端与锚索连接器（6）固定连接。

2.根据权利要求1所述一种变形锚杆锚索监测仪，其特征在于：所述活塞板一（75）和活塞板二（76）与密封壳（71）的内壁紧密贴合。

3.根据权利要求1所述一种变形锚杆锚索监测仪，其特征在于：所述密封壳（71）与活塞杆（715）的连接处设置有油封。

4.根据权利要求1所述一种变形锚杆锚索监测仪，其特征在于：所述左齿板（73）、右齿板（74）、限位杆一（77）和限位杆二（78）呈平行设置，且左齿板（73）内壁与限位杆一（77）贴合，右齿板（74）内壁与限位杆二（78）贴合。