CN206347984U - 一种土岩深层位移实时监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种土岩深层位移实时监测装置，装置深埋于土石、岩层深部，装置测头内部包含PCB电路板，PCB电路板中三轴加速度传感器可实时测量x、y、z轴向的加速度，解算出三个轴向的相对位移变化情况，本装置采用自主式测量，减小了机械安装难度与精度，提高了测量位移数据的准确性和稳定性，并具有测量效率高、功耗低等优点，测量时超低功耗，自主中断处理，无需微控制器干预，系统其余部分可以完全关断；唤醒状态输出支持实现独立的运动激活开关，不仅提高了位移数据的测量精度、实时性、准确性和稳定性，还能以超低功耗的工作模式提高了位移测量的工作效率。

Description

一种土岩深层位移实时监测装置

技术领域

本实用新型涉及位移测量装置技术领域，尤其是一种土岩深层位移实时监测装置。

背景技术

实时、高精度地对天然块体和工程结构体进行结构上位移变化的监测，对防灾减灾、科学研究、工程安全等具有十分重要的意义。

目前对于这些天然块体、大型工程的位移变化的监测方法主要有两类：一类是表面位移监测，一类是深层角度监测或深层水平位移。表面位移监测，通用的方法主要有两种：一种是拉线式位移计，一种是图像视频监测。拉线式位移计具有使用简便、价格低廉的特点，但是其测量的精度除仪器本身的精度外，重要的受限于安装的精度，因此不宜获得较高的测量精度；图像视频监测具有直观的特点，但是仪器成本高、使用维护不易；表面位移监测的两种方法均存在只能监测表面、不能反应内部变化的缺点。深层角度监测或深层水平位移监测无法全方位的反映土岩深层内部的位移变化，存在通用性较差、监测点无法全面反应土体变形。水平位移监测能够测量土岩内部单个方向上的位移变化，但是无法全方位的反映土岩深层内部的位移变化，因此，存在通用性较差、监测点无法全面反应土体变形。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种土岩深层位移实时监测装置具备实时性、准确性和稳定性及位移实时监测的特点，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种土岩深层位移实时监测装置，包括地下装置和地上装置，所述地下装置通过通信电缆与地上装置电路连接，地下装置设置有测杆；所述测杆包括有测杆结构外壳、测杆连接件和测头，测杆的外表面包裹有测杆结构外壳，测杆的外表面设置有测杆连接件，测杆的一端设置为测头，测头内部包含有PCB电路板，PCB电路板包括处理系统、电源部分、主控处理芯片和通信部分；所述处理系统、电源部分、主控处理芯片和通信部分分别焊接在PCB电路板上，PCB电路板的通信部分输出端与通信电缆的输入端相连接，电源部分和通信部分通过不同的导线与主控处理芯片连接；所述PCB电路板的处理系统包括三轴加速度传感器、温度传感器和模拟量传感器，处理系统的终端与主控处理芯片连接；所述通信部分上设有不同种类数据通信传输接口；所述通信电缆的输出端连接地上装置，地上装置为数传模块。

作为本实用新型进一步的方案：所述PCB电路板中的处理系统为嵌入式处理系统，处理系统包括三轴加速度传感器、温度传感器和模拟量传感器，处理系统通过导线与主控处理芯片相连接。

作为本实用新型进一步的方案：所述电源部分设有多路不同电压的输出端，电源部分分别为主控处理芯片、处理系统、通信部分供电。

作为本实用新型进一步的方案：所述PCB电路板中处理系统的三轴加速度传感器、温度传感器和模拟量传感器三者之间相互独立，且三轴加速度传感器为集成三轴加速度测量和温度测量的微功耗传感器组合芯片。

作为本实用新型进一步的方案：所述主控处理芯片计算得到的数据传递至通信部分，通信部分通过通信电缆传递给地上装置的数传模块。

与现有技术相比，本实用新型有益效果：

1.本土岩深层位移实时监测装置，包括测杆和测头，测头内部包含PCB电路板，PCB电路板中处理系统的三轴加速度传感器、温度传感器和模拟量传感器三者之间相互独立，不存在干涉，其中三轴加速度传感器为集成三轴加速度测量和温度测量的微功耗传感器组合芯片，三轴加速度传感器可实时测量x、y、z轴向的加速度，通过对测量数据的处理、校准等一系列方法，解算出三个轴向的相对位移变化情况；

2.本土岩深层位移实时监测装置，装置采用自主式测量，减小了机械安装难度，降低了安装精度要求，而且提高了测量位移数据的准确性和稳定性，并具有测量效率高、功耗低等优点，测量时超低功耗，自主中断处理，无需微控制器干预，系统其余部分可以完全关断；唤醒状态输出支持实现独立的运动激活开关，不仅提高了位移数据的测量精度、实时性、准确性和稳定性，且以超低功耗的工作模式提高了位移测量的工作效率，在埋设深层位移监测点之前，根据实地检测方案确定好监测点的位置和埋设深度，将装置放置在已经挖好的孔洞中，回填压实即可。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构图。

图2为本实用新型的控制模块图。

图3为本实用新型的PCB电路控制模块图。

图4为本实用新型的内部电路原理图。

图5为本实用新型的内部电路原理图。

图6为本实用新型的内部电路原理图。

图7为本实用新型的内部电路原理图。

图8为本实用新型的内部电路原理图。

图9为本实用新型的内部电路原理图。

图10为本实用新型的内部电路原理图。

图中：1-地下装置；2-地上装置；3-通信电缆；4-测杆；5-测杆结构外壳；6-测杆连接件；7-测头；8-PCB电路板；9-处理系统；91-三轴加速度传感器；92-温度传感器；93-模拟量传感器；10-电源部分；11-主控处理芯片；12-通信部分；13-数传模块。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-10，本实用新型实施例中，一种土岩深层位移实时监测装置，包括地下装置1和地上装置2，地下装置1通过通信电缆3与地上装置2电路连接，地下装置1设置有测杆4；测杆4包括有测杆结构外壳5、测杆连接件6和测头7，测杆4的外表面包裹有测杆结构外壳5，测杆4的外表面设置有测杆连接件6，测杆4的一端设置为测头7，测头7内部包含有PCB电路板8，PCB电路板8包括处理系统9、电源部分10、主控处理芯片11和通信部分12；电源部分10设有多路不同电压的输出端，电源部分10分别为主控处理芯片11、处理系统9、通信部分12供电，以达到位移监测装置工作的效果，处理系统9、电源部分10、主控处理芯片11和通信部分12分别焊接在PCB电路板8上，PCB电路板8中的处理系统9为嵌入式处理系统，处理系统9包括三轴加速度传感器91、温度传感器92和模拟量传感器93，处理系统9通过导线与主控处理芯片11相连接，PCB电路板8的通信部分12输出端与通信电缆3的输入端相连接，电源部分10和通信部分12通过不同的导线与主控处理芯片11连接；PCB电路板8的处理系统9包括三轴加速度传感器91、温度传感器92和模拟量传感器93，PCB电路板8中处理系统9的三轴加速度传感器91、温度传感器92和模拟量传感器93三者之间相互独立，不存在干涉，其中三轴加速度传感器91为集成三轴加速度测量和温度测量的微功耗传感器组合芯片，三轴加速度传感器91可实时测量x、y、z轴向的加速度，通过对测量数据的处理、校准等一系列方法，解算出三个轴向的相对位移变化情况，处理系统9的终端与主控处理芯片11连接；将三个轴向的相对位移变化情况的传递给主控处理芯片11，通信部分12上设有不同种类数据通信传输接口；通信电缆3的输出端连接地上装置2，地上装置2为数传模块13，处理芯片11计算得到的数据传递至通信部分12，通信部分12通过通信电缆3最终传递给地上装置2的数传模块13，数传模块13为基于GPRS或北斗的数据传输模块，通过数传模块13，可以得到最终的位移结果，在埋设深层位移监测点之前，根据实地检测方案确定好监测点的位置和埋设深度，将装置放置在已经挖好的孔洞中，回填压实即可。

综上所述：本土岩深层位移实时监测装置包括测杆4和测头7，测头7内部包含PCB电路板8，PCB电路板8中处理系统9的三轴加速度传感器91、温度传感器92和模拟量传感器93三者之间相互独立，不存在干涉，其中三轴加速度传感器91为集成三轴加速度测量和温度测量的微功耗传感器组合芯片，三轴加速度传感器91可实时测量x、y、z轴向的加速度，通过对测量数据的处理、校准等一系列方法，解算出三个轴向的相对位移变化情况；其次，装置采用自主式测量，减小了机械安装难度，降低了安装精度要求，而且提高了测量位移数据的准确性和稳定性，并具有测量效率高、功耗低等优点，测量时超低功耗，自主中断处理，无需微控制器干预，系统其余部分可以完全关断；唤醒状态输出支持实现独立的运动激活开关，不仅提高了位移数据的测量精度、实时性、准确性和稳定性，且以超低功耗的工作模式提高了位移测量的工作效率，在埋设深层位移监测点之前，根据实地检测方案确定好监测点的位置和埋设深度，将装置放置在已经挖好的孔洞中，回填压实即可。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型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实用新型。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，本实用新型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实用新型内。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。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种土岩深层位移实时监测装置，包括地下装置（1）和地上装置（2），其特征在于：所述地下装置（1）通过通信电缆（3）与地上装置（2）电路连接，地下装置（1）设置有测杆（4）；所述测杆（4）包括有测杆结构外壳（5）、测杆连接件（6）和测头（7），测杆（4）的外表面包裹有测杆结构外壳（5），测杆（4）的外表面设置有测杆连接件（6），测杆（4）的一端设置为测头（7），测头（7）内部包含有PCB电路板（8），PCB电路板（8）包括处理系统（9）、电源部分（10）、主控处理芯片（11）和通信部分（12）；所述处理系统（9）、电源部分（10）、主控处理芯片（11）和通信部分（12）分别焊接在PCB电路板（8）上，PCB电路板（8）的通信部分（12）输出端与通信电缆（3）的输入端相连接，电源部分（10）和通信部分（12）通过不同的导线与主控处理芯片（11）连接；所述PCB电路板（8）的处理系统（9）包括三轴加速度传感器（91）、温度传感器（92）和模拟量传感器（93），处理系统（9）的终端与主控处理芯片（11）连接；所述通信部分（12）上设有不同种类数据通信传输接口；所述通信电缆（3）的输出端连接地上装置（2），地上装置（2）为数传模块（13）。

2.根据权利要求1所述的一种土岩深层位移实时监测装置，其特征在于：所述PCB电路板（8）中的处理系统（9）为嵌入式处理系统，处理系统（9）包括三轴加速度传感器（91）、温度传感器（92）和模拟量传感器（93），处理系统（9）通过导线与主控处理芯片（11）相连接。

3.根据权利要求1所述的一种土岩深层位移实时监测装置，其特征在于：所述电源部分（10）设有多路不同电压的输出端，电源部分（10）分别为主控处理芯片（11）、处理系统（9）、通信部分（12）供电。

4.根据权利要求1所述的一种土岩深层位移实时监测装置，其特征在于：所述PCB电路板（8）中处理系统（9）的三轴加速度传感器（91）、温度传感器（92）和模拟量传感器（93）三者之间相互独立，且三轴加速度传感器（91）为集成三轴加速度测量和温度测量的微功耗传感器组合芯片。

5.根据权利要求1所述的一种土岩深层位移实时监测装置，其特征在于：所述主控处理芯片（11）计算得到的数据传递至通信部分（12），通信部分（12）通过通信电缆（3）传递给地上装置（2）的数传模块（13）。