CN207718572U - 一种基坑测斜管的超声波报警装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基坑测斜管的超声波报警装置，包括：伞形透光防雨罩、报警灯及喇叭、扩音孔、超声波发射探头、超声波接收探头、电源开关、中心电路板、报警装置外壳、接头壳、强咬合转换接头、卡导槽条和测斜管；所述测斜管为内部设有导槽的管状结构,测斜管地面上的端口段与带有卡导槽条的强咬合转换头配合,所述强咬合转换头上端与报警装置外壳下端配合，所述报警装置外壳上端与伞形透光防雨罩下端配合。本实用新型的有益效果是：本实用新型安装方便，使用便捷，将各个部件对接，强咬合转换头按测斜管导槽插入测斜管即可使用。且将测斜管口覆盖，可有效防止异物落入管内，保证后期的测量精度。

Description

一种基坑测斜管的超声波报警装置

技术领域

本实用新型涉及基坑测斜管顶部的一种超声波报警装置,特别涉及一种基坑开挖时，对物体或人员进入测斜管安全范围内，实时发出警报的报警装置。

背景技术

基坑的施工存在很多不确定性，施工地区的土质状况、施工步骤的先后顺序以及施工期间的环境因素等都可能会使基坑围护体系处于危险状态，且基坑围护体系一般为临时措施，其荷载、强度和变形等方面的安全储备较小，此时若没有进行及时的施工监测工作或施工监测任务未能安全顺利的进行，如果出现安全状况，不能及时预警，采取有效的措施，就会酿成施工事故，从而造成巨大的经济损失甚至人员伤亡事故。为实时监测基坑开挖过程中的围护结构的水平变形，会提前在地下埋设用于配合测斜仪的测斜管。测斜管是一种预埋在地下对应位置，随土体变化产生同步水平位移，配合测斜仪进行土体水平位移监测的测量管，且为了准确定位进行测量工作，会在地面上留出一段管头。但在实际施工中，(1)因基坑监测管需要在基坑开挖前埋设完毕，并完成初始值的测量，在这个施工节点，一般基坑处于工程桩已经施工完毕，但场地尚未硬化，场地内大型车辆和吊机来回走动，已经埋设完毕的地面段监测管容易在这个过程中被填埋或者压坏。(2)在基坑开挖过程中因大型土方车辆在基坑边来回走动，监测点的布置也基本在基坑边，因土方车辆底盘比较高，地面视野相对较差，也经常会压坏地面段监测管顶部。(3)在基坑边道路硬化过程中，由于施工现场管理不到位，民工意识不高，容易发生浇导路面过程中把监测点浇导进去，形成地面段监测管的破坏。并且测斜管在地面的预留段不长，一旦被破坏就可能导致埋设的整根测斜管无法使用。故在工地现场对测斜管的安全保护尤为重要，且要在测斜管被破坏前就能及时进行预警，为消除破坏因素提供足够的时间和空间。现采用的措施主要有：(1)进行明显的警示标记，如在测斜管旁插上红色旗帜等；(2)对测斜管附近人员进行测斜管安全保护的明确交代。对于测斜管旁插红色旗帜的措施，在白天有一定提示效果，夜间施工时基本失去提示效果；对测斜管附近人员进行安全保护交代，是有一定效果的，但工地现场人员流动性特别大，能对其进行保护交代的人员非常有限，而且工地现场的很多民工意识不高，很容易忽视对测斜管的安全保护，保护力度很低。

鉴于测斜管的埋设环境，测斜管都会在地面上预留一段，但在工地上存在较多未知因素，导致测斜管发生损坏，严重影响测试结果。所以，目前急需一种在测斜管地面段被损坏前及时预警的装置，可以有效通知工地人员对其进行保护。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术中的不足，提供一种基坑测斜管的超声波报警装置，能在施工机械或施工人员接近测斜管时发出警报，有效提醒现场人员，对测斜管的破坏起到及时有效的预防保护作用。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

这种基坑测斜管的超声波报警装置，包括伞形透光防雨罩、报警灯及喇叭、扩音孔、超声波发射探头、超声波接收探头、电源开关、中心电路板、报警装置外壳、接头壳、强咬合转换接头、卡导槽条和测斜管；所述测斜管为内部设有导槽的管状结构,测斜管地面上的端口段与带有卡导槽条的强咬合转换接头配合,所述强咬合转换接头上端与报警装置外壳下端配合，所述报警装置外壳上端与伞形透光防雨罩下端配合；所述伞形透光防雨罩底部的边缘一圈设有扩音孔；所述报警装置外壳下部设有接头壳，所述接头壳内部设有电池盒；所述报警装置外壳的中下端设有电源开关；所述报警装置外壳的中部边缘一圈设有均匀分布的超声波发射探头和超声波接收探头；所述报警装置外壳内部设有中心电路板；所述报警装置外壳顶部外侧设有报警灯及喇叭。

作为优选：所述伞形透光防雨罩采用透明材质的伞状结构。

作为优选：所述强咬合转换接头的卡导槽条与测斜管的导槽配合卡紧。

作为优选：所述超声波接收探头位于超声波发射探头下面，超声波发射探头和超声波接收探头两者一体内嵌于报警装置外壳上。

作为优选：所述中心电路板下面设有托架。

作为优选：所述报警灯及喇叭位于伞形透光防雨罩内。

作为优选：所述报警灯及喇叭、超声波发射探头、超声波接收探头、电源开关、中心电路板及电池盒之间连有导线。

本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型安装方便，使用便捷，将各个部件对接，强咬合转换接头按测斜管导槽插入测斜管即可使用。且将测斜管口覆盖，可有效防止异物落入管内，保证后期的测量精度。

(2)本实用新型的强咬合转换接头模块有多种型号，可对应多种型号的测斜管，且强咬合转换接头按测斜管导槽卡进测斜管，可有效保证本装置和测斜管的咬合度，防止工地上外部因素使装置与测斜管脱离。

(3)本实用新型在施工机械或施工人员进入超声波感测区内，同时亮起报警灯和发出报警声，在施工机械或施工人员接触到测斜管前起到明显的警示作用。超声波感测区最外围距离测斜管有4.5m距离，足够使施工机械操作人员或施工人员反应过来并停止前进，从而大大降低测斜管被破坏的风险，保证测斜管的正常使用。

(4)本实用新型在模块连接处、电池盒、中心电路板、超声波传感装置等方面都考虑了防潮问题进行设计，特别适应于工地现场的环境，保证本实用新型在日常工地环境下正常使用，在风雨交加等恶劣天气的环境下同样正常使用。

(5)本实用新型的超声波传感装置可持续工作，实现对测斜管安全情况的全时段自动报警。

(6)本实用新型采用模块化设计，发现本装置某部位破损时，可轻便将新的模块替代其部位，方便更换破损模块，从而节约成本。

(7)本实用新型能够在测斜管使用结束后进行拆除回收，再用于另外的测斜管保护应用，大幅度降低成本且节能环保。

附图说明

图1是本实用新型的分解示意图；

图2是本实用新型的左视剖视图；

图3是本实用新型的顶部剖视图；

图4是本实用新型的中部剖视图；

图5是本实用新型的主视图；

图6是本实用新型的左视图；

图7是本实用新型的超声波模块电路图；

图8是本实用新型的报警灯及喇叭电路图；

图9是本实用新型的12V转5V稳压模块电路图；

图10是本实用新型的5V转3.3V稳压模块电路图；

图11是本实用新型的单片机示意图；

附图标记说明：伞形透光防雨罩1、报警灯及喇叭2、扩音孔3、超声波发射探头4、超声波接收探头5、导线6、电源开关7、中心电路板8、报警装置外壳9、电池盒封口塞10、接头壳11、强咬合转换接头12、卡导槽条13、测斜管14。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

如图1至图11所示，所述基坑测斜管的超声波报警装置包括伞形透光防雨罩1、报警灯及喇叭2、扩音孔3、超声波发射探头4、超声波接收探头5、导线6、电源开关7、中心电路板8、报警装置外壳9、电池盒封口塞10、接头壳11、强咬合转换接头12、卡导槽条13和测斜管14。如图1～图4所示，所述测斜管14为内部设有四条导槽的管状结构,测斜管14 下部伸入地面,测斜管14地面上的端口段与带有四条卡导槽条13的强咬合转换接头12配合, 所述强咬合转换接头12上端与带有接头壳11的报警装置外壳9下端配合，所述报警装置外壳9上端与带扩音孔3的伞形透光防雨罩1下端配合。所述伞形透光防雨罩1采用伞状结构、透明材质，并在伞状底部的边缘一圈设有扩音孔3，伞状结构可防止雨水进入装置内部，透明材质可使报警灯的光波发散的更远，底部的扩音孔3可有效使发出的声波传出。所述报警装置外壳9上端圆柱体状的凸起与伞形透光防雨罩1进行配合，可有效防止连接处的雨水渗入；所述报警装置外壳9下部凸出且内部中空，凸出处为接头壳11，用于报警装置外壳9和强咬合转换接头12的组装配合。所述强咬合转换接头12的卡导槽条13与测斜管14的导槽配合卡紧，从底座处保证装置强咬合在测斜管14的地面端口段位置，有效防止工地上外部因素使装置与测斜管14脱离。

所述接头壳11内部设有电池盒，充分满足内部电池的安放，同时电池盒设置在装置内部较低侧，既可解决电池的防潮问题，又可降低装置重心，增强装置稳定性。所述报警装置外壳9的中部边缘一圈设有四组均匀分布的超声波发射和接收探头孔位(每组两个孔洞)，可固定安置四组超声波发射探头4和超声波接收探头5，超声波探头组卡于报警装置外壳9中部，有利于防潮。所述报警装置外壳9的中下端设有电源开关7，用于使用人员关闭本装置，进行监测工作。所述报警装置外壳9内部设有中心电路板8，所述中心电路板8下面设有托架，防止中心电路板8在工地环境下受潮。所述报警装置外壳9顶部外侧设有报警灯及喇叭2，所述报警装置外壳9与伞形透光防雨罩1配合安装后，报警灯及喇叭2位于伞形透光防雨罩 1内。所述报警灯及喇叭2、超声波发射探头4、超声波接收探头5、电源开关7、中心电路板8及电池盒之间连有导线6，所述电池盒为中心电路板8、报警灯及喇叭2提供电源。

每组超声波发射探头4和超声波接收探头5可有效实现对60度范围内、距离4.5m的靠近物进行超声波感测，将感测信号传递到中心电路板8上，进行信号转换，再传递到伞形透光防雨罩1内部的报警灯及喇叭2上，通过声波和光波两种方式，不管在白天还是黑夜都能让靠近的施工机械操作人员或施工人员明显感知。若发现本装置某部位损坏，可轻易将损坏的模块卸下，更换新的模块。

所述基坑测斜管的超声波报警装置的安装方法，包括以下步骤：

步骤一、将伞形透光防雨罩1、报警装置外壳9和强咬合转换接头12进行拼接组合；

步骤二、将强咬合转换接头12下端根据导槽位置插入埋设好的测斜管14中，测斜管14 露出地面长度在0.5米左右；

步骤三、将电池安放进报警装置外壳9下部的接头壳11的电池盒内(电池应定期检查更换)，塞入电池盒封口塞10，直接进入工作状态；

步骤四、当有施工机械或施工人员进入本装置的感测范围内时，超声波传感装置感测，发出警报；

步骤五、当施工机械操作人员或施工人员发现此处有测斜管14后，退出该超声波感测区域，本装置报警停止；当测斜管使用人员进入超声波感测区域，装置发出警报，使用人员按下电源开关7，装置停止工作，沿测斜管14的导槽取下本装置即可。

如图7～图11所示，所述基坑测斜管的超声波报警装置控制电路连接关系为：

(1)12V电池与喇叭、警报灯和12V转5V稳压模块相连；

(2)12V转5V稳压模块输出引脚与超声波模块和5V转3.3V稳压模块相连；

(3)5V转3.3V稳压模块与单片机的电源引脚相连；

(4)超声波模块分别有两根线接在单片机的TIM1引脚和普通IO引脚；

(5)警示灯和喇叭分别有一根线与单片机的TIM3的引脚连接。

如图7所示，所述基坑测斜管的超声波报警装置控制电路的工作原理为：单片机间隔1s 通过普通IO口发送读取信号给超声波模块，模块检测后由输出引脚输出声波与反射时间相同的高电平信号，由单片机的TIM1计时，并计算物体到测斜管的距离以判断各个方向前方障碍物的距离。当检测到有物体接近到一定距离时，单片机给喇叭和警示灯发送控制信号，使其工作并产生警示作用。

该电路采用的管脚定义如下表：

STM32F103C8T6芯片描述：STM32F103R8T6是ST旗下的一款常用的增强型系列微控制器，其内核是Cortex-M3，适用于：电机驱动、应用控制、医疗、手持设备、警报系统等。

HC-05超声波模块描述：

(1)采用IO触发测距，给至少10us的高电平信号；

(2)模块自动发送8个40khz的方波，自动检测是否有信号返回；

(3)有信号返回，通过IO输出一高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间.测试距离＝(高电平时间*声速(340M/S))/2。

程序概要：

调用TIM2定时器精准延时1ms中断，中断函数中计数达到1000(1秒)进入超声波测距子程序。

测距子程序首先将4个触发I/0口至高电平20us后拉低，调用TIM1定时器检测模块返回高电平的时间，并计算距离。

如果距离小于设定值，调用报警子程序。

报警子程序调用TIM3的PWM发生功能，根据反馈距离的数值，调整报警灯和喇叭动作强度的大小，实现既定功能。

Claims (7)

1.一种基坑测斜管的超声波报警装置，其特征在于：包括伞形透光防雨罩(1)、报警灯及喇叭(2)、扩音孔(3)、超声波发射探头(4)、超声波接收探头(5)、电源开关(7)、中心电路板(8)、报警装置外壳(9)、接头壳(11)、强咬合转换接头(12)、卡导槽条(13)和测斜管(14)；所述测斜管(14)为内部设有导槽的管状结构,测斜管(14)地面上的端口段与带有卡导槽条(13)的强咬合转换接头(12)配合,所述强咬合转换接头(12)上端与报警装置外壳(9)下端配合，所述报警装置外壳(9)上端与伞形透光防雨罩(1)下端配合；所述伞形透光防雨罩(1)底部的边缘一圈设有扩音孔(3)；所述报警装置外壳(9)下部设有接头壳(11)，所述接头壳(11)内部设有电池盒；所述报警装置外壳(9)的中下端设有电源开关(7)；所述报警装置外壳(9)的中部边缘一圈设有均匀分布的超声波发射探头(4)和超声波接收探头(5)；所述报警装置外壳(9)内部设有中心电路板(8)；所述报警装置外壳(9)顶部外侧设有报警灯及喇叭(2)。

2.根据权利要求1所述的基坑测斜管的超声波报警装置，其特征在于：所述伞形透光防雨罩(1)采用透明材质的伞状结构。

3.根据权利要求1所述的基坑测斜管的超声波报警装置，其特征在于：所述强咬合转换接头(12)的卡导槽条(13)与测斜管(14)的导槽配合卡紧。

4.根据权利要求1所述的基坑测斜管的超声波报警装置，其特征在于：所述超声波接收探头(5)位于超声波发射探头(4)下面，超声波发射探头(4)和超声波接收探头(5)两者一体内嵌于报警装置外壳(9)上。

5.根据权利要求1所述的基坑测斜管的超声波报警装置，其特征在于：所述中心电路板(8)下面设有托架。

6.根据权利要求1所述的基坑测斜管的超声波报警装置，其特征在于：所述报警灯及喇叭(2)位于伞形透光防雨罩(1)内。

7.根据权利要求1所述的基坑测斜管的超声波报警装置，其特征在于：所述报警灯及喇叭(2)、超声波发射探头(4)、超声波接收探头(5)、电源开关(7)、中心电路板(8)及电池盒之间连有导线(6)。