CN207741743U - 一种级联式测斜仪的自动监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种级联式测斜仪的自动监测系统，其特征包括：测斜管、测斜盒、连接杆、测斜模块、传输线、无线通讯模块、电源模块、信号塔和数据监测中心；所述测斜模块内设置有：微处理器、位移传感器、串口电路和滤波电路。本实用新型能实现基坑的全程深层水平位移在线实时监测，保证监测结果实时性好，准确度高的同时，还能降低人工劳作强度，节省成本。

Description

一种级联式测斜仪的自动监测系统

技术领域

本实用新型涉及一种测量监控领域，具体的说是一种级联式测斜仪的自动监测系统。

背景技术

在岩土工程中要使用测斜仪监测基坑的深层水平位移，现行的设备是可携带的测斜仪，在测量时，需要人员携带测斜仪去现场，每隔50厘米用人工电缆测量一下倾斜度，读取数据，由于电缆非常容易损坏，因此，目前的方法费时费力，并且效果低下。由于是人员去现场进行数据采集，也会有人为因素进行影响，因此无法全程实时准确采集数据，也无法提前预警，特别是天气不好时，人员往往无法到达现场采集数据，而基坑往往会在气候不好时，容易发生位移变形。

目前市场上的大部分测斜仪主要采用电缆其中一端和传感器探头相连，另外一端通过绕线盘和测量仪表相连的结构。现场测量需要两个人配合操作，其中一个人负责操作仪表进行数据的采集，另外一个人负责向上拉升传感器探头，就这样每隔50厘米连续，逐段测量出倾斜角，然后求出水平位移，最后累计得出总的位移量的变化情况。

市场上普通测斜仪在工程现场的应用中存在一下问题：测量过程需要两个人配合操作，无法完成自动测量功能，同时测量效率低，费时费力；传感器探头测量重复性较差，会直接影响测量的准确性和变形分析；普通测斜仪电缆线比较笨重，不方便携带，操作复杂；同样测量的数据会受到人为因素的影响，而无法保证测量的准确性。

发明内容

本实用新型为克服上述现有技术的不足之处，提供一种测量简单，操作便捷的级联式测斜仪的自动监测系统，以期能实现基坑的全程深层水平位移在线实时监测，保证监测结果实时性好，准确度高的同时，还能降低人工劳作强度，节省成本。

为实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：

本实用新型一种级联式测斜仪的自动监测系统的特点包括：测斜管、测斜盒、连接杆、测斜模块、传输线、无线通讯模块、电源模块、信号塔和数据监测中心；

在所述测斜管内等间隔设置所述测斜盒，相邻两个测斜盒之间通过所述连接杆进行连接；在每个测斜盒内均设置所述测斜模块；所有测斜模块依次通过所述传输线串联连接至所述无线通讯模块和电源模块上；所述电源模块通过传输线为所述测斜模块供电；

所述测斜模块内设置有：微处理器、位移传感器、串口电路和滤波电路；

所述位移传感器与所述滤波电路相连接，用于将所采集的位移电平信号进行滤波处理，得到滤波信号；

所述滤波电路与所述微处理器相连接，用于将所述滤波信号转换为位移数据；

所述微处理器与所述串口电路连接，用于将所述位移数据传输至所述传输线上；

所述无线通讯模块通过所述传输线依次接收各个测斜模块内串口电路传输的位移数据，并通过G/G网络发送给所述信号塔进行中转后，由所述数据监测中心通过网络进行接收并用于实时监控。

本实用新型所述的自动监测系统的特点也在于：

在所述测斜盒的上盖和下盖分别设置有两个过孔，一个过孔用于安装吊环，另一个过孔用于安装防水接头；

所述连接杆的两端分别设置有挂钩，以所述挂钩与吊环的配合形成相邻两个测斜盒之间的装配和固定结构；

所述防水接头套装在所述传输线上，形成所述传输线和测斜盒的防水结构。

所述位移传感器的型号为ADXL202，所述滤波电路为74HC14芯片；

所述位移传感器的T2引脚外接125K的电阻，用于调节位移传感器的测量周期，所述位移传感器的Xfilt引脚与Yfilt引脚分别外接0.1uF电容，用于调节位移传感器的测量精度；

所述位移传感器的Xout引脚与Yout引脚分别与74HC14芯片的A5引脚和A6引脚相连接，用于对所述位移电平信号进行滤波处理。

所述微处理器的型号为Atmega128，所述串口电路为MAX485芯片；

所述微处理器的PE4/INT4引脚和PE8/INT6引脚分别与所述74HC14芯片的Y5和Y6引脚相连接，用于接收滤波信号；

所述微处理器的PD7引脚、PE0/UART0_RX引脚和PE1/UART0_TX引脚分别与所述MAX485芯片的RE引脚、RO引脚和DI引脚相连接，用于传输所述位移数据。

与已有技术相比，本实用新型的有益效果体现在：

1、本实用新型将现存的测斜仪进行改装，通过等间隔设置测斜盒和测斜模块来实现等距离位移量的测量，克服了现有技术中人工测量费时费力，且不准确的问题，不仅提高了工作效率，也提高了测量精度，还具有较好的实时性。

2、本实用新型通过在测斜模块内设置的微处理器、位移传感器、串口电路和滤波电路；实现了自动化测量，大幅度降低了人工劳动强度，提高了测量精度，并减少了成本，可以广泛应用在山体滑坡、水坝以及深坑与隧道周围监测土体内滑动面上的变形。

3、本实用新型每个测量模块在测斜管中的位置相对固定，其测量结果可更准确地反映该测点倾斜度随时间的变化，减少了人工测量的机械操作可能引入的测量偏差。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是本实用新型中测斜盒的结构图；

图3是本实用新型中测斜盒主体的俯视图；

图4是本实用新型系统的数据传输流程图；

图5是本实用新型系统中测斜模块的电路连接图；

图中标号：1测斜管；2测斜盒；2-1上盖；2-2主体；2-3下盖；2-4导轨；2-5挡板；3连接杆；3-1挂钩；4测斜模块；5传输线；6无线通讯模块；7电源模块；8信号塔；9数据监控中心；10手机客户端；11吊环；12防水接头。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。

本实施例中，如图1所示，一种级联式测斜仪的自动监测系统，包括：测斜管1、测斜盒2、连接杆3、测斜模块4、传输线5、无线通讯模块6、电源模块7、信号塔8、数据监测中心9和手机客户端10；

在测斜管1内等间隔设置测斜盒2，具体实施中，一般每间隔49-51cm放置一个测斜盒2；相邻两个测斜盒2之间通过连接杆3进行连接；在每个测斜盒2内均设置测斜模块4；所有测斜模块4依次通过传输线5串联连接，最终连接至无线通讯模块6和电源模块7上；这样串联连接可以很好的固定在确定的位置，并且能够保证每一个测斜盒2之间的距离是相对一样的；传输线5是一根四芯的电缆线，包括：两根电源线、两根信号线，电源模块7通过传输线5中的电源线为测斜模块4供电，从而可以很好的解决这个供电和信号的问题，电缆线质量比较好，使用寿命会更长；

测斜模块4内设置有：微处理器、位移传感器、串口电路和滤波电路；

位移传感器与滤波电路相连接，用于将所采集的位移电平信号进行滤波处理，得到滤波信号；

滤波电路与微处理器相连接，用于将滤波信号转换为位移数据；

微处理器与串口电路连接，用于将位移数据传输至传输线5上；

如图4所示，无线通讯模块6通过传输线5中的信号线依次接收各个测斜模块4内串口电路传输的位移数据，并通过3G/4G网络发送给信号塔8进行中转后，由数据监测中心9通过网络进行远距离接收并用于实时监控，最终数据监测中心9将相关数据整理为报表后发送给手机客户端10进行查看，这样就不仅仅局限于现场的数据观看，可以在任何地点，任何时间观看测量数据；

具体实施中，如图2所示，本实施例中，如图2所示，测斜盒2为可拆卸的圆柱体中空结构，共分为上盖2-1，主体2-2，下盖2-3，其长度为99-101mm，直径为58-59mm，如图3所示，在主体2-2上每隔90度有一个固定导轨2-4，导轨2-4长为79-81mm，宽为2-3mm，厚为1-2mm，用于将各个测斜盒2放置在测斜管1，在测斜盒2的上盖2-1和下盖2-3分别设置有两个过孔和四个安装孔，一个过孔用于安装吊环11，另一个过孔用于安装防水接头12；通过四个安装孔对应尺寸的螺丝进行组合安装，能够将盖体和主体固定连接成一个封闭的测斜盒2，作为测量的主体结构；在主体2-2安装一层圆环形挡板9，外径为58-59mm，内径为40mm，用于放置测斜模块4，可以很好的保证测斜模块4的稳定，排除其他一些振动的干扰；

连接杆3的材质为镀锌钢管，长度为44-46厘米，连接杆3的两端分别设置有挂钩3-1，以挂钩3-1与吊环11的配合形成相邻两个测斜盒2之间的装配和固定结构；从而一方面能够固定测斜盒2，另一方面能够保持两个测斜盒之间的距离；

防水接头12套装在传输线5上，形成传输线5和测斜盒2的防水结构，从而保护传输线5和测斜盒2内部的进入水问题；

具体实施中，如图5所示，位移传感器的型号为ADXL202的高精度双轴倾斜传感器保证了测量数据的高精度，滤波电路为74HC14芯片；

位移传感器的T2引脚外接125K的电阻，用于调节位移传感器的测量周期，位移传感器的Xfilt引脚与Yfilt引脚分别外接0.1uF电容，用于调节位移传感器的测量精度；

位移传感器的Xout引脚与Yout引脚分别与74HC14芯片的A5引脚和A6引脚相连接，用于对位移电平信号进行滤波处理，可以得到比较光滑的数据；

如图5所示，微处理器的型号为Atmega128的16位处理器，该芯片性能稳定，对于程序编写要求较高，也保证了程序的保密性，串口电路为MAX485芯片；这样可以很好的处理测量的数据，进行远距离传输，一般的RS232信号，只能传输十几米，RS485信号利用两根信号线之间的电压差进行数据的输出，传输距离能够传输到一千米左右，完全满足现场工程环境的使用，同时RS485信号，采用半双工的工作模式，能够并联多个传感器，这样也保证多个传感器数据的轮询；

微处理器的PE4/INT4引脚和PE8/INT6引脚分别与74HC14芯片的Y5和Y6引脚相连接，用于接收滤波信号，并通过中断检测，测量出位移传感器的占空比数据；

微处理器的PD7引脚、PE0/UART0_RX引脚和PE1/UART0_TX引脚分别与MAX485芯片的RE引脚、RO引脚和DI引脚相连接，用于传输位移数据，可以按照微处理器的指令控制位移数据的传输方向和传输速率。

Claims (4)

1.一种级联式测斜仪的自动监测系统，其特征包括：测斜管(1)、测斜盒(2)、连接杆(3)、测斜模块(4)、传输线(5)、无线通讯模块(6)、电源模块(7)、信号塔(8)和数据监测中心(9)；

在所述测斜管(1)内等间隔设置所述测斜盒(2)，相邻两个测斜盒(2)之间通过所述连接杆(3)进行连接；在每个测斜盒(2)内均设置所述测斜模块(4)；所有测斜模块(4)依次通过所述传输线(5)串联连接至所述无线通讯模块(6)和电源模块(7)上；所述电源模块(7)通过传输线(5)为所述测斜模块(4)供电；

所述测斜模块(4)内设置有：微处理器、位移传感器、串口电路和滤波电路；

所述位移传感器与所述滤波电路相连接，用于将所采集的位移电平信号进行滤波处理，得到滤波信号；

所述滤波电路与所述微处理器相连接，用于将所述滤波信号转换为位移数据；

所述微处理器与所述串口电路连接，用于将所述位移数据传输至所述传输线(5)上；

所述无线通讯模块(6)通过所述传输线(5)依次接收各个测斜模块(4)内串口电路传输的位移数据，并通过3G/4G网络发送给所述信号塔(8)进行中转后，由所述数据监测中心(9)通过网络进行接收并用于实时监控。

2.根据权利要求1所述的自动监测系统，其特征是：在所述测斜盒(2)的上盖(2-1)和下盖(2-3)分别设置有两个过孔，一个过孔用于安装吊环(11)，另一个过孔用于安装防水接头(12)；

所述连接杆(3)的两端分别设置有挂钩(3-1)，以所述挂钩(3-1)与吊环(11)的配合形成相邻两个测斜盒(2)之间的装配和固定结构；

所述防水接头(12)套装在所述传输线(5)上，形成所述传输线(5)和测斜盒(2)的防水结构。

3.根据权利要求1所述的自动监测系统，其特征是：所述位移传感器的型号为ADXL202，所述滤波电路为74HC14芯片；

所述位移传感器的T2引脚外接125K的电阻，用于调节位移传感器的测量周期，所述位移传感器的Xfilt引脚与Yfilt引脚分别外接0.1uF电容，用于调节位移传感器的测量精度；

所述位移传感器的Xout引脚与Yout引脚分别与74HC14芯片的A5引脚和A6引脚相连接，用于对所述位移电平信号进行滤波处理。

4.根据权利要求3所述的自动监测系统，其特征是：所述微处理器的型号为Atmega128，所述串口电路为MAX485芯片；

所述微处理器的PE4/INT4引脚和PE8/INT6引脚分别与所述74HC14芯片的Y5和Y6引脚相连接，用于接收滤波信号；

所述微处理器的PD7引脚、PE0/UART0_RX引脚和PE1/UART0_TX引脚分别与所述MAX485芯片的RE引脚、RO引脚和DI引脚相连接，用于传输所述位移数据。