CN210242774U - 一种全自动岩土测斜仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种全自动岩土测斜仪，其中，包括提升装置、旋转装置、测斜装置，所述测斜装置包括测斜仪探头、上测量管和下测量管，所述旋转装置包括固定底板、旋转组件和旋转传动组件，所述旋转传动组件驱动所述旋转组件和所述上测量管同步精确旋转，所述提升装置提供动力并通过电缆控制所述测斜仪探头在所述下测量管中做升降运动对所述下测量管的斜度进行测量，所述旋转传动组件包括旋转电机、轴承和小齿轮，所述旋转电机驱动小齿轮转动，带动所述轴承的外圈转动。本实用新型提供的技术方案，实现了旋转装置可以使测斜仪探头自动旋转设定的角度，在旋转过程中不会使测斜仪探头出现偏移，实现旋转的准确性，避免出现误差。

Description

一种全自动岩土测斜仪

技术领域

本实用新型涉及测斜设备领域，具体涉及一种全自动岩土测斜仪。

背景技术

岩土位移监测方法广泛用于边坡、滑坡和城市深基坑等监测中，一般采用钻孔测斜法进行监测，目前常规的岩土水平位移监测主要使用普通测斜传感仪与自动化测斜传感仪两种。

普通测斜传感仪为便携式人工测斜传感仪，使用人工测量的方法，通过人力将测量探头放至指定位置，手工或者使用仪器记录每个位置的测斜数据。普通测斜传感仪一般需要两个人手工操作，一人负责收放测量仪电缆，一人负责操作读数仪和记录数据。按照规范要求，需要每0.5m高度间距测量一次，监测频率有限，且存在工作效率低，在刮风下雨等自然条件恶劣，但却特别需要检查土层状态时，无法实现人工操作。

自动化监测可以极大地提高监测工作的效率，及时监测到结果，实现对深层土体位移变化情况的掌握，其中，申请号为201610255392.5的专利公开了全自动智能岩土测斜系统，自动升降控制单元、测斜传感单元、远近程无线通信单元和供电单元，自动升降控制单元包括动力电机和自动升降控制装置，测斜传感单元包括测斜控制电路、测斜传感器装置和ZigBee单片机，远近程无线通信单元包括近程通信ZigBee单片机和远程通信DTU模块，供电单元包括地面供电单元和测斜传感供电单元，地面供电单元给自动升降控制单元和远近程无线通信单元提供电源，测斜传感供电单元给测斜传感单元提供电源，自动升降控制单元拖动测斜传感器装置的探头沿土体测斜通道做升降运动采样土层参数，测斜传感单元将采样得到的土层参数传送给远近程无线通信单元，远近程无线通信单元将收到的信息通过互联网传送给终端设备。该专利所公开的技术方案，采集过程中是通过如下的装置来对角度传感器需进行角度旋转：传感器探头设置成MEMS双轴角度传感器和传感器转向电机，通过该转向电机带动所述传感器进行180度翻转，上述装置无法确保旋转角度的准确性，另外，将传感器转向电机设置在角度传感器内部，成本较高。

另外，目前的自动化测斜传感仪一般通过以下装置来收回电缆：通过电机带动电缆盘转动，将电缆环绕叠加在电缆盘上，这种绕线装置存在以下问题：电缆无序地叠加一起，导致放缆困难。

因此，现有技术有待于进一步发展和进步。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种全自动岩土测斜仪，以解决目前通过人工操作的低效、通过自动化监测无法确保测量仪探头的旋转角度和电缆无序叠加导致放缆困难的问题。

本实用新型技术方案如下：

一种全自动岩土测斜仪，其中，包括提升装置、旋转装置、测斜装置，所述测斜装置包括测斜仪探头、上测量管和下测量管，所述旋转装置包括固定底板、旋转组件和旋转传动组件，所述上测量管安装在所述旋转组件上，所述旋转组件安装在所述旋转传动组件上，所述旋转传动组件安装在所述固定底板上，所述旋转传动组件驱动所述旋转组件和所上测量管同步精确旋转，所述上测量管的下端与所述下测量管的上端通过所述固定板对接，所述提升装置通过电缆与所述测斜仪探头连接，所述提升装置提供动力并通过电缆控制所述测斜仪探头在所述下测量管中做升降运动对所述下测量管的斜度进行测量，所述旋转传动组件包括旋转电机、轴承和小齿轮，所述轴承包括一个内圈和一个外圈，所述外圈的侧面沿其周向设置成齿状部，所述齿状部与所述小齿轮相互咬合，所述旋转电机驱动小齿轮转动，带动所述轴承的外圈转动。

所述的一种全自动岩土测斜仪，所述上测量管和下测量管的轴向内壁上设有沿径向对称布置的一对滑动导槽，所述上测斜管和下测量管的轴向外壁

上设有沿径向对称布置的一对第一凸棱，所述测斜仪探头的上下两端设置导向滚轮，所述导向滚轮卡接在所述上测斜管的滑动导槽上，当电缆绞车转动时，所述电缆带动所述测斜仪探头从所述上测斜管下降至所述下测量管中。

所述的一种全自动岩土测斜仪，其中，所述旋转组件包括旋转管和旋转管底座，所述旋转管的轴向内壁上设有沿径向对称布置的一对第一卡槽，所述旋转管的外径与旋转管底座中空部的内径相适配，所述旋转管卡合在所述旋转管底座上。

所述的一种全自动岩土测斜仪，其中，所述旋转组件包括旋转管和旋转管底座，在所述旋转管的轴向内壁上设有沿径向对称布置的一对第一卡槽，所述旋转组件包括旋转管和旋转管底座一体成型。

所述的一种全自动岩土测斜仪，其中，所述测斜装置还包括下测斜管固定块，所述测斜管固定块内设置一沿纵向穿透的管道，所述管道的轴向内壁上设置沿径向对称布置的一对第二卡槽，所述第二卡槽的形状与所述下测斜管的凸棱形状相适配。

所述的一种全自动岩土测斜仪，其中，所述提升装置包括电缆绞车、上滑轮装置和导线装置，所述电缆一端固定在在所述电缆绞车上，另一端依次绕过所述导线装置和所述上滑轮装置与所述测斜传感仪连接，通过驱动所述电缆绞车使所述测斜仪探头在下测量管内进行升降运动并自动检测下测量管斜度。

所述的一种全自动岩土测斜仪，其中，所述上滑轮装置上设有一个大滑轮和三个电缆压轮，所述三个电缆压轮包括第一滑轮、第二滑轮和第三滑轮，所述导线装置包括电机推杆、滑块、垂直设置在固定板上的电缆压柱，所述滑块设置在所述电机推杆的丝杆上，所述固定板设置在所述滑块上，所述电缆压柱设有两个，包括第一电缆压柱和第二电缆压柱，两者相切设置，在上述第一电缆压柱和第二电缆压柱上方设置两个电缆压柱：第三电缆压柱和第四电缆压柱，在所述固定板一侧设置固定条，将所述第三电缆压柱和第四电缆压柱垂直设置在所述固定条上，所述第三电缆压柱和第四电缆压柱相切设置。

所述的一种全自动岩土测斜仪，其中，所述测斜装置还包括限位控制装置和数据采集装置，所述限位控制装置包括高位限位传感器，所述高位限位传感器安装在所述旋转管的上方并检测所述测斜传感仪是否位于最高位置。

所述的一种全自动岩土测斜仪，其中，所述上滑轮装置上设置长度检测编码器、所述长度检测编码器安装在所述上滑轮装置上，所述长度检测编码器通过所述上滑轮装置的转动对电缆进行长度测量，从而实现对所述测斜传感仪在测量管深度位置的测量。

所述的一种全自动岩土测斜仪，其中，所述数据采集装置连接接收终端，所述数据采集装置将测量过程中采集到的数据通过无线通信或有线通信的方式发送到所述接收终端。

本实用新型实施例提供的技术方案，使用了提升装置、旋转装置、测斜装置实现机械自动化，通过限位控制装置确保在测斜过程中监测频率高且测量稳定，减少了人工误差及外界条件的影响，保证了测量数据的准确性，降低人工成本，实现了旋转装置可以使测斜仪探头自动旋转设定的角度，在旋转过程中不会使测斜仪探头出现偏移，实现旋转的准确性，保证了数据的准确性和完整性，避免出现误差。相比较于现有的测斜装置，导线装置可以使线缆有序地环绕在电缆盘中，保证能够有序地收缆和放缆，提高效率。

附图说明

图1为本实用新型实施例中全自动岩土测斜仪的立体图。

图2为实用新型实施例中旋转装置的结构爆炸图。

图3为实用新型实施例中旋转装置的立体图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本实用新型进行进一步详细说明，但本实用新型要求保护的范围并不局限于下述具体实施例。

如图1-3所示，一种全自动岩土测斜仪，包括提升装置、旋转装置、测斜装置，提升装置、旋转装置、测斜装置安装在测斜仪机架上，所述测斜装置包括测斜仪探头1、上测斜管2和下测斜管3，测量时，下测斜管3需被埋在要测量的岩土层孔中，所述旋转装置包括固定底板4、旋转组件和旋转传动组件，所述旋转装置通过固定底板4安装在测斜仪机架上，所述旋转组件安装在所述旋转传动组件上，所述旋转传动组件安装在所述固定底板4上，所述旋转传动组件驱动所述旋转组件和所述上测斜管2同步精确旋转。所述上测斜管2的下端与所述下测量管3的上端对接，所述提升装置通过电缆与所述测斜仪探头1连接，电缆绞车5外接提升电机机组18，提升电机机组18通过驱动所述电缆绞车5转动使电缆实现收放，所述提升装置提供动力并通过电缆控制所述测斜仪探头1在所述下测斜管3中做升降运动，对所述下测斜管3的斜度进行测量。

所述的固定底板4上设置穿孔41，所述旋转传动组件包括轴承6、小齿轮7，所述轴承6包括一个内圈61和一个外圈62，内圈61的直径与所述穿孔41的直径一致，以便所述轴承6安装在所述固定底板4上，内圈61与所述穿孔41的中心处于同一中轴线上，该外圈62的侧面沿其周向设置成齿状部621，所述齿状部621与上述小齿轮7相互咬合，当旋转电机8启动时，带动小齿轮7转动，从而带动轴承6的外圈62转动。

在所述固定底板4的侧边设置一电机固定小板9，所述旋转电机8紧固设置在固定小板9下方，该电机固定小板9设置成中空状，该旋转电机8的转轴穿过所述固定小板9，所述小齿轮7设置在所述转轴上。

所述旋转组件包括旋转管10和旋转管底座11，所述旋转管10包括管体101和凸环102，该管体101和凸环102为一体贯穿设置，所述旋转管10的轴向内壁上设有沿径向对称布置的一对第一卡槽103，所述旋转管底座11设置成一中空凸台，所述旋转管10的外径与旋转管底座11中空部的内径相适配，将所述旋转管10插入旋转管底座后，且可以通过设置在所述凸台凸起部上的第一固定孔111固定所述旋转管10。所述旋转组件通过该旋转管底座11连接在所述轴承6上，所述轴承6与所述旋转管10的中心处于同一中轴线上。优选地，所述旋转管10和旋转管底座11设置成一体成型。

所述上测斜管2的轴向内壁上设有沿径向对称布置的一对滑动导槽21，所述测斜仪探头1外侧上下两端设有与上述一对滑动导槽21配合的导轮部件11，所述测斜仪探头1通过导轮部件11与滑动导槽21的滑动配合实现在测斜管内的往复运动，同理，所述上测斜管3的轴向内壁上设有沿径向对称布置的一对滑动导槽31，所述测斜仪探头1外侧上下两端设有与上述一对滑动导槽31配合的导轮部件11，所述测斜仪探头1通过导轮部件11与滑动导槽31的滑动配合实现在测斜管内的往复运动，当所述提升装置驱动电缆绞车5转动时，所述电缆带动所述测斜仪探头1从所述上测斜管2下降至所述下测量管3中。所述滑动导槽21使所述测斜仪探头1在所述上下测斜管内下滑时不会发生位置偏移，防止电缆扭转造成电缆线的损伤，同时旋转传动组件在驱动上测量管2旋转时，所述测斜仪探头1在滑动导槽21的作用下也随着旋转。

在上测斜管2的轴向外壁上设有沿径向对称布置的一对凸棱22，同理，在下测斜管3的轴向外壁上设有沿径向对称布置的一对凸棱32，所述凸棱22的形状与所述第一卡槽103的形状适配，在将上测斜管2插入所述旋转管10时，该凸棱22卡入所述卡槽103，以固定所述上测斜管2。

所述测斜装置还包括下测斜管固定块12，该测斜管固定块12内设置一沿纵向穿透的管道121，该测斜管固定块12的上端与所述固定底板4连接时，所述管道121与所述固定底板4的穿孔41中心处于同一中轴线上，所述管道121的轴向内壁上设置沿径向对称布置的一对第二卡槽122，该第二卡槽122的形状与所述下测斜管3的凸棱32形状相适配，以便下测斜管3能够沿着所述第二卡槽122插入下测斜管固定块12。

将下测斜管3插入该下测斜管固定块12时，因为重力的原因，下测斜管3有可能掉落，为了解决这个问题，所述的下测斜管固定块12的底部还设置一抱紧装置13，所述抱紧装置包括左半管131和右半管(图中未标示)，所述左半管131和右半管(图中未标示)的一端一体连接，且与所述的下测斜管固定块12一体成型，另一端相互断开，且与该下测斜管固定块12分离，所述左半管131和右半管(图中未标示)相向设置，围成一中空的管道133，所述管道133的轴向内壁上设置沿径向对称布置的一对第三卡槽(图中未标示)，该第三卡槽的形状与下测斜管3的凸棱32形状相适配，且该第三卡槽(图中未标示)与第二卡槽122处于同一直线上。在所述的左半管131上设置锁紧孔133，对应地，在所述右半管上设置第二固定孔(图中未标示)，在将下测斜管3沿所述第三卡槽插入固定块后，通过螺丝穿过所述锁紧孔133，锁紧在第二固定孔上，可以通过螺丝的松紧度来调节握紧下测斜管3的松紧度。

所述提升装置包括电缆绞车5、上滑轮装置14、导线装置15，所述上滑轮装置上设有一个大滑轮141和3个电缆压轮，3个电缆压轮包括第一滑轮142、第二滑轮143和第三滑轮144，所述大滑轮141、第一滑轮142、第二滑轮143和第三滑轮144上均设置滑槽，且所述三个滑轮两两相切设置，电缆绞车5设置电缆盘51和绞车轴52，通过绞车轴52与所述测试仪机架连接固定，所述导线装置15包括电机推杆151、滑块152、垂直设置在固定板153上的电缆压柱，所述滑块152设置在所述电机推杆151的丝杆154上，所述固定板153设置在所述滑块152上，所述电缆压柱设有2个，包括第一电缆压柱155和第二电缆压柱，两者相切设置。

所述电缆一端固定在电缆盘51上，另一端依次绕过所述第一电缆压柱155和第二电缆压柱156之间，所述第一滑轮142和第二滑轮143之间的滑槽，所述大滑轮141的滑槽，再绕过第二滑轮143与第三滑轮144之间的滑槽，与所述测斜仪探头1连接，所述大滑轮141、第一滑轮142、第二滑轮143和第三滑轮144的设置可以防止电缆在运动过程中滑出上滑轮装置，确保上滑轮装置转动与电缆同步，消除电缆与所述上滑轮装置滑动。

所述电机推杆151、滑块152和电缆压柱的设置可以配合电缆绞车5的运动，设定成所述电缆在电缆盘51上收放一圈，丝杆154相应地运动预定的距离，以便电缆能够在电缆盘51上有序的收叠，而不会发生缠绕情况。

所述电缆压柱设置为2个时，电缆穿过两个电缆压柱时容易刮蹭到滑块或者电机推杆，损坏电缆，为了解决这个问题，在上述方案基础上，在上述第一电缆压柱155和第二电缆压柱156上方设置两个电缆压柱：第三电缆压柱157和第四电缆压柱。在所述固定板一侧设置固定条，将所述第三电缆压柱157和第四电缆压柱垂直设置在所述固定条上，所述第三电缆压柱和第四电缆压柱相切设置。

所述测斜装置还包括限位控制装置和数据采集装置(图中未标示)，所述限位控制装置包括高位限位传感器16，所述高位限位传感器16安装在所述上测斜管2的上方并检测所述测斜仪探头1是否位于最高位置，从而对提升电机机组18发出通电信号，提升电机机组18开始驱动电缆绞车5转动，使电缆和测斜仪探头1一起下降。所述数据采集装置连接接收终端，所述数据采集装置将测量过程中采集到的数据通过无线通信或有线通信的方式发送到所述接收终端。

本实施例的所述上滑轮装置上还设置长度检测编码器17，所述长度检测编码器17安装在所述上滑轮装置上，所述长度检测编码器17通过所述上滑轮装置的转动对电缆进行长度测量，从而实现对所述测斜仪探头1在下测量管3内深度位置的测量。

测斜装置中的提升电机机组18为伺服电机和旋转电机为步进电机，可使用蓄电池或交流电源提供电力，或者通过太阳能电路提供电力。

本实用新型的测斜工作流程如下：测斜仪探头1每次开始测量时，测斜仪探头由高点限位传感器16控制处于最高点位置，此时提升电机机组启动并运转线缆，在重力的作用下，测斜仪探头1从上测斜管下放到下测斜管的下端，通过深度检测编码器17进行深度测量，以精准测量深度。当测斜仪探头1到达测量管的标定位置时，放缆停止，停止10s后开始提升(时间可根据需要设置)，当测斜仪探头提升到达预设的0位置时测斜仪探头1开始自动采集数据，数据采集完成；数据采集完成后测斜仪探头1会自动再次提升，每次提升高度为500mm，测斜仪探头1开始下一个数据自动采集，第2个数据采集完成；以此类推，直到采集完下测斜管最上端的数据，测斜仪探头1到达高点位置后，提升电机机组停止转动，旋转电机8开始运转，将旋转管10旋转180度，此时测斜仪探头1在上测斜管2内侧滑动导槽21的作用下也旋转了180度，可以通过设定旋转电机8转过的度数来控制旋转的角度，旋转到位后，测斜仪探头1再次下放，重复以上数据采集过程，直到再次采集完测量管最上端一个数据，测斜仪探头1到达高点位置，旋转电机开始运转，测斜仪探头在上测斜管2内侧滑动导槽的作用下反向旋转180度，使得整个装置回复到启动测量的初始位置，至此该站点的一个测量流程结束。

本实用新型的全自动机械式智能测斜装置相较于常用的手动便携式测斜传感仪方案，使用了提升装置、旋转装置、测斜装置实现机械自动化，通过限位控制装置确保在测斜过程中监测频率高且测量稳定，减少了人工误差及外界条件的影响，保证了测量数据的准确性，降低人工成本。旋转装置可以使测斜仪探头自动旋转设定的角度，在旋转过程中不会使测斜仪探头出现偏移，实现旋转的准确性，保证了数据的准确性和完整性，避免出现误差。相比较于现有的测斜装置，导线装置可以使线缆有序地环绕在电缆盘中，保证能够有序地收缆和放缆，提高效率。测斜仪探头1将数据传输至数据采集装置，在数据经过读取完毕后，数据将立即存储在存储介质内并通过无线传输设备远程传输给远程控制系统，远程控制系统可以对同一或不同施工地的所有测斜传感仪进行统一远程监控，监控过程中发现有数据异常或需要集中监测时，可使用控制系统进行远程设定，如测斜深度、开始时间、速率及频率等，确保智能化控制。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对实用新型构成任何限制。

Claims (10)

1.一种全自动岩土测斜仪，其特征在于，包括提升装置、旋转装置、测斜装置，所述测斜装置包括测斜仪探头、上测量管和下测量管，所述旋转装置包括固定底板、旋转组件和旋转传动组件，所述上测量管安装在所述旋转组件上，所述旋转组件安装在所述旋转传动组件上，所述旋转传动组件安装在所述固定底板上，所述旋转传动组件驱动所述旋转组件和所上测量管同步精确旋转，所述上测量管的下端与所述下测量管的上端通过所述固定底板对接，所述提升装置通过电缆与所述测斜仪探头连接，所述提升装置提供动力并通过电缆控制所述测斜仪探头在所述下测量管中做升降运动对所述下测量管的斜度进行测量，所述旋转传动组件包括旋转电机、轴承和小齿轮，所述轴承包括一个内圈和一个外圈，所述外圈的侧面沿其周向设置成齿状部，所述齿状部与所述小齿轮相互咬合，所述旋转电机驱动小齿轮转动，带动所述轴承的外圈转动。

2.根据权利要求1所述的一种全自动岩土测斜仪，其特征在于，所述上测量管和下测量管的轴向内壁上设有沿径向对称布置的一对滑动导槽，所述上测斜管和下测量管的轴向外壁上设有沿径向对称布置的一对第一凸棱，所述测斜仪探头的上下两端设置导向滚轮，所述导向滚轮卡接在所述上测斜管的滑动导槽上，当电缆绞车转动时，所述电缆带动所述测斜仪探头从所述上测斜管下降至所述下测量管中。

3.根据权利要求1所述的一种全自动岩土测斜仪，其特征在于，所述旋转组件包括旋转管和旋转管底座，所述旋转管的轴向内壁上设有沿径向对称布置的一对第一卡槽，所述旋转管的外径与旋转管底座中空部的内径相适配，所述旋转管卡合在所述旋转管底座上。

4.根据权利要求1所述的一种全自动岩土测斜仪，其特征在于，所述旋转组件包括旋转管和旋转管底座，在所述旋转管的轴向内壁上设有沿径向对称布置的一对第一卡槽，所述旋转组件包括旋转管和旋转管底座一体成型。

5.根据权利要求2所述的一种全自动岩土测斜仪，其特征在于，所述测斜装置还包括下测斜管固定块，所述测斜管固定块内设置一沿纵向穿透的管道，所述管道的轴向内壁上设置沿径向对称布置的一对第二卡槽，所述第二卡槽的形状与所述下测斜管的凸棱形状相适配。

6.根据权利要求1所述的一种全自动岩土测斜仪，其特征在于，所述提升装置包括电缆绞车、上滑轮装置和导线装置，所述电缆一端固定在所述电缆绞车上，另一端依次绕过所述导线装置和所述上滑轮装置与所述测斜传感仪连接，通过驱动所述电缆绞车使所述测斜仪探头在下测量管内进行升降运动并自动检测下测量管斜度。

7.根据权利要求6所述的一种全自动岩土测斜仪，其特征在于，所述上滑轮装置上设有一个大滑轮和三个电缆压轮，所述三个电缆压轮包括第一滑轮、第二滑轮和第三滑轮，所述导线装置包括电机推杆、滑块、垂直设置在固定板上的电缆压柱，所述滑块设置在所述电机推杆的丝杆上，所述固定板设置在所述滑块上，所述电缆压柱设有两个，包括第一电缆压柱和第二电缆压柱，两者相切设置，在上述第一电缆压柱和第二电缆压柱上方设置两个电缆压柱：第三电缆压柱和第四电缆压柱，在所述固定板一侧设置固定条，将所述第三电缆压柱和第四电缆压柱垂直设置在所述固定条上，所述第三电缆压柱和第四电缆压柱相切设置。

8.根据权利要求6所述的一种全自动岩土测斜仪，其特征在于，所述测斜装置还包括限位控制装置和数据采集装置，所述限位控制装置包括高位限位传感器，所述高位限位传感器安装在所述旋转管的上方并检测所述测斜传感仪是否位于最高位置。

9.根据权利要求6所述的一种全自动岩土测斜仪，其特征在于，所述上滑轮装置上设置长度检测编码器、所述长度检测编码器安装在所述上滑轮装置上，所述长度检测编码器通过所述上滑轮装置的转动对电缆进行长度测量，从而实现对所述测斜传感仪在测量管深度位置的测量。

10.根据权利要求8所述的一种全自动岩土测斜仪，其特征在于，所述数据采集装置连接接收终端，所述数据采集装置将测量过程中采集到的数据通过无线通信或有线通信的方式发送到所述接收终端。

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