CN210426467U - 一种电力施工基坑检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电力施工基坑检测装置，包括支撑体、检测本体，其特征在于，还包括一端连接支撑体，另一端连接检测本体，用于控制检测本体相对于支撑体沿基坑深度方向和沿水平方向移动的转动机构；所述检测本体为半球状，包括固定轴和沿固定轴旋转的旋转体，固定轴上安装有测量主控模块，顶点测距模块，无线收发模块，旋转体上安装有旋转测距模块；所述支撑体上安装有无线收发模块，通信主控模块。该电力施工基坑检测装置可以实现基坑横断面深度定位和横断面360度全方位内壁扫描测距，具有定位准确度和测距分辨率高的特点。

Description

一种电力施工基坑检测装置

技术领域

本实用新型涉及施工现场作业用的测距装置领域，具体地，涉及一种电力施工基坑检测装置。

背景技术

固定铁塔的输电线路基坑须与铁塔相一致，因此基坑尺寸是基坑施工工程中需要严格控制，基坑监测是保障基坑工程施工中的一个重要环节，是指在基坑开挖及地下工程施工过程中，对基坑岩土性状、支护结构变位和周围环境条件的变化，进行各种观察及分析工作，并将监测结果及时反馈，预测进一步挖掘施工后将导致的变形及稳定状态的发展，根据预测判定施工对周围环境造成影响的程度，来指导设计与施工，实现所谓信息化施工。

目前测量基坑的方式一般有两种自动检测装置和人工测量两种方式。现有的基坑自动检测装置体积庞大、重量过重等，需要专门的车辆运送到施工现场，导致很多场所无法使用而人工测量方式需要测量人员携带米尺、梯子等工具下到基坑内部测量，不仅测量精度无法保证,而且给测量人员的安全带来很多隐患。

随着激光测距技术的不断发展，近年来出现了采用激光测距仪实现基坑测量的方法，申请号为201110191173.2和201420765931.6的两份专利申请中披露了采用激光测距的方案来测量基坑尺寸，但该技术方案尚存在以下不足：

1、难于解决不同横断面测量的准确定位和高分辨率问题。电力基坑的深度一般高达十几米，为了保障施工作业的安全可靠，需要进行多达几十个甚至数百个横断面的精细测量，不仅需要水平测量和垂直测量，同样还需要测量设备在竖直方向移动，因此，在垂直移动的同时需要有效保障各个横断面的间距，提高分辨率。此外，准确地探测基坑底部是保证各个横断面垂直定位的关键因素。

2、同一横断面测距的扫描角度分辨率不高，基于坑内测距进而绘制坑壁形状需要大量测量不同角度的距离尺寸，现有的技术方案没有考虑这一问题，从而导致横断面测距的扫描角度分辨率非常低下，也无法准确的获知横断面的形状。

3、难以解决基坑内数据传输的问题。基坑深达10多米的情况下数据传输成为一个难题，有线传输信号不但增加了坑下检测的实施难度，而且有线传输信号衰减严重，而目前的无线网络难以覆盖深坑下的信号传输，因此，需要一种可靠的、便于实施的信号传输方式和设备。

综上，需要提供一种便捷实施的基坑自动检测装置，它既能便捷地实施检测，同时还具有高分辨的横断面扫描测距和准确的横断面定位功能。

实用新型内容

本实用新型针对现有背景技术的不足，提出了一种电力施工基坑检测装置，该装置可以实现基坑横断面深度定位和横断面360度全方位内壁扫描测距，具有定位准确度和测距分辨率高的特点，同时，测量结果数据可实时传输到控制中心平台。更重要地是，该电力施工基坑检测装置解决了地下基坑内信号的可靠传输并且具有实施便捷的优点，从而为电力基坑施工提供了可靠的信息化保障。

为实现上述目的，本实用新型提供的技术方案为：

一种电力施工基坑检测装置，包括支撑体、检测本体，还包括一端连接支撑体，另一端连接检测本体，用于控制检测本体相对于支撑体沿基坑深度方向和沿水平方向移动的转动机构；

所述检测本体为半球状，包括固定轴体和沿固定轴旋转的旋转体，固定轴体底座下表面上安装有测量主控模块，顶点测距模块，无线收发模块，旋转体上安装有旋转测距模块，其中，测量主控模块输出采集控制信号至顶点测距模块和旋转测距模块，顶点测距模块和旋转测距模块采集基坑深度距离信号和基坑内壁距离信号并输出至测量主控模块，无线收发模块输出采集的基坑深度距离信号和基坑内壁距离信号；

所述支撑体上安装有无线收发模块，通信主控模块，其中，无线收发模块收发基坑深度距离信号和基坑内壁距离信号，通信主控模块输出控制信号至无线收发模块，并发送基坑深度距离信号和基坑内壁距离信号给主控平台。

该电力施工基坑检测装置通过转动机构可以实现对检测本体的定位，经检测本体放置在基坑内需要测量的位置，通过检测本体上的顶点测距模块实现基坑深度的测量，通过检测本体上的旋转测距模块360°全方位内壁扫描实现深坑宽度的测量，且测量结果可以无线传输孩子采集中心进行存储。

优选地，所述转动机构包括可伸缩横杆，所述可伸缩横杆的一端安装有转轮和驱动转轮转动的第一驱动电机，转轮上固定有升降绳，升降绳的另一端连接检测本体的固定轴顶部，所述可伸缩横杆的另一端通过连接箱体固定在支撑体上，并通过连接箱体上的摇柄控制可伸缩横杆的伸出长度。

可伸缩横杆上连接转轮的一端作为牵引端，升降绳作为牵引绳，一端固定在转轮上，另一端固定在检测本体的固定轴顶部。为了避免测量本体在升降和旋转测量时发生随机摆动，牵引绳的端部引出四个分支，四个分支均匀固定在检测本体的顶面边缘。在摇柄转动下，带动可伸缩横杆在水平方面移动，将检测本体移动在基坑的中心位置，然后第一驱动电机工作，带动转动，牵引绳随着转轮的转动以及监测本体的重力作用下，沿基坑向下移动，将检测本体移动到需要检测的位置，顶点测距模块测量基坑深度，旋转测距模块检测基坑内壁情况，这样就实现了对基坑深度和基坑侧壁状态的测量。

优选地，所述连接箱体包括箱体外壳和支撑基座，所述支撑基座固定在箱体外壳的底部，所述可伸缩横杆固定在支撑基座上，所述可伸缩横杆包括第一横杆和第二横杆，第一横杆和第二横杆通过螺纹连接，所述第二横杆的端部安装有摇柄，通过摇柄的转动带动第二横杆的转动，以控制可伸缩横杆的伸出长度。

优选地，所述检测本体的主轴上固定有测量电源模块，所述测量电源模块用于给测量主控模块，顶点测距模块，无线收发模块以及旋转测距模块供电。

优选地，所述支撑体上安装有通信电源模块，所述通信电源模块用于给无线收发模块，通信主控模块供电。

进一步地，所述通信电源模块为AC-DC整流电源和充电电池的双电源设计，所述测量电源模块为充电电池的单电源设计。为了给充电电池充电，通信电源模块和测量电源模块还包括外接充电插口。

优选地，所述支撑体包括基座，所述基座下表面安装有可拆卸的支脚，基座下表面固定有支撑平台，所述无线收发模块，通信主控模块以及通信电源模块安装在支撑平台上。支脚可拆卸地安装在基座上，方便收纳，采用支脚的形式，方便将支撑体固定在任何材质任何形状的地面上。

优选地，所述的顶点测距模块为基于超声波测距原理的电路。

优选地，所述的旋转测距模块包括基于雷达激光测距原理的激光测距单元和第二驱动电机，第二驱动电机和激光测距单元的核心同轴，第二驱动电机转动带动激光测距单元进行在水平面上旋转扫描，以实现二维平面 360度全方位的激光测距扫描。

优选地，所述通信主控模块和测量主控模块均为具有控制功能、数据处理功能和数据通信功能的处理器。进一步地，所述测量主控模块和通信主控模块为基于ARM构架嵌入式微机系统。

优选地，所述无线收发模块和无线收发模块采用基于国际免许可使用的2.4GHz频段。

本实用新型具有的优异效果为：

(1)通过本实用新型的顶点测距模块，可以准确探测到基坑的底部，避免了检测本体在坑中下降时意外撞击坑底而损坏，同时，结合升降绳与转轴机构，可以准确定位不同横断面的深度。

(2)通过本实用新型的无线收发模块和无线收发模块，可以实时可靠地获取测距结果，解决了地下坑内无线信号难以覆盖、有线传输衰减严重、实施困难等问题。

(3)通过本实用新型的测量主控模块和通信主控模块，可以实时计算测距结果、实时将测距结果数据传输到主控平台，进而实时绘制基坑内形状图，为电力基坑施工提供了实时可靠的信息化手段。

附图说明

图1是实施例提供的电力施工基坑检测装置的结构示意图；

图2是实施例提供的检测本体的结构示意图；

图3是实施例提供的连接箱体内部结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本实施例进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本实用新型，并不限定本实用新型的保护范围。

如图1～图3，本实施例提供的电力施工基坑检测装置包括支撑体1、检测本体2、用于控制检测本体相对于支撑体沿基坑深度方向和沿水平方向移动的转动机构。

支撑体1包括基座，基座下表面安装有可拆卸的支脚，基座下表面固定有支撑平台。支脚可拆卸地安装在基座上，方便收纳，采用支脚的形式，方便将支撑体固定在任何材质任何形状的地面上。支撑平台上安装有无线收发模块，通信主控模块以及通信电源模块，其中，无线收发模块接收基坑深度距离信号和基坑内壁距离信号，通信主控模块输出控制信号至无线收发模块，并发送基坑深度距离信号和基坑内壁距离信号给主控平台，通信电源模块用于给无线收发模块，通信主控模块供电。无线收发模块、通信主控模块和通信电源模块集成在一块PCB印制电路板1上。

优选地，无线收发模块的产品型号为NRF24L01，通信主控模块的芯片型号为STM32F407ZGT6，通信电源模块的AC-DC电源芯片型号为7805，通信电源模块的充电电池为120AH的大容量户外可充锂电池。

检测本体2为半球状，包括固定轴体底座203，安装在固定底座203 上的固定轴体201，设置在固定轴体底座203上表面且可沿固定轴201旋转的旋转体202。固定轴体底座203下表面安装有PCB印制电路板，PCB 印制电路板集成了测量主控模块，顶点测距模块，无线收发模块以及测量电源模块。旋转体202上安装有旋转测距模块。其中，测量主控模块输出采集控制信号至顶点测距模块和旋转测距模块，顶点测距模块和旋转测距模块采集基坑深度距离信号和基坑内壁距离信号并输出至测量主控模块，无线收发模块输出采集的基坑深度距离信号和基坑内壁距离信号；测量电源模块用于给测量主控模块，顶点测距模块，无线收发模块以及旋转测距模块供电。

旋转测距模块202包括基于雷达激光测距原理的激光测距单元和第二驱动电机，第二驱动电机和激光测距单元的核心同轴，第二驱动电机转动带动激光测距单元进行在水平面上旋转扫描，以实现二维平面360度全方位的激光测距扫描。

顶点测距模块为基于超声波测距原理的电路。测量主控模块和通信主控模块为基于ARM构架嵌入式微机系统。无线收发模块和无线收发模块为基于国际免许可使用的2.4GHz频段。测量电源模块为90AH的大容量户外可充锂电池。

优选地，测量主控模块的芯片型号为STM32F407ZGT6，无线收发模块的产品型号为NRF24L01，顶点测距模块的产品型号为HC-SR04，旋转测距模块的产品型号为RPLIDAR-A3M1。

转动机构包括可伸缩横杆3，可伸缩横杆3的一端安装有转轮4和驱动转轮转动的第一驱动电机5，转轮4上固定有升降绳6，升降绳6的另一端连接检测本体2的固定轴201顶部，可伸缩横杆3的另一端通过连接箱体7固定在支撑体1上，并通过连接箱体上的摇柄8控制可伸缩横杆3 的伸出长度。

连接箱体7包括箱体外壳701，支撑基座702和可伸缩横杆3，箱体外壳701将支撑基座702和可伸缩横杆3封闭，起到美观和保护作用，支撑基座702则托起并可伸缩横杆3，使得伸缩杆可以自由地在支撑基座702 改变伸缩长度，可伸缩横杆3为连接箱体左右两端横杆的螺纹连接构造，左端横杆和右端横杆分别为螺纹和螺母构造，通过右端横杆的摇柄转动控制螺纹连接构件的行程，从而改变基坑端可伸缩横杆的伸出长度。

可伸缩横杆上连接转轮的一端作为牵引端，升降绳作为牵引绳，一端固定在转轮上，另一端固定在检测本体的固定轴顶部。为了避免测量本体在升降和旋转测量时发生随机摆动，牵引绳的端部引出四个分支，四个分支均匀固定在检测本体的顶面边缘。在摇柄转动下，带动可伸缩横杆在水平方面移动，将检测本体移动在基坑的中心位置，然后第一驱动电机工作，带动转动，牵引绳随着转轮的转动以及监测本体的重力作用下，沿基坑向下移动，将检测本体移动到需要检测的位置，顶点测距模块测量基坑深度，旋转测距模块检测基坑内壁情况，这样就实现了对基坑深度和基坑侧壁状态的测量。

电力施工基坑检测装置的使用过程如下：

(1)按照图1安装并连接电力施工基坑检测装置，通过摇柄8延伸可伸缩横杆3使得转轮置于基坑10中心，这样可以保证检测本体在置于基坑10内时，处于基坑10的中心；

(2)打开通信电源模块和测量电源模块的开关，启动第一驱动电机5 工作，带转轮4转动，通过升降绳6将测量本体2下放到基坑中，同时顶点测距模块自动开始测距，测量主控模块计算出测量本体2距离基坑底部的距离数据，无线收发模块将距离数据发送到无线收发模块，最终通过通信主控模块将该距离数据传输到管理平台上。当顶点测距模块检测到测量本体2达到基坑底部时第一驱动电机5自动停止转动，同时旋转测距模块开始工作，测量主控模块计算出测量本体距离基坑内壁不同扫描角度的距离数据，无线收发模块将距离数据发送到无线收发模块，最终通过通信主控模块将该距离数据传输到管理平台上

(3)当基坑底部横断面的旋转测距完毕时，第一驱动电机5自动正转5周(对应升降绳上升5厘米，可数据可通过测量主控模块编程进行修改)，牵引检测主体2到达第一个基坑横断面，旋转测距模块开始测距，测量主控模块将第一个基坑横断面的深度定位数据和周围360度相对测量本体2中心的距离数据通过无线收发模块发送到无线收发模块，并通过通信主控模块将该数据传输到管理平台；

(4)检测装置自动重复步骤3，直到测量本体2上升到基坑地面时停止，通过测量主控模块编程或者手动关闭电源也可以终止检测进程。

以上所述的具体实施方式对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本实用新型的最优选实施例，并不用于限制本发明，凡在本实用新型的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电力施工基坑检测装置，包括支撑体、检测本体，其特征在于，还包括一端连接支撑体，另一端连接检测本体，用于控制检测本体相对于支撑体沿基坑深度方向和沿水平方向移动的转动机构；

所述检测本体为半球状，包括固定轴体和沿固定轴旋转的旋转体，固定轴体底座下表面上安装有测量主控模块，顶点测距模块，无线收发模块，旋转体上安装有旋转测距模块，其中，测量主控模块输出采集控制信号至顶点测距模块和旋转测距模块，顶点测距模块和旋转测距模块采集基坑深度距离信号和基坑内壁距离信号并输出至测量主控模块，无线收发模块输出采集的基坑深度距离信号和基坑内壁距离信号；

所述支撑体上安装有无线收发模块，通信主控模块，其中，无线收发模块接收基坑深度距离信号和基坑内壁距离信号，通信主控模块输出控制信号至无线收发模块，并发送基坑深度距离信号和基坑内壁距离信号给主控平台。

2.如权利要求1所述的电力施工基坑检测装置，其特征在于，所述转动机构包括可伸缩横杆，所述可伸缩横杆的一端安装有转轮和驱动转轮转动的第一驱动电机，转轮上固定有升降绳，升降绳的另一端连接检测本体的固定轴顶部，所述可伸缩横杆的另一端通过连接箱体固定在支撑体上，并通过连接箱体上的摇柄控制可伸缩横杆的伸出长度。

3.如权利要求1所述的电力施工基坑检测装置，其特征在于，所述检测本体的主轴上固定有测量电源模块，所述测量电源模块用于给测量主控模块，顶点测距模块，无线收发模块以及旋转测距模块供电。

4.如权利要求3所述的电力施工基坑检测装置，其特征在于，所述支撑体上安装有通信电源模块，所述通信电源模块用于给无线收发模块，通信主控模块供电。

5.如权利要求4所述的电力施工基坑检测装置，其特征在于，所述通信电源模块为AC-DC整流电源和充电电池的双电源设计，所述测量电源模块为充电电池的单电源设计。

6.如权利要求1所述的电力施工基坑检测装置，其特征在于，所述支撑体包括基座，所述基座下表面安装有可拆卸的支脚，基座下表面固定有支撑平台，所述无线收发模块，通信主控模块以及通信电源模块安装在支撑平台上。

7.如权利要求1所述的电力施工基坑检测装置，其特征在于，所述的顶点测距模块为基于超声波测距原理的电路。

8.如权利要求1所述的电力施工基坑检测装置，其特征在于，所述的旋转测距模块包括基于雷达激光测距原理的激光测距单元和第二驱动电机，第二驱动电机和激光测距单元的核心同轴，第二驱动电机转动带动激光测距单元进行在水平面上旋转扫描，以实现二维平面360度全方位的激光测距扫描。

9.如权利要求1所述的电力施工基坑检测装置，其特征在于，所述测量主控模块和通信主控模块为基于ARM构架嵌入式微机系统。

10.如权利要求2所述的电力施工基坑检测装置，其特征在于，所述连接箱体包括箱体外壳和支撑基座，所述支撑基座固定在箱体外壳的底部，所述可伸缩横杆固定在支撑基座上，所述可伸缩横杆包括第一横杆和第二横杆，第一横杆和第二横杆通过螺纹连接，所述第二横杆的端部安装有摇柄，通过摇柄的转动带动第二横杆的转动，以控制可伸缩横杆的伸出长度。

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