CN212872935U - 基于无线传输和高密度电法的城市塌陷检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于城市塌陷预测技术领域，具体公开一种基于无线传输和高密度电法的城市塌陷检测系统，包括电极、电缆线、多路电极转换器、测控主机、无线传输装置及远程计算机，其特点是所述电极通过电缆引线和固定夹与设置在电缆线上的专用卡座相连，使得电极与电缆之间的连接不易松动，保证测量结果的准确性；所述电缆线的一端与所述多路电极转换器的接线口相连，所述多路电极转换器的信号输出端与所述测控主机的信号输入端相连，所述测控主机的RS232串行通信接口与所述无线传输装置相连，所述无线传输装置的另一端与远程计算机连接，将测得的数据传输给远程计算机，测试人员无需守在现场，在办公室或家中即可实时查看测区的地质情况。

Description

基于无线传输和高密度电法的城市塌陷检测系统

技术领域

本实用新型涉及城市地面塌陷的实时监测和预警技术领域，特别涉及一种基于无线传输和高密度电法的城市塌陷检测系统。

背景技术

近年来，有关城市道路塌陷的报告经常见诸于电视、报纸、网络媒体中，因塌陷造成的经济损失严重，其场景让人怵目惊心，道路的塌陷给人们的生命、财产造成了严重的威胁，催生了人们的恐慌心理，对社会产生了非常严重的负面影响。解释、预防、解决城市道路塌陷的问题成为城市建设者的一项重要工作，需要了解道路塌陷的原因，及时发现道路塌陷潜在的危险和隐患，做到对城市道路塌陷灾害能够提前预防，防患于未然，使危害减轻、降低甚至杜绝危害的发生。因此，设计一种能实时监测地下剖面的情况，对城市道路塌陷进行预警的检测系统是十分必要的。

在目前的城市塌陷检测方法中，优势较突出的是高密度电法探测。他的基本原理与普通电阻率法相同，不同的是测点密度较高，极距在算术坐标系中呈等间隔，它是电剖面法和电测探法的结合，一次可以完成纵横二维勘探过程，观测精度较高、数据采集可靠，对地电结构具有一定的成像功能，地面塌陷与周围岩体有明显电性差异，通过高密度电法可获得丰富的地下信息。

高密度电法的优点在于能够经济而迅速的探测较大范围，减少了工作的盲目性，提高了精准度，降低成本，提高效率。充分应用了科学技术以及科学原理，这样大大地节省了探测所需要的时间。数据密度大且非常精准，可以为以后的工作提供了非常有利的基础条件。而且这一方法非常具有实用性，可以减少人员的配备。在设计和技术实施上，高密度电法测量系统采用先进的自动控制理论和大规模集成电路，实用的电极数量多，而且电极之间可自由组合，这样就可以提取更多的地电信息，使电法探测能像地震勘探一样使用覆盖式的测量方式。

然而，在现有的高密度电法测量中，电极与电缆之间的连接不牢靠，很容易发生松动，使得测试信号不稳定，严重影响测试结果；再有，测试人员经常是在待测地附近的工程车上对地下剖面进行监测，很不方便。因此，设计一种基于无线传输和高密度电法的城市塌陷系统来解决这一问题是十分必要的。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的就在于提供一种基于无线传输和高密度电法的城市塌陷检测系统，一方面使得金属电极与电缆的连接更加牢靠，保证测试结果的可靠性；另一方面可在远程终端实时监测地下剖面电阻率变化情况。

为实现上述技术目的，本实用新型采用的具体方案如下：

一种基于无线传输和高密度电法的城市塌陷检测系统，包括电极、电缆线、多路电极转换器、测控主机、无线传输装置及远程计算机，所述电极通过电缆引线和固定夹与设置在电缆线上的专用卡座相连，所述电缆线的一端与所述多路电极转换器的接线口相连，所述多路电极转换器的信号输出端与所述测控主机的信号输入端相连，所述测控主机的RS232串行通信接口与所述无线传输装置相连，所述无线传输装置的另一端与远程计算机连接，用于将测得的数据传输给远程计算机。

作为优选，所述电极上径向开设有一通孔，作为电极与电缆引线的接线孔，所述电极上位于所述接线孔的上部沿周向设置有固定凹槽，从所述固定凹槽的上边缘开始直至所述电极的末端的这部分电极的外表面设有螺纹丝扣，与所述螺纹丝扣螺纹连接的是螺纹帽，通过螺纹帽的向下螺紧作用使得缠绕在所述固定凹槽中的电缆引线被压紧。

作为优选，所述固定夹包括铰接在一起的第一夹体和第二夹体，所述第一夹体和第二夹体之间设有用于调节二者距离的扭转弹簧。

进一步地，所述第一夹体由一体成型的第一压持部和第一夹持部组成，所述第一压持部的内侧设有用于连接电缆引线的接口，所述第一夹持部为圆弧形；所述第二夹体由一体成型的第二压持部和第二夹持部组成，所述第二压持部的内侧设有用于连接电缆引线的接口，所述第二夹持部为圆弧形，且与所述第一夹持部配合用于夹持电缆。

优选的，所述无线传输装置为低功耗移动通信装置。

另外，上述技术方案中还包括供电装置，所述供电装置的电压输出端分别与所述多路电极转换器和测控主机的电压供电端口相连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型提供的一种基于无线传输和高密度电法的城市塌陷检测系统，主要有两点优势：一是该系统中应用的高密度电法的电极改进以及电极与电缆连接方式的改进，具体是在电极上增加了接线孔、固定凹槽和螺纹帽，使得电缆引线与电极之间的连接更加牢靠，且螺纹丝扣与螺纹帽的设置可增大受力面，防止电极敲击变形；同时电极与电缆之间的连接通过电缆引线和固定夹连接在测试电缆的卡座上，解决了现有拔插卡长时间使用后松散的问题，使得电极与测试电缆之间的连接相对固定，能够保证在测试过程中的信号稳定，从而保证测试结果的准确性。二是本系统通过无线传输装置将测控主机的数据无线传输给远程计算机，这样测试人员可以在远端实时查看测区的地质情况，比如在办公室或者家中，且所述无线传输装置为低功耗移动通信装置，采用多级休眠和唤醒模式，工作功耗、待机功耗、休眠功耗远低于业界同类产品，在取电不便的应用场景中使用优势明显；还可以设置地质异常预警，方便人员及时处理地质隐患问题。另外，测量的结果可通过软件编程绘制成剖面曲线图和等值线图显示在远程计算机的显示屏上，可直观显示反映出各个剖面的电阻率变化情况和工区地质情况，便于对城市塌陷的预测和采取应急措施。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型基于无线传输和高密度电法的城市塌陷检测系统的结构框图。

图2为图1中使用的电极结构示意图。

图3为图1中使用的电极与电缆线的连接方式示意图。

图4为图3中固定夹的结构示意图。

图5为图3中固定夹的又一结构示意图。

图6为通过本检测系统生成的剖面曲线图。

图7为通过本检测系统生成的等值线图。

图中所示：

1-电极，2-电缆线，3-多路电极转换器，4-测控主机，5-无线传输装置，6-远程计算机，7-电缆引线，8-固定夹，81-第一夹体，81A-第一压持部，81B-第一夹持部，82-第二夹体，82A-第二压持部，82B-第二夹持部，83-扭转弹簧，84-接口，9-接线孔，10-固定凹槽，11-螺纹帽。

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。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

请参阅图1所示，本实施例提供一种基于无线传输和高密度电法的城市塌陷检测系统，包括电极1、电缆线2、多路电极转换器3、测控主机4、无线传输装置5及远程计算机6，所述电极1通过电缆引线7和固定夹8与设置在电缆线2上的专用卡座相连，所述电缆线2的一端与所述多路电极转换器3的接线口相连，所述多路电极转换器3的信号输出端与所述测控主机4的信号输入端相连，所述测控主机4的RS232串行通信接口与所述无线传输装置5相连，所述无线传输装置5的另一端与远程计算机6连接，用于将测得的数据传输给远程计算机6。

具体的，本实施例中每30道电极1形成一组，采用30芯的电缆线2分别与每一道电极1相连接，所述电缆线2的另一端连接在EDHJ-120多路电极转换器3的接线口上，所述EDHJ-120多路电极转换器3设有四个接线口，可同时插接4组电缆线2，所述EDHJ-120多路电极转换器3的信号输出端与所述测控主机4的信号输入端相连接，所述测控主机4为EDJD-XA主机，其上设有3个信号输入端口，可同时接收3个所述EDHJ-120多路电极转换器3传输过来的信号，还设有一个RS232串行通信接口，所述RS232串行通信接口与所述无线传输装置5相连接，所述无线传输装置5为低功耗四信移动通信装置，包含有无线发射单元和无线接收单元，所述无线发射单元与RS232接口连接，用于接收并发射测量数据，所述无线接收单元与远程计算机连接，用于将无线发射单元发出的测量数据传输给远程计算机。另外，本实施例的检测系统还包括供电装置，所述供电装置的电压输出端分别与所述多路电极转换器3和测控主机4的电压供电端口相连接，用于多路电极转换器3和测控主机4的电力提供。

本实施提供的检测系统其有利特征之一在于测得的数据通过无线传输的方式传输给远程计算机，可在远端实时查看测区的地质情况，并且可以设置地质异常预警，方便人员及时处理地质隐患问题，其无线传输数据采用4G数传终端，它主要有以下特点：

1)超低功耗表现

采用多级休眠和唤醒模式，工作功耗、待机功耗、休眠功耗(休眠功耗＜5mA)，远低于业界同类产品，在取电不便的应用场景中使用优势更加明显；

2)一体化终端数据透传首选

四信数据终端支持专线APN传输或虚拟专网VPDN传输，支持ModBus通信协议充分保障数据通信传输过程中的安全性和准确性，避免信息在整个传输过程中可能的泄漏。

3)全网通/4G/3G/2.5G全线兼容

覆盖全网通、4G、3G、2.5G等全线网络，为客户的项目建设提供更多选择。无线传输速度较传输数据终端提升5倍，大容量数据传输更顺畅更高速。

4)设备远程配置、升级与维护，极大提升管理效率

所有四信通信终端均可连接四信配套的远程管控平台，将大量分散各区域的设备进行集中监测、配置、升级、诊断、维·护、管控，极大降低运营方、集成商、设备提供商等各方的维护成本，提高管理效率。

本实施例提供的检测系统的另一有利特征在于电极1的改进以及电极1与电缆线2的连接方式，具体请参阅图2所示的电极结构示意图及图3所示的电极与电缆线的连接方式示意图，所述电极1上径向开设有一通孔，作为电极1与电缆引线7的接线孔9，所述电极1上位于所述接线孔9的上部沿周向设置有固定凹槽10，从所述固定凹槽10的上边缘开始直至所述电极1的末端的这部分电极1的外表面设有螺纹丝扣，与所述螺纹丝扣螺纹连接的是螺纹帽11，通过螺纹帽11的向下螺紧作用使得缠绕在所述固定凹槽10中的电缆引线7被压紧。

由于本实施例提供的电极主要用于地面以下的探勘中，因此所述电极1采用纯黄铜制作以防止电极氧化，所述接线孔9设置在所述电极1中间以上的位置处，所述接线孔9的设置目的是为了使得电极与电缆的连接更加牢靠，将电缆引线7穿过接线孔9后再在固定凹槽10中缠绕一圈，所以接线孔9的孔径不宜过大，所述固定凹槽10的槽宽与所述接线孔9的直径相等或大于所述接线孔9的直径，在本实施例中所述固定凹槽10的槽宽等于所述接线孔9的直径。

一般情况下，所述电极为圆柱形插地铜棒，其底部通常为圆锥形，以方便插地。在本实施例中，所述电极1底端的圆锥形部分长度为10mm，从圆锥形部分锥底起至所述接线孔9的下边缘，这部分电极1的长度为230mm，所述接线孔9的孔径为3mm，所述接线孔9的上边缘至所述固定凹槽10的下边缘之间的电极1的长度为19mm，所述固定凹槽10的槽宽为3mm，所述固定凹槽10的上边缘至电极1的末端的长度为49mm，其中所述螺纹帽11的长度为42mm，所述螺纹帽11的直径为11mm。

所述电极1与电缆线2的连接方式如图3所示，所述电缆引线7的一端缠绕在所述电极1上，所述电缆引线7的另一端连接在所述固定夹8上，所述固定夹8的另一端夹持在测试电缆上。

在实际的勘探工作中，通常将测试电缆与金属电极相连，而金属电极一般是若干根插于地表的金属棒，为了方便拆装且使其通用性较好，测试电缆与金属电极之间的连接通常为可拆卸连接。

在本实施例中，金属电极与测试电缆之间通过电缆引线7与固定夹8连接，电缆引线7与金属电极之间的连接方式请见前述，下面主要介绍电缆引线7与固定夹8之间的连接。

具体的，如图4-5所示，所述固定夹8包括铰接在一起的第一夹体81和第二夹体82，所述第一夹体81和第二夹体82之间设有用于调节二者距离的扭转弹簧83。

更加具体的，所述第一夹体81由一体成型的第一压持部81A和第一夹持部81B组成，所述第一压持部81A的内侧设有用于连接电缆引线7的接口84，所述第一夹持部81B为圆弧形；所述第二夹体82由一体成型的第二压持部82A和第二夹持部82B组成，所述第二压持部82A的内侧设有用于连接电缆引线7的接口84，所述第二夹持部82B为圆弧形，且与所述第一夹持部81B配合用于夹持电缆。

具体的，所述第一夹体81和第二夹体82通过圆柱形销轴铰接在一起，所述扭转弹簧83的中心穿过所述圆柱形销轴，且其两端分别卡在第一夹体81和第二夹体82的内侧，当手动按压第一压持部81A或第二压持部82A时，第一夹持部81B便相对于第二夹持部82B的距离增大，用于夹持测试电缆卡座；当松开第一压持部81A或第二压持部82A时，第一夹持部81B便相对于第二夹持部82B的距离减小，以便固定测试电缆；当按压第一压持部81A或第二压持部82A时，所述第一夹持部81B和第二夹持部82B之间的最大开口距离为33mm，此时所述第一夹持部81B和第二夹持部82B成直角。所述第一在所述第一夹体81和第二夹体82完全相同，均采用不锈钢材料制作而成。

另外，在本实施例中所述第一压持部81A和第二压持部82A的外表面均套设有保护胶套，以便于手握夹紧或松开。

综上，本实施例提供的基于无线传输和高密度电法的城市塌陷检测系统具有测量精度高、操作方便、界面友好等特点，支持多达19种装置类型，测量结果通过开发软件可直接成图显示在远程计算机的屏幕上，具体可生成成剖面曲线和等值线图。

1)剖面曲线图：剖面曲线可以直观反映各个剖面的电阻率变化情况，判断各个测点数据质量；其界面如图6所示，通过手势放大缩小操作实现对图像的放大和缩小。

2)等值线图：等值线图可直观反映工区地质情况，其界面如图7所示，可设置电阻率的范围和等值线显示等级。

说明书中未阐述的部分均为现有技术或公知常识。本实施例仅用于说明该实用新型，而不用于限制本实用新型的范围，本领域技术人员对于本实用新型所做的等价置换等修改均认为是落入该实用新型权利要求书所保护范围内。

Claims (6)

1.一种基于无线传输和高密度电法的城市塌陷检测系统，其特征在于：包括电极(1)、电缆线(2)、多路电极转换器(3)、测控主机(4)、无线传输装置(5)及远程计算机(6)，所述电极(1)通过电缆引线(7)和固定夹(8)与设置在电缆线(2)上的专用卡座相连，所述电缆线(2)的一端与所述多路电极转换器(3)的接线口相连，所述多路电极转换器(3)的信号输出端与所述测控主机(4)的信号输入端相连，所述测控主机(4)的RS232串行通信接口与所述无线传输装置(5)相连，所述无线传输装置(5)的另一端与远程计算机(6)连接，用于将测得的数据传输给远程计算机(6)。

2.根据权利要求1所述的一种基于无线传输和高密度电法的城市塌陷检测系统，其特征在于：所述电极(1)上径向开设有一通孔，作为电极(1)与电缆引线(7)的接线孔(9)，所述电极(1)上位于所述接线孔(9)的上部沿周向设置有固定凹槽(10)，从所述固定凹槽(10)的上边缘开始直至所述电极(1)的末端的这部分电极(1)的外表面设有螺纹丝扣，与所述螺纹丝扣螺纹连接的是螺纹帽(11)，通过螺纹帽(11)的向下螺紧作用使得缠绕在所述固定凹槽(10)中的电缆引线(7)被压紧。

3.根据权利要求1所述的一种基于无线传输和高密度电法的城市塌陷检测系统，其特征在于：所述固定夹(8)包括铰接在一起的第一夹体(81)和第二夹体(82)，所述第一夹体(81)和第二夹体(82)之间设有用于调节二者距离的扭转弹簧(83)。

4.根据权利要求3所述的一种基于无线传输和高密度电法的城市塌陷检测系统，其特征在于：所述第一夹体(81)由一体成型的第一压持部(81A)和第一夹持部(81B)组成，所述第一压持部(81A)的内侧设有用于连接电缆引线(7)的接口(84)，所述第一夹持部(81B)为圆弧形；所述第二夹体(82)由一体成型的第二压持部(82A)和第二夹持部(82B)组成，所述第二压持部(82A)的内侧设有用于连接电缆引线(7)的接口(84)，所述第二夹持部(82B)为圆弧形，且与所述第一夹持部(81B)配合用于夹持电缆。

5.根据权利要求1所述的一种基于无线传输和高密度电法的城市塌陷检测系统，其特征在于：所述无线传输装置(5)为低功耗移动通信装置。

6.根据权利要求1所述的一种基于无线传输和高密度电法的城市塌陷检测系统，其特征在于：还包括供电装置，所述供电装置的电压输出端分别与所述多路电极转换器(3)和测控主机(4)的电压供电端口相连接。

Images