CN213329143U - 一种边坡锚索自动化监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种边坡锚索自动化监测系统，属于岩土工程技术领域。该系统包括边坡锚索监测点建筑、太阳能供电构件、数据采集构件、无线数据传输构件和避雷构件，太阳能供电构件的太阳能板设置在边坡锚索监测点建筑顶上，数据采集构件、无线数据传输构件均与太阳能供电构件电连接，数据采集构件设置在边坡锚索监测点建筑内且数据采集构件的传感器位于预应力锚索端部，无线数据传输构件、避雷构件设置在边坡锚索监测点建筑内，无线数据传输构件、避雷构件均与数据采集构件数据信号连接。本实用新型以格构梁钢筋作为内部避雷装置的接地网，取消常规的镀锌角铁，增加电源定时器，延长蓄电池的使用时间。本系统可减少避雷成本，延长设备的使用寿命。

Description

一种边坡锚索自动化监测系统

技术领域

本实用新型涉及一种边坡锚索自动化监测系统，属于岩土工程技术领域

背景技术

边坡监测朝着远程化、智能化方向发展，但远程监测面临的难题仍未得到很好解决，包括监测设备供电不足，以及搭建避雷系统的工序复杂。目前一般采用太阳能/风能对监测设备供电，在连续阴雨或多雾天气下，设备容易发生供电不足的现象，常用的解决方案是增加太阳能电池板的数量和蓄电池的容量，但该方法容易提高工程造价。根据避雷规范，内部监测设备均要求接地，然而在常规条件下，地面地阻达不到规范要求，通常采用镀锌角铁搭建接地网，但该方案造价很大，同时镀锌角铁难以插入质地较硬的岩质边坡。

实用新型内容

针对现有技术的问题，从系统内部出发，以延长设备的供电时间和简化避雷系统的搭建过程为目的，本实用新型提供一种边坡锚索自动化监测系统，本实用新型在电源端加入电源定时器，提高电源的续航能力，同时减少220V交流电的工作时间，以降低雷击事故发生的概率；借助格构梁内部钢筋网作为接地网，取代常规的接地网材料镀锌角铁的使用。

本实用新型为解决其技术问题而采用的技术方案是：

一种边坡锚索自动化监测系统，包括边坡锚索监测点建筑，太阳能供电构件1、数据采集构件2、无线数据传输构件3和避雷构件4，太阳能供电构件1的太阳能板11设置在边坡锚索监测点建筑顶上，数据采集构件2、无线数据传输构件3均与太阳能供电构件1电连接，数据采集构件2设置在边坡锚索监测点建筑内且数据采集构件2的传感器位于预应力锚索端部，无线数据传输构件3、避雷构件4设置在边坡锚索监测点建筑内，无线数据传输构件3、避雷构件4均与数据采集构件2数据信号连接。

所述太阳能供电构件1还包括电路控制器12、插排13、电线14，电路控制器12设置在边坡锚索监测点建筑内部，太阳能板11通过电线14与电路控制器12连接，电路控制器12外接插排13，数据采集构件2、无线数据传输构件3均与插排13电连接。

进一步的，所述电路控制器12包括控制开关12a、太阳能充电控制器12b、蓄电池12c、正弦波逆变器12d、电池箱12e、220v电源定时器12f，控制开关12a和正弦波逆变器12d分别固定设置在电池箱12e相对两个侧壁上，太阳能充电控制器12b固定设置在电池箱12e的箱门内壁，蓄电池12c设置在电池箱12e底板上，控制开关12a、太阳能充电控制器12b、蓄电池12c、正弦波逆变器12d、220v电源定时器12f依次串联， 220v电源定时器12f外接插排13。

所述数据采集构件2包括数据采集仪21、振弦式锚索计23，振弦式锚索计23为数据采集构件2的传感器，振弦式锚索计23安装设置在预应力锚索端部，振弦式锚索计23通过双绞屏蔽电缆22与数据采集仪21连接，数据采集仪21与插排13电连接。

进一步的，所述无线数据传输构件3包括充电器31、串口线32、天线33、通讯模块34，通讯模块34通过串口线32与数据采集构件2的数据采集仪21连接，充电器31与通讯模块34电连接，充电器31与插排13电连接，天线33设置在通讯模块34上。

进一步的，所述避雷构件4包括冷压接线端子41、接地线42、信号避雷器43、零地排44，双绞屏蔽电缆22与信号避雷器43连接，信号避雷器43与零地排44连接，零地排44与接地线42连接，接地线42通过冷压接线端子41与格构梁外露钢筋端45连接。

优选的，太阳能板11为100W太阳能板，蓄电池12c为12V65A蓄电池，正弦波逆变器12d为12v转220v正弦波逆变器，电池箱12e为65A电池箱，电源定时器12f为220V电源定时器，插排13为三孔接地插排，信号避雷器43为12V信号避雷器。

边坡锚索自动化监测系统的工作原理是：

锚索预应力发生变化时，传感器（振弦式锚索计23）的应变值发生变化，双绞屏蔽电缆22将应变信号传输到自动数据采集仪21中，无线数据传输模块3将自动数据采集仪21采集的应变信号通过GPRS传输到云端，在联网条件下通过交互的方式从云端定时获取数据以实现自动化监测，太阳能供电构件1为自动数据采集仪21和无线数据传输模块3定时供电，避雷构件4将雷电通过接地网即格构梁外露钢筋端45导入大地。

本实用新型的有益效果：

（1）本实用新型边坡锚索自动化监测系统在不提高太阳能板和蓄电池的配置标准的前提下，可延长蓄电池的使用时间，提高对恶劣天气的适应性；

（2）本实用新型锚索自动化监测系统中避雷系统取消镀锌角铁，采用格构梁内部钢筋作为接地网，节约了大约千元左右的避雷材料成本。

附图说明

图1为边坡锚索自动化监测系统的结构示意图；

图2为边坡锚索自动化监测系统的原理示意图；

图3为电路控制器结构示意图；

图4为无线数据传输构件结构示意图；

图5为避雷构件结构示意图；

图中：1-太阳能供电构件、11-太阳能板、12-电路控制器、12a-控制开关、12b太阳能充电控制器、12c-蓄电池、12d-正弦波逆变器（12v转220v）、12e-电池箱、12f-220V电源定时器、13-三孔插排、14-电线、2-自动数据采集系统、21-自动数据采集仪、22-双绞屏蔽电缆、23-振弦式锚索计、3-无线数据传输模块、31-充电器、32-串口线、33-天线、34-通讯模块、4-内部避雷系统、41-冷压接线端子、42-接地线、43-12V信号避雷器、44-零地排。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，对本实用新型作进一步说明。

实施例1：如图1~4所示，一种边坡锚索自动化监测系统，包括边坡锚索监测点建筑，太阳能供电构件1、数据采集构件2、无线数据传输构件3和避雷构件4，太阳能供电构件1的太阳能板11设置在边坡锚索监测点建筑顶上，数据采集构件2、无线数据传输构件3均与太阳能供电构件1电连接，数据采集构件2设置在边坡锚索监测点建筑内且数据采集构件2的传感器位于预应力锚索端部，无线数据传输构件3、避雷构件4设置在边坡锚索监测点建筑内，无线数据传输构件3、避雷构件4均与数据采集构件2数据信号连接；

太阳能供电构件1还包括电路控制器12、插排13、电线14，电路控制器12设置在边坡锚索监测点建筑内部，太阳能板11通过电线14与电路控制器12连接，电路控制器12外接插排13，数据采集构件2、无线数据传输构件3均与插排13电连接；

优选的，电线14规格选用2.5平方；

优选的，电路控制器为常规通用控制器，比如 YJSS10型号；

数据采集构件2包括数据采集仪21、振弦式锚索计23，振弦式锚索计23为数据采集构件2的传感器，振弦式锚索计23安装设置在预应力锚索端部，可实时记录预应力锚索中预应力变化情况；振弦式锚索计23通过双绞屏蔽电缆22与数据采集仪21连接，数据采集仪21与与插排13电连接；

优选的，双绞屏蔽电缆22内部含有8根铜线；

数据采集仪21可选用基康仪器有限公司的BGK-8001数据采集仪；

无线数据传输构件3包括充电器31、串口线32、天线33、通讯模块34，通讯模块34通过串口线32与数据采集构件2的数据采集仪21连接，充电器31与通讯模块34电连接，充电器31与插排13电连接，天线33设置在通讯模块34上；

通讯模块34可选用北京北科驿唐科技有限公司的MD-641 4G DTU；

无线数据传输构件3通过GPRS网络向外传输信号至网络虚拟服务器，监测中心通过网络访问虚拟服务器实现数据的存储，以便数据分析软件从虚拟服务器中自动接收、分析以及显示数据实现边坡监测系统的动态实时监测；

避雷构件4包括冷压接线端子41、接地线42、信号避雷器43、零地排44，双绞屏蔽电缆22与信号避雷器43连接，信号避雷器43与零地排44连接，零地排44与接地线42连接，接地线42通过冷压接线端子41与格构梁外露钢筋端45连接；

优选的，太阳能板11为100W太阳能板，插排13为三孔接地插排，信号避雷器43为12V信号避雷器；

锚索自动化监测系统中避雷系统取消镀锌角铁，采用格构梁内部钢筋作为接地网，节约了大约千元左右的避雷材料成本。

实施例2：边坡锚索自动化监测系统与实施例1边坡锚索自动化监测系统的结构基本一致，不同之处在于：电路控制器12包括控制开关12a、太阳能充电控制器12b、蓄电池12c、正弦波逆变器12d、电池箱12e、220v电源定时器12f，控制开关12a和正弦波逆变器12d分别固定设置在电池箱12e相对两个侧壁上，太阳能充电控制器12b固定设置在电池箱12e的箱门内壁，蓄电池12c设置在电池箱12e底板上，控制开关12a、太阳能充电控制器12b、蓄电池12c、正弦波逆变器12d、220v电源定时器12f依次串联， 220v电源定时器12f外接插排13；

优选的，蓄电池12c为12V65A蓄电池，正弦波逆变器12d为12v转220v正弦波逆变器，电池箱12e为65A电池箱，电源定时器12f为220V电源定时器；

优化的锚索自动化监测系统在不提高太阳能板和蓄电池的配置标准的前提下，可延长蓄电池的使用时间，提高对恶劣天气的适应性；

边坡锚索自动化监测系统安装方法：

待马道硬化后，优选边坡锚索监测点建筑（设备房）位置，并用地阻表测试边坡锚索监测点建筑（设备房）附近格构梁内部外露钢筋的电阻，选取地阻（格构梁内部钢筋网）小于3Ω，马道宽度约为2m的场地作为最佳设备房位置；运输建筑材料后，搭建砖混结构或者框架结构设备房，设备房长2m，宽1.5m，高2.1m；在设备房内部用预制板搭建一个平台，并在平台上放置数据采集仪21；

在屋顶朝东倾斜45°安装太阳能板11，太阳能板11为100w太阳能板，将100w太阳能板的接线口用2.5平方米的电线延长，并接入65A电池箱16的电路控制器12上；

安装振弦式锚索计23，并用双绞屏蔽电缆22延长至设备房，具体过程为：双绞屏蔽电缆22与振弦式锚索计23之间采用焊锡的方式连接，在焊接节点处套上热缩管；然后将屏蔽电缆22接入12V信号避雷器43的N-和L+端，再接入数据采集仪21上；12V信号避雷器43的PE端通过1.5平方米的电线接入零地排，后将10平方米的铜线与数据采集仪21的机箱、零地排44串联连接，并接入格构梁内部钢筋网的外露端；

将无线数据传输构件3中的充电器31，数据采集仪21的充电器接入三孔插板18中，打开电路控制器12，调试系统至运行良好，在电脑端的软件中设置定时采集，同步设置220V电源定时器：例如在系统中设置采集频率为1天1次，12点定时采集，将220V电源定时器采集时间设为11:30-12:30，在该时间段内采集并导出数据，制作月报表；

本实用新型边坡锚索自动化监测系统可实现长时间续航、功能可靠等。

上面结合附图对本实用新型的具体实施例作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (6)

1.一种边坡锚索自动化监测系统，其特征在于：包括边坡锚索监测点建筑，太阳能供电构件（1）、数据采集构件（2）、无线数据传输构件（3）和避雷构件（4），太阳能供电构件（1）的太阳能板（11）设置在边坡锚索监测点建筑顶上，数据采集构件（2）、无线数据传输构件（3）均与太阳能供电构件（1）电连接，数据采集构件（2）设置在边坡锚索监测点建筑内且数据采集构件（2）的传感器位于预应力锚索端部，无线数据传输构件（3）、避雷构件（4）设置在边坡锚索监测点建筑内，无线数据传输构件（3）、避雷构件（4）均与数据采集构件（2）数据信号连接。

2.根据权利要求1所述边坡锚索自动化监测系统，其特征在于：太阳能供电构件（1）还包括电路控制器（12）、插排（13）、电线（14），电路控制器（12）设置在边坡锚索监测点建筑内部，太阳能板（11）通过电线（14）与电路控制器（12）连接，电路控制器（12）外接插排（13），数据采集构件（2）、无线数据传输构件（3）均与插排（13）电连接。

3.根据权利要求2所述边坡锚索自动化监测系统，其特征在于：电路控制器（12）包括控制开关（12a）、太阳能充电控制器（12b）、蓄电池（12c）、正弦波逆变器（12d）、电池箱（12e）、220v电源定时器（12f），控制开关（12a）和正弦波逆变器（12d）分别固定设置在电池箱（12e）相对两个侧壁上，太阳能充电控制器（12b）固定设置在电池箱（12e）的箱门内壁，蓄电池（12c）设置在电池箱（12e）底板上，控制开关（12a）、太阳能充电控制器（12b）、蓄电池（12c）、正弦波逆变器（12d）、220v电源定时器（12f）依次串联， 220v电源定时器（12f）外接插排（13）。

4.根据权利要求2所述边坡锚索自动化监测系统，其特征在于：数据采集构件（2）包括数据采集仪（21）、振弦式锚索计（23），振弦式锚索计（23）为数据采集构件（2）的传感器，振弦式锚索计（23）安装设置在预应力锚索端部，振弦式锚索计（23）通过双绞屏蔽电缆（22）与数据采集仪（21）连接，数据采集仪（21）与插排（13）电连接。

5.根据权利要求4所述边坡锚索自动化监测系统，其特征在于：无线数据传输构件（3）包括充电器（31）、串口线（32）、天线（33）、通讯模块（34），通讯模块（34）通过串口线（32）与数据采集构件（2）的数据采集仪（21）连接，充电器（31）与通讯模块（34）电连接，充电器（31）与插排（13）电连接，天线（33）设置在通讯模块（34）上。

6.根据权利要求4所述边坡锚索自动化监测系统，其特征在于：避雷构件（4）包括冷压接线端子（41）、接地线（42）、信号避雷器（43）、零地排（44），双绞屏蔽电缆（22）与信号避雷器（43）连接，信号避雷器（43）与零地排（44）连接，零地排（44）与接地线（42）连接，接地线（42）通过冷压接线端子（41）与格构梁外露钢筋端（45）连接。

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