CN219573313U - 一种锚杆内力一体化智能监测装置及锚杆固定结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种锚杆内力一体化智能监测装置及锚杆固定结构，包括：一应力环，所述应力环的中心设有一安装孔，圆侧面上设有一条安装槽；一应变片结构，其安装在所述安装槽内的立侧面上；一采集模块，其安装在所述安装槽内，并与所述应变片结构连接；一发射模块，其安装在所述安装槽内，并与所述采集模块连接；一发射天线接头，其安装在所述应力环的上端面并与所述发射模块连接。通过将各部件缩小形状组装为一体，使信号采集为零距离传输，合理规避线路自身阻抗对信号传输消减的影响，从而大幅提高测量精度，提高监测和维护效率。

Description

一种锚杆内力一体化智能监测装置及锚杆固定结构

技术领域

本实用新型涉及锚杆内力监测领域，尤其涉及一种锚杆内力一体化智能监测装置及锚杆固定结构。

背景技术

现有的锚杆内力自动监测系统包括三大装置：预埋于锚杆内的应力计装置、信号采集装置和信号发射装置。如申请号为202011348033.7(一种智能锚具)的中国申请对比文件所示，应变片、数据采集器和无线基站三大装置各自独立，数据采集器与锚杆之间的距离较远，应变片、数据采集器和无线基站之间的数据传输都是依靠信号线完成。目前存在的问题是因信号线存在阻抗、远距离传输存在功率损耗大，因而导致了测量精度较低，无法适应高精度需求的应用场景。同时采用有线传输，容易出现线条故障、故障点排查难度高，在更改测量布局时需要重新布线，劳动强度大、人工成本耗费高并且效率低下，形成高昂的维护成本。

实用新型内容

本实用新型提供一种锚杆内力一体化智能监测装置，把各部件缩小形状组装为一体，使信号采集为零距离传输，合理规避线路自身阻抗对信号传输消减的影响，从而大幅提高测量精度，同时去除信号线后减轻维护成体，各功能部件合成一体使得装置的运用更灵活。

为达到上述目的，本实用新型采取的技术方案如下：

一种锚杆内力一体化智能监测装置，包括：

一应力环，所述应力环的中心设有一安装孔，圆侧面上设有一条安装槽；

一应变片结构，其安装在所述安装槽内的立侧面上；

一采集模块，其安装在所述安装槽内，并与所述应变片结构连接；

一发射模块，其安装在所述安装槽内，并与所述采集模块连接；

一发射天线接头，其安装在所述应力环的上端面并与所述发射模块连接。

进一步的，所述锚杆内力一体化智能监测装置还包括一电源线接头；所述电源线接头安装在所述应力环的上端面并与所述采集模块和发射模块连接。

进一步的，所述锚杆内力一体化智能监测装置还包括一电源模块，所述电源模块安装在所述安装槽内并与所述采集模块和发射模块连接。

进一步的，所述应变片结构采用桥式应变片结构，各个应变片对称安装在所述安装槽内的立侧面上。

进一步的，所述锚杆内力一体化智能监测装置还包括一固定支架；所述固定支架安装在所述安装槽的上下表面上；所述采集模块和发射模块安装在所述固定支架上。

进一步的，所述锚杆内力一体化智能监测装置还包括一封盖；所述封盖安装在所述安装槽上。

一种锚杆固定结构，包括以上所述的锚杆内力一体化智能监测装置、锚杆、固定板、螺母和压板；所述锚杆依次穿过所述固定板、锚杆内力一体化智能监测装置的安装孔和压板；所述锚杆内力一体化智能监测装置的下端面安装在所述固定板上；所述压板安装在所述锚杆内力一体化智能监测装置的上端面上；所述锚杆上设有螺纹；所述螺母与所述锚杆通过螺纹连接，并通过预紧力将压板、锚杆内力一体化智能监测装置压在所述固定板上。

进一步的，所述锚杆固定结构还包括一密封罩，所述密封罩安装在所述固定板上；所述密封罩将锚杆内力一体化智能监测装置、锚杆的自由端、螺母和压板封装在内部。

进一步的，所述密封罩包括罩底座和罩盖；所述罩底座安装在锚杆内力一体化智能监测装置与固定板之间；所述罩盖安装在所述罩底座上并形成一容纳锚杆内力一体化智能监测装置、锚杆自由端、螺母和压板的封闭空腔。

进一步的，所述压板的侧边设有第一开槽；所述第一开槽与发射天线接头的位置相对应。

本实用新型提供一种锚杆内力一体化智能监测装置，包括：一应力环，所述应力环的中心设有一安装孔，圆侧面上设有一条安装槽；一应变片结构，其安装在所述安装槽内的立侧面上；一采集模块，其安装在所述安装槽内，并与所述应变片结构连接；一发射模块，其安装在所述安装槽内，并与所述采集模块连接；一发射天线接头，其安装在所述应力环的上端面并与所述发射模块连接。通过将各部件缩小形状组装为一体，使信号采集为零距离传输，合理规避线路自身阻抗对信号传输消减的影响，从而大幅提高测量精度，提高监测和维护效率。

附图说明

图1为一种锚杆内力一体化智能监测装置的结构示意图；

图2为一种锚杆内力一体化智能监测装置的剖面结构示意图；

图3为应变片结构的结构示意图；

图4为一种锚杆固定结构的结构示意图；

图5为一种锚杆固定结构的剖面结构示意图。

附图标记说明：1-锚杆内力一体化智能监测装置、1 1-应力环、1 1 1-安装槽、1 12-安装孔、1 2-应变片结构、1 3-采集模块、1 4-发射模块、1 5-发射天线接头、1 6-电源线接头、1 7-固定支架、1 8-封盖、2-压板、2 1-第一开槽、2 2-第二开槽、3-螺母、4-锚杆、5-固定板、6-密封罩、61-罩盖、62-罩底座。

具体实施方式

下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。

以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

实施例一

如图1至3所示为一种锚杆内力一体化智能监测装置的结构示意图，所述锚杆内力一体化智能监测装置包括：

一应力环，所述应力环采用钢材质，应力环的中心设有一安装孔，用于通过锚杆并安装在锚杆上；圆侧面上设有一条安装槽，用于将各部件安装在所述安装槽中；

一应变片结构，所述应变片结构采用粘贴的方式安装在所述安装槽内的立侧面上，使得应力环在受力改变、形状发生变化时，应变片的形状也能跟随着变化，应变片形状的变化导致内部的电阻值发生变化，进而可以将应力环轴向方向上的变形通过电阻的变化、电信号的变化反映出来。优选的，所述应变片结构采用由4片应变片组成的全桥式应变片结构，各个应变片对称安装在所述安装槽内的立侧面上，各应变片的连接结构如图3所示，以更准确地反应力环各个方向轴向力的变化，同时采用桥式对称结构也可以消除误差，提高检测的精确度。

一采集模块，所述采集模块采用PCB电路板结构，PCB电路板中印制有信号自动采集集成电路，以缩小体积，便于其安装在所述安装槽内；所述自动采集集成电路与所述应变片结构连接，以实现应变片信号的自动采集和处理；

一发射模块，所述发射模块同样采用PCB电路板结构，其上印制有信号自动发射集成电路，采用PCB电路板结以缩小部件体积，便于其安装在所述安装槽内；所述信号自动发射集成电路与所述采集模块上的信号自动采集集成电路连接，以将采集到的应变片检测数据通过无线的方式发送到外部的上位机去，以便于进行监控；

一发射天线接头，其通过螺纹连接的方案安装在所述应力环的上端面，并与发射模块的信号自动发射集成电路，用于与发射天线安装连接进行数据发送。

具体实施中，所述锚杆内力一体化智能监测装置还包括一电源线接头；所述电源线接头通过螺纹连接的方式安装在所述应力环的上端面，并与所述采集模块和发射模块连接，以向各模块提供电源。

具体实施中，所述锚杆内力一体化智能监测装置还包括一固定支架；所述固定支架的中心设有一个与安装槽内圆面相适应的通孔，以便于套在所述安装槽的内圆面上；固定支架的上下表面安装在所述安装槽的上下表面上以进行固定。固定支架呈六边形，所述采集模块和发射模块的PCB电路分别安装在所述固定支架上的各个直条边上。

具体实施中，所述锚杆内力一体化智能监测装置还包括一封盖；所述封盖采用柔性的塑料材料，以便于安装在所述安装槽上，将安装槽的内部封闭成一个密闭空间，使得应变片结构、采集模块和发射模块在该空间内具有一个稳定的工作环境，只通过发射天线接头和电源线接头与外部连接，保证设备的运行稳定性、精度，提高工作寿命。

实施例二

本实施例与实施例一不同之处在于，本实施例中的所述锚杆内力一体化智能监测装置采用一电源模块来代替电源线接头，所述电源模块安装在所述安装槽内并与所述采集模块和发射模块连接，这样就使得锚杆内力一体化智能监测装置成为一个便携式移动装置，提高了装置的安装、维护的便携性，降低安装、维护成本，提高工作效率。进一步的，所述电源模块采用锂电池电源。

实施例三

如图4至5所示为一种锚杆固定结构，包括实施例一或实施例二所述的锚杆内力一体化智能监测装置、锚杆、固定板、螺母和压板；所述锚杆的自由端依次穿过所述固定板、锚杆内力一体化智能监测装置的安装孔和压板；所述锚杆内力一体化智能监测装置的下端面安装在所述固定板上；所述压板安装在所述锚杆内力一体化智能监测装置的上端面上；所述锚杆上设有螺纹；所述螺母与所述锚杆通过螺纹连接，并通过预紧力将压板、锚杆内力一体化智能监测装置压在所述固定板上，这样就使得锚杆与固定板之间具有一个预紧力，使锚杆内力一体化智能监测装置处于一个紧压的状态，应力环就具有了一个预变形量。

在锚杆的轴向力发生变化时，锚杆内力一体化智能监测装置的受力、压紧状态就会发生变化，这样应力环的变形量就会发生变化，导致应片变输出的电信号发生改变，通过计算就可以得知锚杆与固定板之间预紧力的变化，在对锚杆进行固定的同时实现对锚杆轴向力的监测。

具体实施中，所述锚杆固定结构还包括一密封罩，所述密封罩包括罩底座和罩盖；所述罩底座安装在锚杆内力一体化智能监测装置与固定板之间，在进行锚杆的安装预紧时就连同罩底座一起安装，让应力环将罩底座压紧在固定板上；所述罩盖通过螺钉连接的方式安装在所述罩底座上并形成一容纳锚杆内力一体化智能监测装置、锚杆自由端、螺母和压板的封闭空腔，用于防水防尘，给锚杆固定结构提供一个稳定的工作环境，提高结构的稳定性和寿命。优选的，所述罩底座上开有一接线孔，用于通过电源线。

具体实施中，所述压板的侧边设有第一开槽和第二开槽；所述第一开槽与发射天线接头的位置相对应，所述第二开槽与电源线接头的位置相对应，使得压板安装时可以避开发射天线接头和电源线接头，以尽可能增加压板与应力环的接触面积，使得应力环受力、形变更均匀，提供轴向力监测的精度。

有益效果：

1、本产品是目前为止完成首例集锚杆内力承压设备、信号采集设备、信号传输与发射设备为一体化的智能监测系统；

2、形状规则、体积小、安装方便；

3、产品与锚杆杆体无接触，经久耐用；

4、能保证安装成活率；

5、并且运行期间可以更换维护；

6、测量方便且精度高。

本实用新型提供一种锚杆内力一体化智能监测装置，包括：一应力环，所述应力环的中心设有一安装孔，圆侧面上设有一条安装槽；一应变片结构，其安装在所述安装槽内的立侧面上；一采集模块，其安装在所述安装槽内，并与所述应变片结构连接；一发射模块，其安装在所述安装槽内，并与所述采集模块连接；一发射天线接头，其安装在所述应力环的上端面并与所述发射模块连接。通过将各部件缩小形状组装为一体，使信号采集为零距离传输，合理规避线路自身阻抗对信号传输消减的影响，从而大幅提高测量精度，提高监测和维护效率。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中间”、“长度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以上仅为说明本实用新型的实施方式，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，凡在本实用新型的精神和原则之内，不经过创造性劳动所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种锚杆内力一体化智能监测装置，其特征在于，包括：

一应力环，所述应力环的中心设有一安装孔，圆侧面上设有一条安装槽；

一应变片结构，其安装在所述安装槽内的立侧面上；

一采集模块，其安装在所述安装槽内，并与所述应变片结构连接；

一发射模块，其安装在所述安装槽内，并与所述采集模块连接；

一发射天线接头，其安装在所述应力环的上端面并与所述发射模块连接。

2.根据权利要求1所述的锚杆内力一体化智能监测装置，其特征在于，还包括一电源线接头；所述电源线接头安装在所述应力环的上端面并与所述采集模块和发射模块连接。

3.根据权利要求1所述的锚杆内力一体化智能监测装置，其特征在于，还包括一电源模块，所述电源模块安装在所述安装槽内并与所述采集模块和发射模块连接。

4.根据权利要求1所述的锚杆内力一体化智能监测装置，其特征在于，所述应变片结构采用桥式应变片结构，各个应变片对称安装在所述安装槽内的立侧面上。

5.根据权利要求1所述的锚杆内力一体化智能监测装置，其特征在于，还包括一固定支架；所述固定支架安装在所述安装槽的上下表面上；所述采集模块和发射模块安装在所述固定支架上。

6.根据权利要求1所述的锚杆内力一体化智能监测装置，其特征在于，还包括一封盖；所述封盖安装在所述安装槽上。

7.一种锚杆固定结构，其特征在于，包括权利要求1至6任一项所述的锚杆内力一体化智能监测装置、锚杆、固定板、螺母和压板；所述锚杆依次穿过所述固定板、锚杆内力一体化智能监测装置的安装孔和压板；所述锚杆内力一体化智能监测装置的下端面安装在所述固定板上；所述压板安装在所述锚杆内力一体化智能监测装置的上端面上；所述锚杆上设有螺纹；所述螺母与所述锚杆通过螺纹连接，并通过预紧力将压板、锚杆内力一体化智能监测装置压在所述固定板上。

8.根据权利要求7所述的锚杆固定结构，其特征在于，还包括一密封罩，所述密封罩安装在所述固定板上；所述密封罩将锚杆内力一体化智能监测装置、锚杆的自由端、螺母和压板封装在内部。

9.根据权利要求8所述的锚杆固定结构，其特征在于，所述密封罩包括罩底座和罩盖；所述罩底座安装在锚杆内力一体化智能监测装置与固定板之间；所述罩盖安装在所述罩底座上并形成一容纳锚杆内力一体化智能监测装置、锚杆自由端、螺母和压板的封闭空腔。

10.根据权利要求7所述的锚杆固定结构，其特征在于，所述压板的侧边设有第一开槽；所述第一开槽与发射天线接头的位置相对应。