一种古建筑沉降在线监测装置

技术领域

本发明涉及古建筑沉降监测技术领域，更具体的是涉及一种古建筑沉降在线监测装置。

背景技术

现如今面对水土的流失，在野外的古建筑也会发生一些肉眼难以观察到的沉降。

为了解决上述问题，在中国发明专利申请号：CN202210249498.X中公开有一种古建筑基础沉降用在线监测系统，包括主体输送基台以及通过软管连接用于实时测量的被测固定基台，主体输送基台包括主基盘以及插在泥土中用于固定的主定位桩，主基盘的上侧通过圆杆柱固定连接有用于保持测试基准的基准组件。虽然可以对不同宽度面积的场地进行地基沉降测试，但是，该古建筑基础沉降用在线监测系统，在安装时需要安装在建筑下端，容易对古建筑造成破坏，且安装过程复杂。

因此，提出一种古建筑沉降在线监测装置来解决上述问题很有必要。

发明内容

(一)解决的技术问题

本发明的目的在于：为了解决古建筑基础沉降用在线监测系统，在安装时需要安装在建筑下端，容易对古建筑造成破坏，且安装过程复杂的问题，本发明提供一种古建筑沉降在线监测装置。

(二)技术方案

本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

一种古建筑沉降在线监测装置，包括底板，所述底板上转动连接有矩形框，所述矩形框的侧面固定连接有倾角传感器，所述矩形框由第一驱动机构驱动转动，所述矩形框上可升降的设置有框盖，所述矩形框背向框盖的一侧可伸缩的设置有用于在线监测古建筑沉降的监测机构，所述监测机构由第二驱动机构驱动伸缩，所述倾角传感器、监测机构、第一驱动机构、第二驱动机构均与主控板通信连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明通过倾角传感器、第一驱动机构、第二驱动机构和监测机构与主控板之间的配合设置，能够始终保证监测机构与古建筑的侧面紧密贴合，在古建筑发生沉降时，能够对应调整监测机构的位置，保证后续的监测。

2、本发明通过第二驱动机构与与监测机构之间的配合设置，在保证监测机构与古建筑的侧面紧密贴合的前提下，能够使得监测机构更准确的检测到古建筑沉降的高度。

进一步地，所述矩形框的侧面固定连接有限位框，所述限位框与矩形框之间形成用于框盖上下滑动的滑动空间，所述矩形框的内侧底部可伸缩的设置有用于使框盖与矩形框临时固定的定位组件。

进一步地，所述底板的上端对称固定连接有第一安装杆，所述第一安装杆的上端转动连接有第一安装轴，所述矩形框的下端面固定连接有半齿轮，所述半齿轮的中轴线处固定连接在第一安装轴的外周面上、且所述半齿轮的中轴线位于矩形框的下端面上，所述第一驱动机构用于驱动半齿轮绕着与第一安装轴的连接处转动。

进一步地，所述第一驱动机构包含有第一限位板、直线齿条和动力组件，所述第一限位板固定连接在底板上，所述直线齿条的下端滑动连接在第一限位板上、且所述直线齿条与半齿轮啮合连接，所述动力组件设置在底板上，用于驱动直线齿条滑动。

进一步地，所述动力组件包含有与主控板通信连接的第一电机、第一丝杠和连接杆，所述第一电机固定连接在底板上，所述第一丝杠与直线齿条平行、且所述第一丝杠的一端固定连接在第一电机的输出轴上，另一端转动连接在底板上的安装块上，所述连接杆螺纹连接在第一丝杠的外周面上，所述连接杆的另一端固定连接在直线齿条侧面的中间。

进一步地，所述矩形框背向框盖的一侧固定连接有安装框，所述第二驱动机构包含有与主控板通信连接的第二电机、减速器、第二丝杠和延伸杆，所述第二丝杠转动连接在安装框的内侧，所述延伸杆的下端螺纹连接在第二丝杠的外周面上，所述监测机构设置在延伸杆的上端，所述第二电机固定连接在安装框的内侧面上，所述减速器的输入轴固定连接在第二电机的输出轴上，所述减速器的输出轴固定连接在第二丝杠的端部。

进一步地，所述监测机构包含有平放的U形杆，所述U形杆的横板处固定连接在延伸杆上，所述U形杆的另一端可伸缩的设置有用于与古建筑侧面始终紧密贴合的防滑轮，所述U形杆的上还设置有用于监测防滑轮是否与古建筑侧面紧密贴合的感应器，所述感应器与主控板通信连接，所述防滑轮的两端还设置有在线监测组件。

进一步地，所述U形杆远离矩形框的一端沿水平方向开设有滑槽，所述滑槽中可滑动的设置有能够转动的第二安装轴，所述防滑轮固定连接在U形杆内侧的第二安装轴上，所述U形杆外侧的第二安装轴上转动连接有连接块，所述U形杆远离矩形框的一端固定连接有连接板，所述连接板与连接块之间固定连接有第二弹簧，所述感应器固定连接在滑槽远离连接板的一侧，用于监测第二安装轴的位置，所述在线监测组件水平设置在连接块上。

进一步地，所述在线监测组件包含有第一安装板、卷绕有拉绳的线盘、第二安装杆、空心轨道、第二安装板、微摄像头，所述U形杆的侧面对称固定连接有用于限制连接块转动第二限位板，所述第一安装板水平固定连接在连接块远离第二弹簧的一端，所述线盘转动连接在第一安装板远离连接块的一端，所述第二安装杆固定连接在连接块与线盘之间的第一安装板上，所述空心轨道固定连接在第二安装杆远离第一安装板的一端，所述第二安装轴的外周面上开设有环形槽，所述拉绳的端部穿过空心轨道、并固定连接在环形槽中，所述空心轨道的上端设置有用于在线监测拉绳位置变化的微摄像头，所述微摄像头与主控板通信连接。

进一步地，所述空心轨道由透明材料制成，且所述空心轨道中心的横截面形状与拉绳横截面形状一致，为扁平状，所述拉绳上设置有刻度，用于微摄像头在线监测古建筑的沉降高度。

总之，本发明的安装方式更加简单便捷，监测效率更高。

附图说明

图1为本发明结构的立体示意图；

图2为本发明结构的立体剖视示意图；

图3为本发明中监测机构的立体示意图；

图4为本发明中在线监测组件处的连接结构的立体示意图；

图5为本发明图1中A处放大示意图；

图6为本发明图1中B处放大示意图。

附图标记：1、底板；2、第一安装杆；3、第一安装轴；4、半齿轮；5、第一限位板；6、直线齿条；7、第一电机；8、第一丝杠；9、连接杆；10、矩形框；11、限位框；12、框盖；13、配合孔；14、内杆；15、套筒；16、第一弹簧；17、安装框；18、第二电机；19、减速器；20、第二丝杠；21、延伸杆；22、U形杆；23、滑槽；24、第二安装轴；25、防滑轮；26、感应器；27、第二限位板；28、连接块；29、第二弹簧；30、连接板；31、第一安装板；32、线盘；33、第二安装杆；34、空心轨道；35、拉绳；36、第二安装板；37、微摄像头；38、环形槽；39、倾角传感器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-6，一种古建筑沉降在线监测装置，包括底板1，底板1上转动连接有矩形框10，矩形框10的侧面固定连接有倾角传感器39，矩形框10由第一驱动机构驱动转动，矩形框10上可升降的设置有框盖12，矩形框10背向框盖12的一侧可伸缩的设置有用于在线监测古建筑沉降的监测机构，监测机构由第二驱动机构驱动伸缩，倾角传感器39、监测机构、第一驱动机构、第二驱动机构均与主控板通信连接，主控板上设置有处理器。

本实施例中，通过倾角传感器39、第一驱动机构和主控板，能够来实时调整矩形框10的角度，同时配合第二驱动机构对监测机构的驱动，从而能够使得监测机构与古建筑的侧面始终保持紧密贴合状态，能够更加精准的检测到古建筑的沉降高度。

具体的，结合附图1和附图2所示，矩形框10的侧面固定连接有限位框11，限位框11与矩形框10之间形成用于框盖12上下滑动的滑动空间，限位框11由一个U形框和一个U形板组成，其中，U形框的一侧固定在矩形框10的侧面，U形板固定连接在U形框的另一侧，U形板的内侧面与U形框的内侧面之间存在间距，以使得U形框、U形板和矩形框10之间能够形成滑动空间，防止框盖12从U形板的内侧滑出，矩形框10的内侧底部可伸缩的设置有用于使框盖12与矩形框10临时固定的定位组件。

具体的，结合附图2所示，定位组件包含有内杆14、套筒15、第一弹簧16，结合附2所示，此时附图中的第一弹簧16的状态为正常状态，内杆14焊接在矩形框10内侧底部，套筒15套接在内杆14的外周面上，第一弹簧16套接在内杆14的外侧，第一弹簧16的两端分别焊接在与套筒15和矩形框10的内侧面上，框盖12的下端开设有用于与套筒15配合的配合孔13，在向下推动框盖12的时候，框盖12侧面的下端刚好与套筒15的端部平齐，随着框盖12的下滑，将挤压套筒15压缩第一弹簧16，使定位组件自动将框盖12锁紧。

具体的，结合附图5所示，底板1的上端对称固定连接有第一安装杆2，第一安装杆2的上端转动连接有第一安装轴3，矩形框10的下端面固定连接有半齿轮4，半齿轮4的中轴线处固定连接在第一安装轴3的外周面上、且半齿轮4的中轴线位于矩形框10的下端面上，能够保证半齿轮4在转动时，半齿轮4最下端的齿始终与地面之间的距离一致，第一驱动机构用于驱动半齿轮4绕着与第一安装轴3的连接处转动。

具体的，结合附图5所示，第一驱动机构包含有第一限位板5、直线齿条6和动力组件，第一限位板5固定连接在底板1上，第一限位板5为T形板，直线齿条6的下端开设有T形槽，直线齿条6通过T形槽滑动连接在T形板上、且直线齿条6与半齿轮4啮合连接，T形板与T形槽的配合，能够房子直线齿条6上下端的位移，使直线齿条6始终保持沿同一方向滑动，动力组件设置在底板1上，用于驱动直线齿条6滑动，动力组件还可选择为气缸，通过气缸的伸缩来控制直线齿条6的滑动。

具体的，结合附图5所示，动力组件包含有与主控板通信连接的第一电机7、第一丝杠8和连接杆9，第一电机7固定连接在底板1上，第一丝杠8与直线齿条6平行、且第一丝杠8的一端固定连接在第一电机7的输出轴上，另一端转动连接在底板1上的安装块上，连接杆9螺纹连接在第一丝杠8的外周面上，连接杆9的另一端固定连接在直线齿条6侧面的中间。

具体的，矩形框10背向框盖12的一侧固定连接有安装框17，第二驱动机构包含有与主控板通信连接的第二电机18、减速器19、第二丝杠20和延伸杆21，减速器19选择蜗轮蜗杆减速器，自锁性好，第二丝杠20转动连接在安装框17的内侧，延伸杆21的下端螺纹连接在第二丝杠20的外周面上，监测机构设置在延伸杆21的上端，第二电机18固定连接在安装框17的内侧面上，减速器19的输入轴固定连接在第二电机18的输出轴上，减速器19的输出轴固定连接在第二丝杠20的端部。

具体的，结合附图1-4以及附图6所示，监测机构包含有平放的U形杆22，U形杆22的横板处固定连接在延伸杆21上，U形杆22的另一端可伸缩的设置有用于与古建筑侧面始终紧密贴合的防滑轮25，防滑轮25的表面固定连接有防滑套，防滑套的外周面上设置有防滑纹，防滑套的材料依据古建筑的材料来进行自适应的选择，例如当古建筑为木头材料制成时，防滑套的材料选择橡胶等材料，当古建筑为铁时防滑套的材料选择硅胶等材料，保证防滑套与古建筑之间的摩擦力即可，当延伸杆21与矩形框10之间为最短距离时，此时U形杆22的右端超过安装框17的距离，保证在延伸杆21与矩形框10之间为最短距离时，U形杆22端部的防滑轮25也能够与古建筑的侧面贴合，并且，当防滑轮25与古建筑紧密贴合时，防滑轮25的外周面仍超过U形杆22端部，U形杆22的上还设置有用于监测防滑轮25是否与古建筑侧面紧密贴合的感应器26，感应器26与主控板通信连接，防滑轮25的两端还设置有在线监测组件。

具体的，结合附图4所示，U形杆22远离矩形框10的一端沿水平方向开设有滑槽23，滑槽23两端为弧形，且弧形的圆心与第二安装轴24的圆心同处于同一水平面上，滑槽23中可滑动的设置有能够转动的第二安装轴24，防滑轮25通过键连接在U形杆22内侧的第二安装轴24上，U形杆22外侧的第二安装轴24上转动连接有连接块28，U形杆22远离矩形框10的一端固定连接有连接板30，连接板30与连接块28之间固定连接有第二弹簧29，结合附图3和附图5所示，此时第二弹簧29的状态为正常状态，感应器26固定连接在滑槽23远离连接板30的一侧，用于监测第二安装轴24的位置，在线监测组件水平设置在连接块28上。

具体的，结合附图4和附图6所示，在线监测组件包含有第一安装板31、卷绕有拉绳35的线盘32、第二安装杆33、空心轨道34、第二安装板36、微摄像头37，U形杆22的侧面对称固定连接有用于限制连接块28转动第二限位板27，第一安装板31水平固定连接在连接块28远离第二弹簧29的一端，线盘32转动连接在第一安装板31远离连接块28的一端，第二安装杆33固定连接在连接块28与线盘32之间的第一安装板31上，空心轨道34固定连接在第二安装杆33远离第一安装板31的一端，第二安装轴24的外周面上开设有环形槽38，拉绳35的端部穿过空心轨道34、并固定连接在环形槽38中，空心轨道34的上端固定连接有第二安装板36，第二安装板36上固定连接有用于在线监测拉绳35位置变化的微摄像头37，微摄像头37与主控板通信连接。

具体的，空心轨道34由透明材料制成，且空心轨道34中心的横截面形状与拉绳35横截面形状一致，为扁平状，目的为了防止拉绳35褶皱影响监测结果，拉绳35上设置有刻度，结合附图4所示，此时微摄像头37正下方的拉绳35上的刻度为0，微摄像头37至线盘32上的拉绳35的刻度值依次增加朝向，用于微摄像头37在线监测古建筑的沉降高度，且拉绳35选择没有弹性的材料制成，例如涤纶材料。

工作原理：首先在安装本装置时，将底板1固定在靠近古建筑一侧的地面上，此时倾角传感器39将实时检测矩形框10的倾斜角度，同时主控板控制第二电机18正转，使得第二丝杠20带动延伸杆21朝向古建筑的侧面移动，直至防滑轮25带动第二安装轴24与感应器26贴合，此时对本装置安装完毕；

在日常工作时，随着古建筑的沉降，那么底板1下端的地面也会发生一些倾斜，倾角传感器39将检测到的数据传递给主控板，主控板上的处理器根据倾角传感器39所检测到的数值的正负(倾角传感器型号具体工作原理参考https：//v.qq.com/x/page/p09002pyk2p.html)，结合网址中的工作过程来看，其中当Y轴坐标读数为正值时，处理器来控制主控板控制第一电机7的正转，使得第一丝杠8带动连接杆9朝着，古建筑侧面的一端滑动，进而带动直线齿条6沿着第一限位板5滑动，使得直线齿条6带动半齿轮4绕着与第一安装轴3转动连接处进行转动，此时进而使矩形框10的上端朝着背向古建筑的一侧进行移动，在移动过程中，此时在第二弹簧29回拉力的作用下，第二安装轴24将会脱离感应器26，感应器26将信号发送给主控板，主控板上的处理器来控制第二电机18正转，进而推动延伸杆21朝向古建筑的侧面进行移动，使得第二安装轴24重新与感应器26接触，同理，当倾角传感器39所监测的Y轴坐标读数为负值时，主控板上的处理器将带动第一电机7和第二电机18反向转动，来调节防滑轮25的位置；

在对古建筑进行在线监测时，当古建筑发生沉降时，由于防滑轮25与古建筑的侧面贴合紧密，在古建筑沉降时将会带动防滑轮25顺时针转动，进而使防滑轮25带动第二安装轴24转动，使得第二安装轴24将拉绳35卷绕在环形槽38中，此时位于空心轨道34上的微摄像头37将透过空心轨道34监测到空心轨道34中拉绳35的移动距离，并清晰的获得拉绳35上的刻度值，来监测古建筑的沉降高度，通过防滑轮25的设置，能够避免对古建筑的侧面产生破坏，从而保证古建筑的完整性；

此外，当需要对第二电机18、减速器19进行维修时，将手指穿过配合孔13中按压套筒15，使套筒15压缩第一弹簧16的同时沿着内杆14滑动，此时手指用于挑动框盖12沿着限位框11上移即可打开框盖12对框盖12内部的电器进行维修。

以上，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。