一种深层水平位移自动化监测装置

技术领域

本发明属于工程监测领域，具体涉及一种深层水平位移自动化监测装置。

背景技术

深层水平位移监测是测量土体一定深度范围的水平位移变化的一种方法，它利用传感器感应到的测斜管轴线与铅垂线之间的夹角变化量，从测斜管底部作为不动点起算，累计换算出土层各深度点位的水平位移。将深层水平位移传感器放入测斜管内，测斜传感器长度为L，逐段测量出变形后测斜管轴线与铅垂线的夹角θ

目前，深层水平位移监测主要以人工监测实施为主，而人工监测主要存在以下问题：一是完整进行一次深层水平位移的人工测量操作耗时耗力，包含大量重复性的工作；二是测量精度受人为因素影响较大，主观因素导致的测量误差较大；三是在一些危险地段，深层水平位移监测难以实施；四是深层水平位移传感器正测和反侧不能自动化控制，重力加速度误差难以消除。上述问题已成为深层水平位移自动化监测的关键因素，如何高效、科学的解决上述问题是当前最为迫切的，基于此，本发明提出了一种深层水平位移自动化监测装置。

发明内容

针对现有技术存在的上述技术问题，本发明提出了一种深层水平位移自动化监测装置，克服了现有技术的不足。通过采集控制模块，有效控制了提升模块、传感器集成模块、旋转模块的工作状态，监测指定高程处的角度，进而换算出相应位置的水平位移；通过提升模块，有效提高了深层水平位移传感器装置的提升与下放的效率；通过旋转模块，有效解决了因传感器集成模块因正测与反测带来的重力加速度误差。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种深层水平位移自动化监测装置，包括供电模块、采集控制模块、提升模块、旋转模块、传感器集成模块、测斜管；供电模块为采集控制模块、提升模块、传感器集成模块、旋转模块提供能源；采集控制模块与提升模块通过导线连接，提升模块与传感器集成模块通过复合导线连接，采集控制模块从传感器集成模块取得监测数据，并通过无线信号对外传输数据；所述复合导线兼做缆绳，控制传感器集成模块的提升与下放；采集控制模块与旋转模块通过导线连接，旋转模块与测斜管通过内壁管槽承插式连接，由采集控制模块发送指令，使旋转模块按要求旋转；

所述采集控制模块包括信号采集器、数据处理器、控制器、电池系统、信号发射器；

所述传感器集成模块包括导轮、敏感单元、壳体；

所述旋转模块包括旋转电机系统、承插管。

所述信号采集器、数据处理器、控制器、电池系统、信号发射器利用导线连接，通过电池系统，由控制器向信号采集器、数据处理器、信号发射器发送操作指令，实现对监测数据采集、处理和传输；所述电池系统具有电量存储功能，与外部供电模块通过导线连接，存储供电模块提供的电能。

所述提升模块是由多个电机通过电路连接组成的提升动力系统，接收采集控制模块中控制器下发的指令，实现对传感器集成模块的提升与下放；所述提升动力系统与传感器集成模块通过复合导线连接；所述复合导线具有足够的抗拉强度，且能导电和传输数据。

所述导轮放置于测斜管的导向卡槽里，用于限制传感器集成模块仅沿导向卡槽路径方向滑动；所述敏感单元用于测量固定深度的倾角变化；所述壳体用于敏感单元的保护。

所述旋转电机系统是由多个电机通过电路连接组成的旋转动力系统，旋转模块与采集控制模块利用导线连接，接收采集控制模块中控制器下发的指令，用于旋转传感器集成控制模块，实现正测和反测的自动控制；所述承插管外壁有凸起，内壁有导向卡槽，内壁可通过电机系统控制，实现相对于外壁沿纵轴旋转；所述外壁凸起与测斜管导向卡槽匹配，用于固定旋转模块；所述内壁导向卡槽与传感器集成模块的导轮匹配，用于限定导轮，使导轮随承插管和内壁一起转动。

本发明所带来的有益技术效果：

（1）通过采集控制模块，有效控制了提升模块、传感器集成模块、旋转模块的工作状态，监测指定高程处的角度，进而换算出相应位置的水平位移，达到了自动化的监测；

（2）通过提升模块，实现了自动化的控制，有效提高了深层水平位移传感器装置的提升与下放的效率；

（3）通过旋转模块，实现了自动化的控制，有效解决了因传感器集成模块因正测与反测带来的重力加速度误差。

附图说明

图1为本发明一种深层水平位移自动化监测装置的整体结构示意图：

其中，1-采集控制模块；2-提升模块；3-供电模块；4-测斜管；5-传感器集成模块；6-旋转模块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方法对本发明作进一步详细的说明。

具体实施方式：

如图1所示，一种深层水平位移自动化监测装置，包括供电模块3、采集控制模块1、提升模块2、旋转模块6、传感器集成模块5、测斜管4；供电模块3为采集控制模块1、提升模块2、传感器集成模块5、旋转模块6提供能源；采集控制模块1与提升模块2通过导线连接，提升模块2与传感器集成模块5通过复合导线连接，采集控制模块1从传感器集成模块5取得监测数据，并通过无线信号对外传输数据；所述复合导线兼做缆绳，控制传感器集成模块5的提升与下放；采集控制模块1与旋转模块6通过导线连接，旋转模块6与测斜管4通过内壁管槽承插式连接，由采集控制模块1发送指令，使旋转模块6按要求旋转；

所述采集控制模块1包括信号采集器、数据处理器、控制器、电池系统、信号发射器；

所述传感器集成模块5包括导轮、敏感单元、壳体；

所述旋转模块6包括旋转电机系统、承插管。

所述信号采集器、数据处理器、控制器、电池系统、信号发射器利用导线连接，通过电池系统，由控制器向信号采集器、数据处理器、信号发射器发送操作指令，实现对监测数据采集、处理和传输；所述电池系统具有电量存储功能，与外部供电模块3通过导线连接，存储供电模块3提供的电能。在本实施例中，外部供电模块3可以是太阳能电板，也可以是外接的蓄电池，为采集控制模块1、提升模块2、传感器集成模块5、旋转模块6提供能源，保证各模块能正常工作。采集控制模块1作为深层水平位移自动化监测设备的中央控制系统，向各模块下发控制指令，各模块按要求响应。

所述提升模块2是由多个电机通过电路连接组成的提升动力系统，接收采集控制模块1中控制器下发的指令，实现对传感器集成模块5的提升与下放；所述提升动力系统与传感器集成模块5通过复合导线连接；所述复合导线具有足够的抗拉强度，且能导电和传输数据。在本实施例中，提升模块2的多个电机系统能够通过转速和转动时间，响应采集控制模块1下发的指令，完成定时定点的数据采集工作。

所述导轮放置于测斜管4的导向卡槽里，用于限制传感器集成模块5仅沿导向卡槽路径方向滑动；所述敏感单元用于测量固定深度的倾角变化；所述壳体用于敏感单元的保护。在本实施例中，测斜管4内有互成90°的四个导向卡槽，导轮所在的一对导向卡槽组成的面，垂直于基坑边线。

所述旋转电机系统由多个电机通过电路连接组成的旋转动力系统，旋转模块与采集控制模块1利用导线连接，接收采集控制模块1中控制器下发的指令，用于旋转传感器集成控制模块5，实现正测和反测的自动控制；所述承插管外壁有凸起，内壁有导向卡槽，内壁可通过电机系统控制，实现相对于外壁沿纵轴旋转；所述外壁凸起与测斜管4导向卡槽匹配，用于固定旋转模块6；所述内壁导向卡槽与传感器集成模块5的导轮匹配，用于限定导轮，使导轮随承插管和内壁一起转动。在本实施例中，正测时，将传感器集成模块5沿着导向卡槽下放至测斜管4底，测斜管4管底位置默认为不动点，管底水平数据为零；将传感器集成模块5依次由下至上提升，在设定的高程点位置稳定后读数，读完后在测斜管4管口处，由旋转模块6按照采集控制模块1下发的控制指令，按要求进行旋转180°后，再次下放至测斜管4管底，重复正测的操作，将传感器集成模块5依次由下至上提升，并在相应高程点位置稳定后读数，直至提升至测斜管4管口，上报读数后，即为完成一次深层水平位移的监测。

本发明一种深层水平位移自动化监测装置及使用方法，通过采集控制模块，有效控制了提升模块、传感器集成模块、旋转模块的工作状态，监测指定高程处的角度，进而换算出相应位置的水平位移，达到了自动化的监测；通过提升模块，实现了自动化的控制，有效提高了深层水平位移传感器装置的提升与下放的效率；通过旋转模块，实现了自动化的控制，有效解决了因传感器集成模块因正测与反测带来的重力加速度误差。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本发明的保护范围。