CN100554880C

CN100554880C - 滑动式智能测斜仪

Info

Publication number: CN100554880C
Application number: CNB2006100394831A
Authority: CN
Inventors: 李国维; 李临生
Original assignee: Hohai University HHU
Current assignee: Hohai University HHU
Priority date: 2006-04-13
Filing date: 2006-04-13
Publication date: 2009-10-28
Anticipated expiration: 2026-04-13
Also published as: CN1831475A

Abstract

本发明是滑动式智能测斜仪，其特征是由接收、数据处理控制器，绕线机，数据采集、发射控制器三部分组成，其中接收、数据处理控制器中的测量控制器通过控制线与绕线机中的控制面板相接，绕线机中的信号电缆通过长度计量计与数据采集、发射控制器中的测量探头相接，数据采集、发射控制器中的数据采集发射器通过无线发射给接收、数据处理控制器中的数据无线接收器。本发明优点：具有自动实现探头提升、定点、测量、记录过程功能；具有节省人力，提高效率、定位准确、数据稳定、精度高、测量速度快、操作过程简单、信号电缆无绞绕、磨损程度低等特点。另外仪器体积小、质量轻，可以实现单人搬运、安装、测量的目标。测斜监测仪被广发应用于高边坡、高填方、深基坑、软基、地下厂房等岩土工程项目中。

Description

滑动式智能测斜仪

技术领域

本发明涉及的是一种在岩土工程诸如高边坡、高填方、深基坑、软基、地下厂房等项目的岩土体内部倾斜变形测量中使用的滑动式智能测斜仪，属于机电、计算机应用技术领域。

背景技术

在岩土工程高边坡、高填方、深基坑、软基、地下厂房等项目中，地基或围岩土体内部会因为上部荷载作用发生倾斜变形或侧向变形，为能及时掌握倾斜变形动态保证工程安全，一般要进行倾斜变形或侧向变形动态监测工作。

测斜的基本原理是，测量探头伸入到预置的测孔深部，自下而上定点测量固定区段的倾角变化，根据区段长度计算水平方向的位移变化，自下而上累计得到孔口位置的总水平位移，如图2所示。

目前采用的常规方法是，探头连接在电缆上，人工提拉电缆带动探头自下而上定位测量。人工方法测量有劳动强度大、探头定位误差、电缆绞绕等缺点。尤其对于大于50m的深孔，电缆加探头总体质量增大，会产生更大的定位误差，另外，由于电缆长，人工提拉电缆会产生更严重的绞绕现象，容易造成电缆线中的信号导线破损以至短路，造成***损坏无法测量。

发明内容

本发明的目的在于针对上述存在的缺陷，提出一种可有效克服现有技术存在的人力劳动强度大、信号传输电缆易绞绕、测量误差大等缺陷的滑动式智能测斜仪。

本发明的技术解决方案：其特征是由接收、数据处理控制器，绕线机，数据采集、发射控制器三部分组成，其中接收、数据处理控制器中的测量控制器通过控制线与绕线机中的控制面板相接，绕线机中的信号电缆通过长度计量计与数据采集、发射控制器中的测量探头相接，数据采集、发射控制器中的数据采集发射器通过无线发射给接收、数据处理控制器中的数据无线接收器；所述的绕线机包括控制线、控制面板、驱动电机、传动带、绕线盘、信号电缆、长度计量计、蓄电池，其中驱动电机通过传动带与绕线盘相接，信号电缆绕在绕线盘上，信号电缆的一头与长度计量计、测量探头串接；信号电缆的另一头接数据采集发射器，控制线与驱动电机相接；所述的长度计量计在信号电缆上每隔固定长度设定标识，长度计量通过标识检测传感器控制，当检测到标识时，控制***发出停止提升的指令，暂停规定间隔时间后继续提升；在长度计量计与测量探头间设自动限位开关：在绕线机的入口处，有一个开有半圆孔的弹性钢片，孔的大小允许信号电缆通过，但是测量探头无法通过；当测量探头向上顶住弹性钢片时，行程开关动作，电机停止向上转动，所有向上的控制信号失效，这时电机向下运动，当探头脱离弹性钢片时，会恢复向上的控制。

本发明的优点：具有自动实现探头提升、定点、测量、记录过程功能；与现有技术相比，具有节省人力，提高效率、定位准确、数据稳定、精度高、测量速度快、操作过程简单、电缆线中的信号导线无绞绕、磨损程度低等特点。另外，仪器体积小、质量轻，可以实现单人搬运、安装、携带、测量。

附图说明

附图1滑动式智能测斜仪的结构示意图。附图2现有技术原理图。

附图3是数据采集发射器中的采集电路图。

附图4是数据采集发射器中的控制器电路图。附图5是数据采集发射器中的电源监测电路图。附图6是数据采集发射器中的振荡电路图。附图7是数据采集发射器中的电源变换电路图。附图8是数据采集发射器中的调液晶显示亮度电路图。附图9是数据采集发射器中的数据采集发射器电路图。附图10是接收与数据处理控制器中的控制电路图。附图11是接收、数据处理控制器中的电源控制电路图。附图12是接收、数据处理控制器中的数据无线接收器电路图。附图13是接收、数据处理控制器中的计算机接口电路图。附图14是接收、数据处理控制器中的稳压电路图。附图15是接收、数据处理控制器中的健盘接口图。附图16是接收、数据处理控制器中的控制电机正、反接口图。附图17是接收、数据处理控制器中的光电隔离接口图。附图18是接收、数据处理控制器中的非易存贮器电路图。附图19是接收、数据处理控制器中的显示器端口图。附图20时钟电路图。

附图中的I是接收、数据处理控制器、II是绕线机、III是数据采集、发射控制器、1是测量控制器、2是数据无线接收器、3是数据存储器、4是控制线、5是控制面板、6是驱动电机、7是传动带、8是绕线盘、9是信号电缆、10是长度计量计、11是蓄电池、12是测量探头、13是数据采集发射器。14是地心垂线、Δ是位移量、Δ_i是每次测得的位移量；Δ＝∑Δ_i＝1·sinα_i、α_i是角度。

具体实施方式

对照附图，其结构由接收、数据处理控制器，绕线机，数据采集、发射控制器三部分组成，其中接收、数据处理控制器中的测量控制器1通过控制线4与绕线机中的控制面板5相接，绕线机中的信号电缆9通过长度计量计与数据采集、发射控制器中的测量探头12相接，数据采集、发射控制器中的数据采集发射器13通过无线发射给接收、数据处理控制器中的数据无线接收器2。

所述的接收、数据处理控制器包括测量控制器1、数据无线接收器2、数据存储器3。

所述的绕线机包括控制线4、控制面板5、驱动电机6、传动带7、绕线盘8、信号电缆9、长度计量计10、蓄电池11。其中驱动电机6通过传动带7与绕线盘8相接，信号电缆9绕在绕线盘8上，信号电缆9的一头与长度计量计10、测量探头12串接；信号电缆9的另一头接数据采集发射器13，控制线4与驱动电机6相接。

所述的数据采集、发射控制器包括测量探头12、数据采集发射器13，它们间通过信号电缆9相接。

工作时，绕线机分电动与自动，用电机带动绕线机卷动电缆即电动方式，也可以直接手动转盘即手动方式。使用手动时要把轮盘轴上的销子拔起来旋转90度，电机就脱开来，手动有效；使用电动时，把销子转回90度使其复位，电机就连接上，电动有效。

数据采集发射器13提供测量探头12工作电源，并把斜度信号转换成数字量，然后用无线电信号发射出来，数据采集发射器13使用9V电池。数据采集发射器13上有一个天线，使用时要拽出合适的长度，并将其支撑在专用的支架上。

接收、数据处理控制器的信号输出端通过控制线4与驱动电机6相接。根据接收、数据处理控制器设定的长度，控制信号电缆9自动上升、停止、测量。

长度测量计10：在信号电缆9上每隔固定长度设定标识，长度计量通过标识检测传感器控制，当检测到标识时，控制***发出停止提升的指令，暂停规定间隔时间后继续提升。

在长度计量计10与测量探头12间设自动限位开关：在绕线机的入口处，有一个开有半圆孔的弹性钢片，孔的大小允许信号电缆9通过，但是测量探头12无法通过。当测量探头12向上顶住弹性钢片时，行程开关动作，电机停止向上转动，所有向上的控制信号失效。这时电机可以向下运动，当探头4脱离弹性钢片时，会恢复向上的控制。

数据采集发射器13是采用双积分A/D转换器，将电信号转换为数字信号成串行数据信号，用频率为433MH_Z发射给接收器11。

数据无线接收器2用fsk解调器，解调由数据采集发射器13发来的串行数据信号，接收、数据处理控制器中的单片机存储、处理后送数据存贮结构计算机数据处理。

测量得到的数据存贮在数据存贮器内，可以有80组，编号为00～79，每组100个数据。如果要存贮正向和反向测量数据，则序号小的一组为正测，相邻的大序号的那组为反测数据。如果要进一步对数据进行分析，就要使用数据接口通过RS-232把数据传送到计算机做进一步分析。数据存贮结构计算机数据处理软件可以把数据直接赋值给EXCEL表格。

具体测量可采用自动测量模式和手动测量模式，其中自动测量模式用控制电缆把接收、数据处理控制器和绕线机连接好，在接收、数据处理控制器的控制下，探头按照设定自动上升一个高度，测量一次。如此反复进行，直到探头完全升上来接触到限位开关后自动停止。手动测量模式可以采用电动或手动方式提升电缆，当达到预定高度时，保持这个高度不变，按动自动按钮，就可以记录1个数据了。每按动一次手动，测斜仪记录一个数据，当记录够100个数据或按动清零键时，本测点的数据完成，点位自动加1。

用数据传送电缆把连接程控器的数据接口和计算机的串口；用“点位加”或“点位减”选定点位，每按动一次该点位的深度显示会增加一个步进，直到查看100个点，点位自动加1。

Claims

1、滑动式智能测斜仪，其特征是由接收、数据处理控制器，绕线机，数据采集、发射控制器三部分组成，其中接收、数据处理控制器中的测量控制器通过控制线与绕线机中的控制面板相接，绕线机中的信号电缆通过长度计量计与数据采集、发射控制器中的测量探头相接，数据采集、发射控制器中的数据采集发射器通过无线发射给接收、数据处理控制器中的数据无线接收器；所述的绕线机包括控制线、控制面板、驱动电机、传动带、绕线盘、信号电缆、长度计量计、蓄电池，其中驱动电机通过传动带与绕线盘相接，信号电缆绕在绕线盘上，信号电缆的一头与长度计量计、测量探头串接；信号电缆的另一头接数据采集发射器，控制线与驱动电机相接；所述的长度计量计在信号电缆上每隔固定长度设定标识，长度计量通过标识检测传感器控制，当检测到标识时，控制***发出停止提升的指令，暂停规定间隔时间后继续提升；在长度计量计与测量探头间设自动限位开关：在绕线机的入口处，有一个开有半圆孔的弹性钢片，孔的大小允许信号电缆通过，但是测量探头无法通过；当测量探头向上顶住弹性钢片时，行程开关动作，电机停止向上转动，所有向上的控制信号失效，这时电机向下运动，当探头脱离弹性钢片时，会恢复向上的控制。

2、根据权利要求1所述的滑动式智能测斜仪，其特征是所述的接收、数据处理控制器包括测量控制器、数据无线接收器和数据存储器。

3、根据权利要求1所述的滑动式智能测斜仪，其特征是所述的数据采集、发射控制器包括测量探头、数据采集发射器，它们间通过信号电缆相接。