[發(fā)明專利]一種三維變形測(cè)量裝置及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710576963.X
• 申請(qǐng)日: 2017-07-14
• 公開（公告）號(hào): CN107144256B
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋杰;胡輝;董梅;張亮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州魯爾物聯(lián)科技有限公司
• 主分類號(hào): G01B21/32
• 分類號(hào): G01B21/32
• 代理公司: 北京超凡志成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11371
• 代理人: 張紅平

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種三維變形測(cè)量裝置及系統(tǒng)，屬于監(jiān)測(cè)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。該三維變形測(cè)量裝置包括設(shè)置于地表下面、用于測(cè)量水平位移數(shù)據(jù)的至少兩個(gè)柱體單元以及與遠(yuǎn)離所述地表的柱體單元的自由端相連接、用于測(cè)量豎直位移數(shù)據(jù)的液壓裝置。在相鄰兩個(gè)柱體單元之間設(shè)置有用于鉸接所述柱體單元的二維柔性關(guān)節(jié)以及在所述柱體單元的外壁套設(shè)有橡膠充氣套。所述柱體單元包括十字軸承和通過所述十字軸承進(jìn)行連接的兩個(gè)固定柱體連接件，所述二維柔性關(guān)節(jié)在水平方向上具有兩個(gè)自由度。本發(fā)明能夠有效提高對(duì)變形數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量的維度和精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及監(jiān)測(cè)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種三維變形測(cè)量裝置及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在巖土層深部水平位移的監(jiān)測(cè)過程中，通常采用鉆孔測(cè)斜儀。在建設(shè)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)時(shí)，可選用固定式測(cè)斜儀進(jìn)行長期監(jiān)測(cè)。在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝之前，需要在監(jiān)測(cè)位置鉆探一定深度的測(cè)斜孔并安設(shè)測(cè)斜管，在測(cè)斜管內(nèi)有兩組沿坡體滑動(dòng)方向、垂直坡體滑動(dòng)方向的導(dǎo)向槽，測(cè)斜儀在其導(dǎo)輪和測(cè)斜管導(dǎo)向槽的引導(dǎo)下移動(dòng)到監(jiān)測(cè)位置。各個(gè)固定式測(cè)斜儀通過雙軸傾斜傳感器測(cè)量在其測(cè)斜管安裝位置處的傾角改變，并通過基準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)據(jù)計(jì)算出該測(cè)斜位置的相對(duì)位移。

發(fā)明人在研究中發(fā)現(xiàn)，在設(shè)計(jì)固定式鉆孔測(cè)斜儀布設(shè)方案時(shí)，由于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的固定式鉆孔測(cè)斜儀受軸承結(jié)構(gòu)的限制，其最大測(cè)斜維度為2，僅僅能夠測(cè)量水平方向上的深部位移變形，難以獲得豎直方向上的位移數(shù)據(jù)。此外，由于傳統(tǒng)的二維固定式鉆孔測(cè)斜儀需要搭配預(yù)先埋設(shè)的測(cè)斜管才能進(jìn)行使用，導(dǎo)致在施工及安裝時(shí)十分不便；測(cè)斜管的質(zhì)量和測(cè)斜管的布設(shè)狀態(tài)也會(huì)直接影響到測(cè)斜儀的測(cè)量精度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供的一種三維變形測(cè)量裝置及系統(tǒng)，安裝簡單方便，并且有效提高了對(duì)變形數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量的維度和精度。

第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種三維變形測(cè)量裝置，包括設(shè)置于地表下面、用于測(cè)量水平位移數(shù)據(jù)的至少兩個(gè)柱體單元以及與遠(yuǎn)離所述地表的柱體單元的自由端相連接、用于測(cè)量豎直位移數(shù)據(jù)的液壓裝置；

在相鄰兩個(gè)柱體單元之間設(shè)置有用于鉸接所述柱體單元的二維柔性關(guān)節(jié)以及在所述柱體單元的外壁套設(shè)有橡膠充氣套，該橡膠充氣套在充氣膨脹后能夠?qū)⑺鲋w單元固定于待測(cè)載體上；

所述柱體單元包括十字軸承和通過所述十字軸承進(jìn)行連接的兩個(gè)固定柱體連接件，所述二維柔性關(guān)節(jié)在水平方向上具有兩個(gè)自由度。

優(yōu)選地，在所述橡膠充氣套與所述柱體單元下端相接觸的位置處安裝有單向充氣閥。

優(yōu)選地，所述三維變形測(cè)量裝置還包括導(dǎo)氣管，所述導(dǎo)氣管貫穿所述柱體單元和二維柔性關(guān)節(jié)的長度方向進(jìn)行設(shè)置，并與所述單向充氣閥相連。

優(yōu)選地，所述柱體單元的兩端可拆卸連接有定向卡槽，以保證兩個(gè)或多個(gè)連接的柱體單元具有一致的測(cè)量方向。

優(yōu)選地，所述定向卡槽與所述柱體單元連接的一端設(shè)置有防水接頭，相鄰兩個(gè)柱體單元之間的連接線通過所述防水接頭穿入所述柱體單元的內(nèi)部。

優(yōu)選地，所述柱體單元內(nèi)部設(shè)置有傳感器、處理器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和穩(wěn)壓電源；

所述傳感器包括與所述處理器電性相連的雙軸傾斜傳感器。

優(yōu)選地，所述傳感器還包括與所述處理器電性相連的水位計(jì)、加速度傳感器、溫度傳感器和次聲傳感器。

第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種三維變形測(cè)量系統(tǒng)，包括三維變形測(cè)量裝置以及設(shè)置于地表上面與所述三維變形測(cè)量裝置通信連接的網(wǎng)關(guān)，該網(wǎng)關(guān)用于匯總并發(fā)送所述三維變形測(cè)量裝置采集的變形測(cè)量數(shù)據(jù)，并通過該網(wǎng)關(guān)的遠(yuǎn)程通信傳輸模塊將所述變形測(cè)量數(shù)據(jù)上傳至一數(shù)據(jù)中心服務(wù)器。

優(yōu)選地，所述三維變形測(cè)量系統(tǒng)還包括設(shè)置于地表上面、為所述三維變形測(cè)量裝置提供電能的電源供給模塊，該電源供給模塊包括市電、太陽能供電和燃料電池中的至少一個(gè)。