[發明專利]一種自動測斜儀裝置及其測量方法

在審

• 申請號: 201711000308.6
• 申請日: 2017-10-24
• 公開（公告）號: CN107796366A
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發明（設計）人: 潘敏強;章毅
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01C9/02
• 分類號: G01C9/02
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245
• 代理人: 付茵茵

技術領域

本發明涉及一種基坑測量技術，尤其涉及一種自動測斜儀裝置及其測量方法，屬于巖土工程技術領域。

背景技術

隨著現在城市高樓、地鐵的快速修建，基坑的深度不斷增加，再加上很多地基工程的地質條件又非常復雜，因此越來越多的需要對基坑、邊坡等水平位移以及地面沉降進行實時監測以方便施工計劃的制定。而測斜儀主要是應用在這一領域的裝置，它主要是通過伸入到預先鉆好的深坑中，利用測斜儀上下兩對帶彈簧的收縮輪產生的擠壓變形導致測斜儀主軸線與鉛垂線夾角的變化量，通過公式計算得出基坑中各個點的水平位移量。

目前市場上使用測斜儀裝置的方式大致分為升降式和固定式，其中升降式是通過將測斜儀探頭伸入預先鉆好的基坑中，然后等間距上拉來測量各個節點的水平位移。固定式是在鉆基坑的過程中就將測斜儀探頭安裝在固定的位置進行測量。市面上大部分用的是升降式，近年來隨著人力成本的上升，人們提出了一些新的想法意圖實現測斜儀裝置的自動化測量，如申請號為201610576955.0公布了一種自動化便攜式測斜儀，主要是通過繞線盤收放電纜來控制測斜儀探頭的升降，然后利用藍牙模塊實現測量數據與終端設備的互相通信，但這種裝置不能實現完全的自動化測量，而且藍牙模塊工作起來比較繁瑣，穩定性不高；申請號為201610495097.7公布了一種全智能測斜裝置及測斜方法，主要是通過高精度無線探頭和探頭位置姿態自動控制裝置相互配合，利用探頭內部安裝的數據儲存模塊將測量的數據先存儲起來，待探頭升到合適位置再利用無線通信將數據傳輸給地面上的終端設備，但這種裝置可操作性不強，沒有考慮到實際的基坑管道在安裝使用中，底部或多或少的會進入泥沙和水，導致基坑的真實深度要小于預先鉆取的深度，因此當測量數據出現偏差時由于無法實時看到數據而不能及時作出調整；還有一些方案是利用安裝在探頭內的無線通信模塊實時將數據傳輸給地面上的終端設備，但這種方案很容易受到基坑深度和周圍環境的影響，進而無法保證測量的精度和準確性。

總而言之，現有的一些改進方案都存在各自的缺陷，無法滿足工程師對基坑等相關數據精確度日益提高的要求?，F有的測斜儀設備不能完全實現自動化和測量數據無法實時、準確的傳輸到所需要的終端。

發明內容

針對現有技術中存在的技術問題，本發明的目的是：提供一種基坑內采集到的數據通過有線的方式傳輸到地面并利用無線模塊上傳到終端設備的自動測斜儀裝置及其測量方法。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種自動測斜儀裝置，包括測量探頭、信號電纜、自動收線模塊、控制箱模塊、車架、終端設備；信號電纜纏繞在自動收線模塊上，信號電纜兩端分別與測量探頭和控制箱模塊相連；自動收線模塊和控制箱模塊均固定在車架上；控制箱模塊控制自動收線模塊的運動并向終端設備實時發送測量探頭測得的數據；測量探頭包括接線密封腔、主探頭、連接電纜、電路板密封腔、電路模塊，接線密封腔、主探頭、電路板密封腔從上往下依次設置，電路模塊位于電路板密封腔內，連接電纜的上端與信號電纜在接線密封腔相接，連接電纜的中段穿過主探頭，連接電纜的下端與電路模塊相接；測量探頭通過預先埋設在基坑的塑料管道下放到基坑底部。

電路模塊包括控制電路、檢測測量探頭是否到達基坑底部的加速度傳感器、用于測量基坑在每個測量節點的傾角的角度傳感器、對測量數據進行處理的STC15F2K60S2單片機。

塑料管道包括若干導管和將導管連接的套管；導管內壁周向均布開有4個用于引導測量探頭上下平移的導向槽，導管外壁周向均布設有4個與套管配合的凸臺，導向槽正對凸臺。

上方的距離地面0.5m深處的套管設置為中段具有光滑內壁結構的連接套管；連接套管的上端內壁和下端內壁均周向均布開有4個凹槽，凹槽與導管外壁的凸臺配合；連接套管的光滑內壁的內徑與導管的外徑相同。

信號電纜為四芯金屬絲電纜，其中兩根金屬絲作為供電線，兩根作為信號線；信號電纜在外表面設有若干個區別于信號電纜外皮顏色的數字標簽，除了靠近測量探頭的兩個相鄰數字標簽的距離比較近之外，其他相鄰兩個數字標簽之間的距離都為0.5m。

自動收線模塊包括繞線盤、減速機、伺服電機、基座、斜支架、色標傳感器、定滑輪、連接器、連接件；繞線盤、減速機、伺服電機、定滑輪均與基座相對固定，繞線盤內部設有防止信號電纜扭轉的360°旋轉連接器，伺服電機通過減速機帶動繞線盤轉動，色標傳感器、連接件、斜支架、基座依次相接，連接件上設有圓孔，色標傳感器的光源、圓孔、定滑輪依次正對，從而色標傳感器的光源發出的光線正好照射在穿過定滑輪的信號電纜的最高處。