一種柔性智能測斜繩的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于土木工程、地質工程、地質災害監(jiān)測領域的監(jiān)測設備，特別是一種能夠自動測量深部水平位移連續(xù)變化的監(jiān)測智能測斜繩。
【背景技術】
[0002]在工程實踐和科學研宄中，往往需要對地面以下一定深度的巖土體或者工程結構物進行位移監(jiān)測。然而，由于該部分的巖土體或者工程結構物深埋地下，往往無法直接測量，因此，人們一般利用測斜儀器，對地下一定深度范圍的位移進行監(jiān)測。
[0003]目前測斜儀一般有兩種，分為活動式測斜儀和固定式測斜儀?，F(xiàn)有測斜儀都是由測斜探頭、測讀儀、電纜和測斜管構成的。測量時，測斜管先埋入巖土體內部，并作為測斜儀的導軌使用。固定式測斜儀是將測斜探頭沿導軌放入指定深度處，待巖土體變形時，整個測斜管隨土體發(fā)生變形。測斜探頭測得傾斜角度，數(shù)據(jù)由電纜傳輸至測讀儀，通過計算可以得到實測土體的水平位移增量?；顒邮綔y斜儀測量原理與固定式測斜儀原理相同，不同之處在于，活動式測斜儀需要測量人員將測斜探頭放入預定深度，然后逐段提升電纜，使測斜探頭可以測量一定深度范圍的水平位移增量。
[0004]但是這兩種測斜方式都存在很大的弊端。固定式測斜儀由于結構限制，一般只能測量一個或幾個特定深度的位移情況，無法全面反映地下巖土體或地下結構物指定深度范圍的位移變化情況，而且監(jiān)測精度受限，監(jiān)測效果不理想，難以反映對象的實際變形情況。另外該測斜儀機械結構復雜，人工操作繁瑣?；顒邮綔y斜儀操作過程繁瑣，過分依賴人工，每次都需要專業(yè)人員親臨現(xiàn)場全程測量，但是由于測量人員的人為操作，往往導致測量結果誤差較大。而且，每次測量都需要安裝和操作測斜儀，每測一個深度位置，都需要量測讀數(shù)，操作重復率高，效率極低。另外對一些野外的監(jiān)測對象，由于客觀條件的限制，長期現(xiàn)場作業(yè)不利于保證人身安全。對于偏遠地區(qū)的監(jiān)測對象，反復的長途運輸變相增加監(jiān)測成本。

【發(fā)明內容】

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[0005]本發(fā)明的目的在于針對上述兩種測斜儀的諸多不足，提出一種可實現(xiàn)對地下指定深度范圍的水平位移進行實時監(jiān)測的柔性智能測斜繩。
[0006]本發(fā)明的目的通過以下技術方案來實現(xiàn):
[0007]一種柔性智能測斜繩，其特征在于:包括柔性護管、傳輸電纜、若干個測斜模塊、數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)處理及應用服務系統(tǒng)。所述的數(shù)據(jù)采集器設在測斜繩的頂部，所述的若干個測斜模塊分別分段排布在柔性護管內壁上，所述的測斜模塊是一種帶電子羅盤或不帶電子羅盤的測斜構件，能夠測量所在位置夾角變化，若干個測斜模塊相互之間通過傳輸電纜用總線方式連接，并與數(shù)據(jù)采集器相連；數(shù)據(jù)采集器可將監(jiān)測信息上傳至數(shù)據(jù)處理及應用服務系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理及應用服務系統(tǒng)可以對監(jiān)測值進行解譯與管理，對當監(jiān)測值超過工程預警值時，發(fā)布預警信號。。
[0008]作為技術的進一步改進，所述的數(shù)據(jù)采集器內設置有讀數(shù)模塊、存儲模塊、電源模塊和通信模塊。
[0009]作為技術的進一步改進，所述數(shù)據(jù)處理及應用服務系統(tǒng)可以放在局域網內的終端，也可放在遠程服務器。
[0010]作為技術的進一步改進，所述測斜模塊本身內置傾角傳感器，可以測量測斜模塊所在位置傾角的變化；而所述測斜模塊是一種帶電子羅盤的測斜構件時，電子羅盤可以測量方位角。
[0011]作為技術的進一步改進，所述的測斜模塊是一種不帶電子羅盤的測斜儀器時，在柔性護管外圍設有帶彈簧的滑動導輪和標定方向的導向測斜管用來測量方位角。
[0012]所述若干測斜模塊能夠測量所在位置夾角變化，所述電子羅盤測量得到方位角信息(不帶電子羅盤時，滑動導輪和標定方向的導向測斜管可以測量方位角)，傳輸電纜將上述的兩種角度信息傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集器，數(shù)據(jù)采集器中預存有相關算法，可以根據(jù)前后兩次測量的角度信息解譯成每個對應深度處水平位移的變化。通過連續(xù)的測量與解譯，可以實現(xiàn)對地下某一深度范圍的監(jiān)測位置進行連續(xù)位移監(jiān)測。
[0013]作為技術的進一步改進，所述柔性護管是一種橡膠或塑料或金屬軟管的柔性材料管，或是一種材料內設置有鋼絲或碳素纖維增加強度的柔性材料管。
[0014]作為技術的進一步改進，所述的若干個測斜模塊均用灌封膠按照自上向下順序均勻排布分布固定在柔性護管內壁上。
[0015]作為技術的進一步改進，所述的每個測斜模塊長度為3cm?50cm，每個測斜模塊間距范圍為5cm?100cm。
[0016]作為技術的進一步改進，所述的數(shù)據(jù)采集器外部是一種設有螺帽密閉的防水接口設置。
[0017]作為技術的進一步改進，所述的柔性護管兩端設置有護管及與內部傳輸電纜、測斜模塊相聯(lián)接的電路快速接頭，是一種可延長多節(jié)連接的護管，所述的單節(jié)柔性護管的長度最少為50cm。
[0018]作為技術的進一步改進，述數(shù)據(jù)采集器在通信故障時，可以暫時儲存監(jiān)測數(shù)據(jù)，并當通信順暢后，自動將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳送至數(shù)據(jù)處理及應用服務系統(tǒng)。
[0019]使用時，所述數(shù)據(jù)處理及應用服務系統(tǒng)將測斜繩在現(xiàn)場安裝完成后，第一次正常采集數(shù)據(jù)默認為初始值，且將之后每次現(xiàn)場采集到的監(jiān)測值與初始值比較分析；所述數(shù)據(jù)處理及應用服務系統(tǒng)存儲有與工程相關物理量數(shù)據(jù)庫，每次運算得到的現(xiàn)場物理量實際值與數(shù)據(jù)庫中的工程預警值進行對比，當實際值大于預警值時，所述數(shù)據(jù)處理及應用服務系統(tǒng)將發(fā)布預警信號。
[0020]所述數(shù)據(jù)處理及應用服務系統(tǒng)可通過有線和無線方式，向現(xiàn)場監(jiān)測設備發(fā)布工作指令，調整其監(jiān)測時間和監(jiān)測頻率；測斜繩在非工作時間內可以休眠，進入低功耗階段，直至下一次監(jiān)測。
[0021]所述電源模塊包括蓄電池和太陽能電池，太陽能電池用于日常供電，蓄電池用于極端條件下保障測斜繩正常工作。
[0022]本發(fā)明具有以下創(chuàng)新性:
[0023]1、突破傳統(tǒng)的監(jiān)測模式，可以實現(xiàn)同一時間內，實時監(jiān)控地面以下指定深度范圍的連續(xù)位移變化，使監(jiān)測信息更加全面。
[0024]2、減少人為操作，改變過去監(jiān)測方法中過分依賴人工的情況，本發(fā)明可實現(xiàn)定時自動監(jiān)測，消除了因人為操作不當帶來的誤差，提高了監(jiān)測精度。
[0025]3、本發(fā)明只需安裝人員在監(jiān)測前到場地安裝，不用長期守在監(jiān)測現(xiàn)場，保證監(jiān)測現(xiàn)場的人身安全，同時降低人工返場率，降低監(jiān)測成本。
[0026]4、本發(fā)明設計巧妙，與傳統(tǒng)下套管方式不同，采用柔性護管，降低了監(jiān)測儀器生產與安裝的復雜性，同時方便在監(jiān)測結束后從土體中回收監(jiān)測儀器，提高了儀器重復利用率。
【附圖說明】
[0027]圖1為本發(fā)明帶電子羅盤定位結構示意圖；
[0028]圖2為本發(fā)明帶導軌式結構示意圖。
[0029]其中，I柔性護管、2傳輸電纜、3測斜模塊、4數(shù)據(jù)采集器、5數(shù)據(jù)處理及應用服務系統(tǒng)、6滑動導輪、7導向測斜管、8電子羅盤。
【具體實施方式】
[0030]下面結合附圖，對本發(fā)明的具體實施例作進一步詳述，但不構成對本發(fā)明的任何限制。
[0031 ] 如圖1，在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，一種柔性智能測斜繩采用測斜模塊帶電子羅盤的測斜繩，包括柔性護管1、傳輸電纜2、測斜模塊3、電子羅盤8、數(shù)據(jù)采集器4、數(shù)據(jù)處理及應用服務系統(tǒng)5。
[0032]在圖1中，各柔性護管之間利用接口相互連接，具體長度以滿足現(xiàn)場監(jiān)測要求為準；數(shù)據(jù)采集器連接在整個柔性護管連接體的頂端。各測斜模塊與各電子羅盤連接，形成測斜構件，并自上向下按照預定的間隔均勻布置，相互之間通過CAN總線方式用傳輸電纜連接至數(shù)據(jù)采集器。測斜模塊與電子羅盤均用灌封膠固定在柔性護管內部。對數(shù)據(jù)采集器與柔性護管都采用防水設置，數(shù)據(jù)采集器外設置可密閉的防水接口用于與其他設備連接。數(shù)據(jù)采集器內部包括讀數(shù)模塊、存儲模塊、通信模塊和