本發(fā)明屬于地質(zhì)勘探測量儀器儀表領(lǐng)域，具體涉及一種自動升降和自動測量的無纜式測斜儀。

背景技術(shù)：

測斜儀是用于測量巖土邊坡、建筑基坑、地下建筑等工程構(gòu)筑物引起的土體內(nèi)部各深度水平位移的裝置。傳統(tǒng)的測斜儀是由探頭、傳輸線纜、數(shù)據(jù)接收器三部分組成，探頭連接在電纜上放入測斜孔中，采用人工提拉電纜的方式帶動探頭自下而上定位測量，數(shù)據(jù)接收器接受每個位置的數(shù)據(jù)。用傳統(tǒng)的方法進行測斜時，使用常規(guī)承重電纜，電纜中心設(shè)一根鋼芯線作承重芯，電纜設(shè)有銅線作為導電和傳信芯線，導電、傳信、承重功能不重疊，使得電纜的直徑和質(zhì)量較大，同時測斜時所需的電纜很長，人工提拉電纜會使其產(chǎn)生嚴重的絞繞，造成電纜的損壞，導致測斜工作無法正常進行；同時，數(shù)據(jù)采集、記錄、存儲依賴于人工，工作效率低，沒有實現(xiàn)自動智能化。

中國申請?zhí)朿n201010248659.0公開了一種自動采集測斜數(shù)據(jù)的方法及設(shè)備，包括自動采集數(shù)據(jù)部分和存儲接收部分，其特征是測量探頭內(nèi)部裝有微型開關(guān)，新型測斜管外壁固定有磁環(huán)，當測斜儀測量探頭在測斜管中進行時，微型開關(guān)在測斜管外壁的磁環(huán)的磁場條件下自動啟閉，實現(xiàn)自動采集、記錄、存儲數(shù)據(jù)的功能，數(shù)據(jù)接收器內(nèi)部裝有藍牙模塊與掌上電腦pda連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)無線傳輸，克服了傳統(tǒng)測斜儀需要人工測量、記錄，費時費力、工作效率低下的缺點。這種裝置使用時，仍然需要使用較長電纜，使用時不方便靈活，同時也會造成電纜的損壞影響測斜工作的進行。

中國申請?zhí)朿n201110134678.5公開了一種無線點式測斜儀，包括與監(jiān)測主機無線通信的測斜主控電路，與測斜主控電路連接的sma接口通用天線，與測斜主控電路連接的測斜傳感器部件，裝置無外接電源以及外部引線，同時，多個無線點式測斜儀可方便的按照要求布置成分布式無線測斜傳感器網(wǎng)絡，且只需要公用一個網(wǎng)絡管理單元，解決了高邊坡等工程安全監(jiān)測應用中電源及通信電纜鋪設(shè)困難，安裝不便，維護成本高的問題。在此裝置中，并未講明測斜儀在測斜孔的升降活動，沒有實現(xiàn)測量裝置的自動升降。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于針對上述問題，提供了一種自動升降和自動測量的無纜式測斜儀。

一種自動升降和自動測量的無纜式測斜儀，包括動力裝置1、驅(qū)動裝置2、測量裝置3、信號傳輸裝置4、外殼6、測斜桿7和測斜管8。

所述測斜桿7為圓管狀結(jié)構(gòu),測斜桿7內(nèi)腔的下端設(shè)有測量裝置3,所述測量裝置3上側(cè)連接信號傳輸裝置4。

所述外殼6為四個面圍成的直筒狀結(jié)構(gòu)，其中相對的兩個面為平面，且這兩個平面相互平行，另兩個相對的面為外凸的圓弧面；所述外殼6的內(nèi)腔的中心位置豎直方向設(shè)有測斜桿7，所述測斜桿7與一側(cè)外凸的圓弧面之間設(shè)有動力裝置1，所述動力裝置1設(shè)有舵機11，舵機11的輸出端設(shè)有主動齒輪111；所述驅(qū)動裝置2設(shè)于外殼6的上端，驅(qū)動裝置2設(shè)有兩根平行的傳動軸，每根傳動軸上均設(shè)有兩個傳動齒輪。

所述測斜管8是與外殼6外形相同的直筒狀結(jié)構(gòu)，所述測斜管8的內(nèi)壁的兩個相對的平面上設(shè)有齒條81，所述測斜管8置于地下建筑結(jié)構(gòu)待測要素的深井中。

所述驅(qū)動裝置2通過主動齒輪111驅(qū)動四個傳動齒輪沿所述測斜管8內(nèi)壁的齒條81實現(xiàn)升降運動。

所述動力裝置1的下側(cè)，且位于外殼6的下端位置設(shè)有超聲波感應器13。

工作時，舵機11帶動驅(qū)動裝置2向測斜管8下端運行，當超聲波感應器13感應到外殼6觸到測斜管8管底時，舵機11改變方向向上運行，開始測斜工作，待其上升至所述測斜管8的管口時，測量裝置3停止，測量工作結(jié)束。

進一步限定的技術(shù)方案如下：

所述驅(qū)動裝置2包括從動齒輪211、第一傘齒輪212、第二傘齒輪213、第三傘齒輪214、第四傘齒輪215、第一傳動軸221、第二傳動軸222、第三傳動軸223、第一軸承座231、第二軸承座232、第三軸承座233、第四軸承座234、第五軸承座235、第一傳動齒輪241、第二傳動齒輪242、第三傳動齒輪243和第四傳動齒輪244。

所述第一傳動軸221中間位置連接第一軸承座231，所述第一軸承座231固定在與外殼6相連的平板上，所述第一傳動軸221上設(shè)有從動齒輪211，第一傳動軸221的兩端分別連接第一傘齒輪212和第三傘齒輪214，所述舵機11上的主動齒輪111與從動齒輪212相嚙合。

所述外殼6上端的水平方向設(shè)有安裝平板，所述安裝平板的一側(cè)連接第二軸承座232和第三軸承座233，第二傳動軸222的中間安裝在第二軸承座232和第三軸承座233的軸承中，第二傳動軸222的兩端分別安裝第一傳動齒輪241和第二傳動齒輪242，第二傳動軸222的一端端部安裝第二傘齒輪213，所述第二傘齒輪213與第一傘齒輪212相嚙合。所述安裝平板的另一側(cè)連接第四軸承座234和第五軸承座235，第三傳動軸223的中間安裝在第四軸承座234和第五軸承座235的軸承中，第三傳動軸223的兩端分別安裝第三傳動齒輪243和第四傳動齒輪244，第三傳動軸223的一端端部安裝第四傘齒輪215，所述第四傘齒輪215與第三傘齒輪214相嚙合。

所述信號傳輸裝置4包括無線采集器41及其第二電源42和第一連接裝置43。

所述無線采集器41包括數(shù)據(jù)傳輸器411和數(shù)據(jù)接收器412。無線采集器41位于所述測斜桿7上部孔口位置,第一連接裝置43用于信號傳輸裝置4和測量裝置3的連接。所述無線采集器41由第二電源42供電。

所述測斜管8包括齒條81、內(nèi)定位止口82和外定位止口83。所述測斜管8的一端設(shè)有內(nèi)定位止口82，另一端設(shè)有外定位止口83，所述測斜管8的長度為200mm～2000mm,根據(jù)需要的長度由若干根測斜管8通過內(nèi)定位止口82和外定位止口83拼接。所述齒條81的模數(shù)與第一傳動齒輪241、第二傳動齒輪242、第三傳動齒輪243和第四傳動齒輪244的模數(shù)相等。

所述測斜桿7的上端部位設(shè)有拯救裝置5，所述拯救裝置5包括引導傘裝置51、拯救環(huán)52、第三電源電路53、第二連接裝置54。

所述引導傘裝置51位于地面上，包括連接索繩511、三根傘支架512、三個支座架513、磁鐵514和旋轉(zhuǎn)球515。所述引導傘裝置51設(shè)有一塊圓板，所述圓板的上平面中間連接連接索繩511，所述圓板的上平面上呈等邊三角形布置三個支座架513，所述傘支架512的一端焊接旋轉(zhuǎn)球515，所述旋轉(zhuǎn)球515置于支座架513內(nèi)，所述磁鐵514為圓餅狀，同軸連接在所述圓板的下平面上。所述拯救環(huán)52位于所述測斜桿7上端，包括三根支柱521、圓環(huán)522和兩塊半圓形磁鐵523，所述三根支柱521呈喇叭狀連接在所述圓環(huán)522的下側(cè)，所述兩塊半圓形磁鐵523設(shè)于所述圓環(huán)522正下方，且安裝在測斜桿7的上端。

所述第三電源電路53包括第一電磁鐵線圈531、第二電磁鐵線圈532，第三電磁鐵線圈533、第四電磁鐵線圈534、第三電源535。所述第二連接裝置54內(nèi)設(shè)有第一鐵塊541、第二鐵塊542、第一插銷543、第二插銷544、第一彈簧545和第二彈簧546。

所述兩塊半圓形磁鐵523串聯(lián)在第三電源電路53上，所述磁鐵514與兩塊半圓形磁鐵523未吸合時，第三電源電路53處于斷開狀態(tài)，第一插銷543、第二插銷544分別插入第一鐵塊541、第二鐵塊542的對應孔內(nèi)，實現(xiàn)外殼6與測斜桿7的連接。

需要時，由地面人員手持連接索繩511將所述引導傘裝置51送入測斜管8內(nèi)，當三根傘支架512接觸到圓環(huán)522時，由于磁力作用，所述磁鐵514與兩塊半圓形磁鐵523吸合時，三根傘支架512圍繞旋轉(zhuǎn)球515向內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)，并向下運動滑過圓環(huán)522后，自動打開，卡住圓環(huán)522，此時第三電源電路53處于接通狀態(tài)。第一插銷543、第二插銷544分別脫離第一鐵塊541、第二鐵塊542的對應孔，實現(xiàn)外殼6與測斜桿7的脫開，向上拉動連接索繩511將所述測斜桿7拉出，從而實現(xiàn)對測量裝置3和信號傳輸裝置4的拯救。

所述舵機11的下方設(shè)有第一電源12，所述第一電源12給舵機11供電。

本發(fā)明的有益技術(shù)效果是：

(1)本發(fā)明與市場上其他測斜設(shè)備相比，減少絕大部分線纜的使用，降低對操作環(huán)境的要求，輕巧便捷、方便攜帶。

(2)由于采用了自動爬升和自動測量技術(shù)，無需現(xiàn)場進行人工讀數(shù)，避免人工觀測誤差，可實現(xiàn)現(xiàn)場無人值守，提高工作人員的工作效率，降低人工成本。

(3)本發(fā)明卡在測斜管時，通過拯救裝置將測斜桿順利脫離并拉出，減少經(jīng)濟損失。

附圖說明

圖1為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明測斜管結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明圖1的a-a剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明圖1的b-b剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明的驅(qū)動裝置結(jié)構(gòu)俯視圖。

圖6為本發(fā)明的引導傘裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為本發(fā)明的傘支架活動結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8為本發(fā)明的拯救環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9為本發(fā)明圖1的c-c剖面拯救裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖10為本發(fā)明的圖9的d處的放大圖。

上圖中序號：

動力裝置1、舵機11、主動齒輪111、第一電源12、超聲波感應器13、超聲波發(fā)射器131、超聲波接收器132、超聲波控制模塊133；

驅(qū)動裝置2、從動齒輪211、第一傘齒輪212、第二傘齒輪213、第三傘齒輪214、第四傘齒輪215、第一傳動軸221、第二傳動軸222、第三傳動軸223、第一軸承座231、第二軸承座232、第三軸承座233、第四軸承座234、第五軸承座235、第一傳動齒輪241、第二傳動齒輪242、第三傳動齒輪243、第四傳動齒輪244；

測量裝置3；

信號傳輸裝置4、無線采集器41、數(shù)據(jù)傳輸器411、數(shù)據(jù)接收器412、第二電源42、第一連接裝置43；

拯救裝置5、引導傘裝置51、連接索繩511、傘支架512、支座架513、磁鐵514、旋轉(zhuǎn)球515、拯救環(huán)52、支柱521、圓環(huán)522、半圓形磁鐵523、第三電源電路53、第一電磁鐵線圈531、第二電磁鐵線圈532、第三電磁鐵線圈533、第四電磁鐵線圈534、第三電源535、第二連接裝置54、第一鐵塊541、第二鐵塊542、第一插銷543、第二插銷544、第一彈簧545、第二彈簧546；

外殼6、測斜桿7、測斜管8、齒條81、內(nèi)定位止口82、外定位止口83。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明進行詳細說明。

參見圖1～圖10，一種自動升降和自動測量的無纜式測斜儀，包括動力裝置1、驅(qū)動裝置2、測量裝置3、信號傳輸裝置4、拯救裝置5、外殼6、測斜桿7、測斜管8。

所述測斜管8內(nèi)部有與傳動齒輪相嚙合的齒條81，實現(xiàn)本發(fā)明在測斜管8中的升降。

所述測斜管8的長度分別制作成500mm、1000mm、2000mm三種規(guī)格,根據(jù)需要的長度由若干根測斜管8通過內(nèi)定位止口82和外定位止口83拼接。

所述動力裝置1、驅(qū)動裝置2連接固定在外殼6中，所述測量裝置3、信號傳輸裝置4固定在測斜桿7內(nèi)，所述拯救裝置5包括引導傘裝置51，拯救環(huán)52及其第三電源電路53、連接裝置54，所述拯救環(huán)52被固定在所述測斜桿7上端，所述引導傘裝置51獨立于所述測斜儀外，僅在緊急狀況時由專業(yè)人員在井上進行操作使用。上述裝置置于井下進行測量工作。

所述的動力裝置1包括舵機11、及其第一電源12及超聲波感應器13。

所述的舵機11主要功能是帶動主動齒輪111的轉(zhuǎn)動從而帶動整個傳動裝置1的運動，通過控制所述主動齒輪111的轉(zhuǎn)動方向來控制本發(fā)明的前進方向。所述的第一電源12通過導線給舵機11以及超聲波感應器13提供電源，所述超聲波感應器13包括超聲波發(fā)射器131和超聲波接收器132，所述超聲波發(fā)射器131和超聲波接收器132通過超聲波控制模塊133連接，所述超聲波控制模塊133用于控制所述超聲波感應器13的探測距離，以及觸發(fā)信號開關(guān)控制本發(fā)明的前進方向。

上述的舵機11型號為powerhdlf-20mg。

上述的第一電源12包括6.6伏直流電池及其穩(wěn)壓電路。

參見圖5，所述的驅(qū)動裝置2包括從動齒輪211、第一傘齒輪212、第二傘齒輪213、第三傘齒輪214、第四傘齒輪215、第一傳動軸221、第二傳動軸222、第三傳動軸223、第一軸承座231、第二軸承座232、第三軸承座233、第四軸承座234、第五軸承座235、第一傳動齒輪241、第二傳動齒輪242、第三傳動齒輪243、第四傳動齒輪244。

所述第一傳動軸221中間位置連接第一軸承座231，所述第一軸承座231固定在與外殼6相連的平板上，所述第一傳動軸221上設(shè)有從動齒輪211，第一傳動軸221的兩端分別連接第一傘齒輪212和第三傘齒輪214，所述舵機11上的主動齒輪111與從動齒輪212相嚙合。

所述外殼6上端的水平方向設(shè)有安裝平板，所述安裝平板的一側(cè)連接第二軸承座232和第三軸承座233，第二傳動軸222的中間安裝在第二軸承座232和第三軸承座233的軸承中，第二傳動軸222的兩端分別安裝第一傳動齒輪241和第二傳動齒輪242，第二傳動軸222的一端端部安裝第二傘齒輪213，所述第二傘齒輪213與第一傘齒輪212相嚙合。所述安裝平板的另一側(cè)連接第四軸承座234和第五軸承座235，第三傳動軸223的中間安裝在第四軸承座234和第五軸承座235的軸承中，第三傳動軸223的兩端分別安裝第三傳動齒輪243和第四傳動齒輪244，第三傳動軸223的一端端部安裝第四傘齒輪215，所述第四傘齒輪215與第三傘齒輪214相嚙合。

舵機11會改變正反兩個方向轉(zhuǎn)動，從而使本發(fā)明向下運行或向上爬升。

所述的信號傳輸裝置4包括無線采集器41及其第三電源42以及第一連接裝置43。

參見圖3，所述無線采集器41包括數(shù)據(jù)傳輸器411和數(shù)據(jù)接收器412。無線采集器41位于所述測斜桿7上部孔口位置,第一連接裝置43用于信號傳輸裝置4和測量裝置3的連接。

無線采集器41的第三電源電路包括4節(jié)普通5號堿性干電池組成的電池組。

所述的拯救裝置5包括引導傘裝置51，應急拯救環(huán)52及其第三電源電路53、第二連接裝置54。

參見圖6、圖7、圖8，所述引導傘裝置51位于地面上，包括連接索繩511、三根傘支架512、三個支座架513、磁鐵514和旋轉(zhuǎn)球515。所述引導傘裝置51設(shè)有一塊圓板，所述圓板的上平面中間連接連接索繩511，所述圓板的上平面上呈等邊三角形布置三個支座架513，所述傘支架512的一端焊接旋轉(zhuǎn)球515，所述旋轉(zhuǎn)球515置于支座架513內(nèi)，所述磁鐵514為圓餅狀，同軸連接在所述圓板的下平面上。所述拯救環(huán)52位于所述測斜桿7上端，包括三根支柱521、圓環(huán)522和兩塊半圓形磁鐵523，所述三根支柱521呈喇叭狀連接在所述圓環(huán)522的下側(cè)，所述兩塊半圓形磁鐵523設(shè)于所述圓環(huán)522正下方，且安裝在測斜桿7的上端。

所述第三電源電路53包括第一電磁鐵線圈531、第二電磁鐵線圈532，第三電磁鐵線圈533、第四電磁鐵線圈534、第三電源535。所述第二連接裝置54內(nèi)設(shè)有第一鐵塊541、第二鐵塊542、第一插銷543、第二插銷544、第一彈簧545和第二彈簧546。

所述兩塊半圓形磁鐵523串聯(lián)在第三電源電路53上，所述磁鐵514與兩塊半圓形磁鐵523未吸合時，第三電源電路53處于斷開狀態(tài)，第一插銷543、第二插銷544分別插入第一鐵塊541、第二鐵塊542的對應孔內(nèi)，實現(xiàn)外殼6與測斜桿7的連接。

需要時，由地面人員手持連接索繩511將所述引導傘裝置51送入測斜管8內(nèi)，當三根傘支架512接觸到圓環(huán)522時，由于磁力作用，所述磁鐵514與兩塊半圓形磁鐵523吸合時，三根傘支架512圍繞旋轉(zhuǎn)球515向內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)，并向下運動滑過圓環(huán)522后，自動打開，卡住圓環(huán)522，此時第三電源電路53處于接通狀態(tài)。第一插銷543、第二插銷544分別脫離第一鐵塊541、第二鐵塊542的對應孔內(nèi)，實現(xiàn)外殼6與測斜桿7的脫開，向上拉動連接索繩511將所述測斜桿7拉出，從而實現(xiàn)對測量裝置3和信號傳輸裝置4的拯救。

所述拯救裝置5的工作原理為：

當本發(fā)明發(fā)生意外，卡在測斜管8中時，系統(tǒng)作出判斷后停止動力裝置1以及測量裝置3的工作。專業(yè)人員使用引導傘裝置51對井下測斜桿7進行拯救。專業(yè)人員手持連接索繩511，將所述引導傘裝置51緩慢下降至本發(fā)明所卡處，由于磁鐵514與半圓形磁鐵523的吸引作用，所述引導傘裝置51下部對準所述的應急拯救環(huán)52，當傘支架512觸碰到所述圓環(huán)522時，由于磁力和重力，所述引導傘裝置51繼續(xù)下降，所述傘支架512收縮至豎直方向，當所述傘支架512完全通過圓環(huán)522后，所述傘支架512由于重力作用向外打開至初始位置，所述第三電源電路53接通，位于所述第三電源電路53內(nèi)的第一電磁鐵線圈531、第二電磁鐵線圈532、第三電磁鐵線圈533、第四電磁鐵線圈534通電，第一電磁鐵線圈531、第三電磁鐵線圈533吸引第一插銷543、第二插銷544上升，此時，第一鐵塊541和第二鐵塊542分別在第二電磁鐵線圈532、第四電磁鐵線圈534的吸引力以及第一彈簧545、第二彈簧546的拉力下分別移動至第二電磁鐵線圈532、第四電磁鐵線圈534處，外殼與測斜桿分離。此時專業(yè)人員對所述引導傘裝置51進行提拉，所述傘支架512剛好卡在圓環(huán)522上，通過提拉將所述測量裝置拉出測斜桿7，從而實現(xiàn)對測量裝置和信號傳輸裝置4的拯救。

本發(fā)明的工作過程和工作原理為：

將本發(fā)明放置在對應的測斜管8內(nèi)，待本發(fā)明的四個用于爬升的第一傳動齒輪241、第二傳動齒輪242、第三傳動齒輪243、第四傳動齒輪244與測斜管8的管壁齒條相嚙合后，本發(fā)明以一定速度向下運行，所述超聲波感應器13位于本發(fā)明底部，當所述超聲波感應器13感應到本發(fā)明離測斜管底部時，本發(fā)明向上運行并開始進行測斜工作，待其上升至所述測斜管8的管口時，測量裝置3停止，測量工作結(jié)束。

以上內(nèi)容并非對發(fā)明的結(jié)構(gòu)、形狀作任何形式上的限制。凡是依據(jù)發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。