静力触探测斜系统及测斜方法与流程

本发明涉及土地勘测的技术领域，尤其是涉及一种静力触探测斜系统及测斜方法。

背景技术：

静力触探是指利用压力装置将有触探头的触探杆压入试验土层，通过量测系统测土的贯入阻力，可确定土的某些基本物理力学特性，也称做土体特性，如土的变形模量、土的容许承载力、土的剪切模量等。

静力触探过程中，由于土层的阻力因素影响，难免会导致触探头产生倾斜的情况出现，而传统的静力触探仪在针对触探头对土层进行探测的过程中，并不具备对触探头的倾斜角度情况进行检测、计算的功能，有待改进。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种静力触探测斜系统，可在静力触探过程中，对触探头的倾斜度进行检测。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：一种静力触探测斜系统，包括

静探数据采集模块，用于探测土层内部土体特性并输出土体特性模拟信号；

数据转换模块，耦接于所述静探数据采集模块以将土体特性模拟信号转换为土体特性数字信号；

触探头测斜模块，耦接于所述静探数据采集模块并于静探数据采集模块进行土质探测时对触探头的倾斜度进行检测并输出触探头倾斜度数字信号；

数据综合传输模块，耦接于所述静探数据采集模块及触探头测斜模块以接收并综合土体特性数字信号及触探头倾斜度数字信号进行传输；

数据处理模块，耦接于所述数据综合传输模块以对土体特性数字信号进行处理以实时记录、监测土层的土体特性，并同时对倾斜度数字信号进行处理，以计算出土层内触探头的具体倾角角度并进行实时记录、监测；

显示模块，耦接于所述数据处理模块以实时显示土体特性数据及所计算出的土层内触探头的倾斜角度。

通过采用上述技术方案，触探头进入到土层内，静探数据采集模块开始进行土质特性的探测后输出土体特性模拟信号，触探头测斜模块对触探头在土层内的倾斜情况进行实时检测，一旦触探头发生倾斜时，触探头测斜模块即可检测到触探头的倾斜度并输出触探头倾斜度数字信号，而静探数据采集模块将触探头倾斜度数字信号输送至数据转换模块后转换为土体特性数字信号，触探头倾斜度数字信号与转换后土体特性数字信号再通过数据综合传输模块传送至数据处理模块，此时数据处理模块根据土体特性数字信号对土体特性进行监测记录，根据触探头倾斜度数字信号实时计算出触探头的具体倾角角度，并在显示模块中进行实时数字显示；这种通过设置触探头测斜模块可在静力触探过程中，可对触探头的倾斜度进行检测，再通过数据处理模块进行实时计算的方式，使得触探头的倾斜度进行数字化显示，精确度高。

本发明进一步设置为：所述数据综合传输模块包括数据综合发送单元、远距数值信号传输单元，所述数据综合发送单元耦接于所述静探数据采集模块及触探头测斜模块以发送土体特性数字信号及触探头倾斜度数字信号，所述远距数值信号传输单元耦接于所述数据综合发送单元以接收土体特性数字信号及触探头倾斜度数字信号并通过所述数据处理模块进行综合处理。

通过采用上述技术方案，通过将数据综合传输模块分为更加清晰的发送及接收单元，以使数据传输更加有序，且远距数值信号传输单元在信号传输过程中可防止数字信号在传输过程中出现丢包的情况。

本发明进一步设置为：所述数据综合发送单元将土体特性数字信号及触探头倾斜度数字信号发送至所述远距数值信号传输单元为地下发送至地表的单向传输。

通过采用上述技术方案，通过对倾斜度数据进行单向传输，减少数据传递过程中的紊乱情况，以提高数据传递过程中的有序性。

本发明进一步设置为：还包括：

信号检测模块，耦接于所述远距数值信号传输单元并用于检测信号传输过程中的通断情况。

通过采用上述技术方案，在数字信号传输过程中，由于是从地下传递至地表，可能会出现信号在传输过程中断开的情况，通过设置信号检测模块，可对传输过程中信号是否进入到数据处理模块进行检测，以保证信号传输时更加顺利。

本发明进一步设置为：所述触探头测斜模块包括设置于触探头x、y、z三个方向上的重力加速度计。

通过采用上述技术方案，以提高对触探头倾斜角度检测的精确性。

本发明进一步设置为：还包括：

土层阻力检测模块，耦接于所述数据处理模块并用于检测触探头进入土层后所受到的阻力；

阻力阈值模块，耦接于所述土层阻力检测模块并用于提供土层低阻力阈值、土层高阻力阈值；

存储有对应于土层阻力小于土层低阻力阈值的触探头低倾斜度数据库、存储有大于土层低阻力阈值小于土层高阻力阈值的触探头中倾斜度数据库、存储有大于土层高阻力阈值的触探头高倾斜度数据库；

选择模块，耦接于所述数据处理模块以得到实时土层阻力数据并于所述触探头低倾斜度数据库、触探头中倾斜度数据库及触探头高倾斜度数据库中选择与实时土层阻力相对应的触探头倾斜度数据并加载于所述显示模块中进行实时显示。

通过采用上述技术方案，通过触探头所受到的土层阻力而查询到对应的触探头倾斜度数据，再与数据处理模块中所计算的触探头倾斜角度进行对比，以提高触探头测斜模块对触探头倾斜度检测的精确性。

本发明进一步设置为：还包括：

选择排序模块，耦接于所述数据处理模块并用于对所述触探头低倾斜度数据库、触探头中倾斜度数据库及触探头高倾斜度数据库中的倾斜度数据进行从小到大排序。

通过采用上述技术方案，通过设置选择排序模块倾斜度数据库中的数据进行排序，使得土层阻力能够更好地对应上相应的触探头倾斜度数据，进而可提高选择模块在选择过程中的准确性。

本发明进一步设置为：还包括：

校准模块，耦接于所述数据处理模块并用于对经过从小到大选择排序后各倾斜度数据库中的数据进行一一对应校准。

通过采用上述技术方案，通过设置校准模块，使得土层阻力与对应的倾斜度数据库能够更加准确地对应上。

本发明的另一个目的是提供一种静力触探测斜方法，可对触探头的倾斜度进行检测。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：一种静力触探测斜方法，包括：

s1：在触探头的x、y、z三个方向上固定设置重力加速度计；

s2：将触探头逐渐压入至土层内，通过静探数据采集模块对土层内的土质特性进行探测并经过数据转换模块进行数据转换后发送探测到的土体特性数字信号至地表的数据处理模块；

s3：重力加速度计检测x、y、z三个方向上与触探头重力方向上的夹角数字量并发送至地表的数据处理模块；

s4：数据处理模块接收土体特性数字信号并对土体特性进行实时记录，接收夹角数字量并进行实时计算后以得到准确的触探头倾角角度以同时于显示模块中进行显示。

综上所述，本发明的有益技术效果为：

通过设置触探头测斜模块可在静力触探过程中，对触探头的倾斜度进行检测，再通过数据处理模块进行计算，使得触探头的倾斜度进行数字化显示，精确度高。

附图说明

图1是本发明实施例一的系统原理图。

图2是本发明实施例二的系统原理图。

图中，1、静探数据采集模块；2、触探头测斜模块；3、数据转换模块；4、数据综合传输模块；5、数据综合发送单元；6、远距数值信号传输单元；7、数据处理模块；8、显示模块；9、土层阻力检测模块；10、阻力阈值模块；11、触探头低倾斜度数据库；12、触探头中倾斜度数据库；13、触探头高倾斜度数据库；14、选择模块；15、选择排序模块；16、校准模块；17、信号检测模块。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例一：

参照图1，为本发明公开的一种静力触探测斜系统，包括静探数据采集模块1、数据转换模块3、触探头测斜模块2、数据综合传输模块4、数据处理模块7及显示模块8。

静探数据采集模块1，用于探测土层内部土体特性并输出土体特性模拟信号，数据转换模块3耦接于静探数据采集模块1以将土体特性模拟信号转换为土体特性数字信号，本实施例中数据转换模块3主要采用a/d转换器，触探头测斜模块2耦接于静探数据采集模块1并于静探数据采集模块1进行土质探测时对触探头的倾斜度进行检测并输出触探头倾斜度数字信号；数据综合传输模块4耦接于静探数据采集模块1及触探头测斜模块2以接收并综合土体特性数字信号及触探头倾斜度数字信号进行传输，本系统中数据综合传输模块4传输的数据为数字信号，触探头测斜模块2在检测的过程中可直接输出数字信号，而静探数据采集模块1所采集的信号为模拟信号，需要通过数据转换模块3进行数字转换。

数据处理模块7耦接于数据综合传输模块4以对土体特性数字信号进行处理以实时记录、监测土层的土体特性，并同时对倾斜度数字信号进行处理，以计算出土层内触探头的具体倾角角度并进行实时记录、监测；显示模块8耦接于数据处理模块7并实时显示所计算的土层内触探头的倾斜角度，本实施例中，显示模块8为静探数据显示器，且设置于地表上。

进一步的，为提高数据传输过程中更加有序，数据综合传输模块4包括数据综合发送单元5、远距数值信号传输单元6，数据综合发送单元5耦接于静探数据采集模块1及触探头测斜模块2以发送土体特性数字信号及触探头倾斜度数字信号至远距数值信号传输单元6，且数据综合发送单元5将触探头数字倾斜度信号发送至远距数值信号传输单元6为地下发送至地表的单向传输；远距数值信号传输单元6接收土体特性数字信号及触探头倾斜度数字信号并通过数据处理模块7进行处理，远距数值信号传输单元6在信号传输过程中可防止数字信号在传输过程中出现丢失的情况。

进一步的，为实时监控信号传输过程中是否进入到数据处理模块7进行检测，本系统还包括信号检测模块17，信号检测模块17耦接于所述远距数值信号传输模块并用于检测信号传输过程中的通断情况，且当信号传输过程中断开时及时在显示模块8中进行显示，以保证信号传输时更加顺利。

另外，触探头测斜模块2包括设置于触探头x、y、z三个方向上的重力加速度计，且本实施例中所采用的三轴重力加速度计是型号为mpu6050的全数字化三轴加速度计，量程±2g，角度精确度±0.1度，温度精确度±0.2度，电源电压3.3v，64组缓冲存储器记录数据，在系统层面上，性能先进，高效节能，频率响应可选，i2c数字串口通信，抗冲击力强，可以应用于许多恶劣的条件。

实施例二：

参照图2，一种静力触探测斜系统，基于实施例一的进一步改进，还包括土层阻力检测模块9、阻力阈值模块10及选择模块14；土层阻力检测模块9耦接于数据处理模块7并用于检测触探头进入土层后所受到的阻力，并将土层阻力物理量转换为土层阻力信号数据，阻力阈值模块10耦接于土层阻力检测模块9并用于提供土层低阻力阈值、土层高阻力阈值；本实施例中当土层阻力检测模块9所检测到的土层阻力信号小于土层低阻力阈值时则表示当前土层对触探头的阻力较低，当土层阻力检测模块9所检测到的土层阻力信号小于于土层高阻力阈值而大于低阻力阈值时则表示当前土层对触探头的阻力较为适中，当土层阻力检测模块9所检测到的土层阻力信号大于土层高阻力阈值时则表示当前土层对触探头的阻力较高。

针对于土层阻力的高低对触探头在倾斜度上产生的影响，数据处理模块7中存储有对应于土层阻力小于土层低阻力阈值的触探头低倾斜度数据库11、存储有大于土层低阻力阈值小于土层高阻力阈值的触探头中倾斜度数据库12、存储有大于土层高阻力阈值的触探头高倾斜度数据库13；选择模块14耦接于数据处理模块7以得到实时土层阻力数据并于触探头低倾斜度数据库11、触探头中倾斜度数据库12及触探头高倾斜度数据库13中选择与实时土层阻力相对应的触探头倾斜度数据并加载于显示模块8中进行实时显示；通过触探头所受到的土层阻力而查询到对应的触探头倾斜度数据，再与数据处理模块7中所计算的触探头倾斜角度进行对比，以提高触探头测斜模块2对触探头倾斜度检测的精确性。

进一步的，为保证土层阻力能够更好地对应上相应的触探头倾斜度数据，进而提高选择模块14在选择过程中的准确性，本系统还包括选择排序模块15，选择排序模块15，耦接于数据处理模块7并用于对触探头低倾斜度数据库11、触探头中倾斜度数据库12及触探头高倾斜度数据库13中的倾斜度数据进行从小到大排序。

进一步的，本系统还包括校准模块16，校准模块16耦接于数据处理模块7并用于对经过从小到大选择排序后各倾斜度数据库中的数据进行一一对应校准，使得低土层阻力值对应触探头低倾斜度数据库11中的数据，中土层阻力值对应触探头中倾斜度数据库12中的数据，高土层阻力值对应触探头高倾斜度数据库13中的数据，进而保证选择模块14在相应土层阻力下选择对应触探头倾斜数据的精确性。

实施例三：

一种静力触探测斜方法，包括：

s1：在触探头的x、y、z三个方向上固定设置重力加速度计；

s2：将触探头逐渐压入至土层内，通过静探数据采集模块对土层内的土质特性进行探测并经过数据转换模块进行数据转换后发送探测到的土体特性数字信号至地表的数据处理模块；

s3：重力加速度计检测x、y、z三个方向上与触探头重力方向上的夹角数字量并发送至地表的数据处理模块；

s4：数据处理模块接收土体特性数字信号并对土体特性进行实时记录，接收夹角数字量并进行实时计算后以得到准确的触探头倾角角度以同时于显示模块中进行显示。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。