建设基坑智慧监测升降设备和系统的制作方法

1.本发明涉及基坑建设技术领域，具体为建设基坑智慧监测升降设备和系统。


背景技术：

2.基坑是在基础设计位置按基底标高和基础平面尺寸所开挖的土坑；城市桥梁工程基坑主要用于承台、桥台和扩大基础施工，一般分为无支护和有支护两类：无支护基坑和有支护基坑，无支护基坑特点:基础埋置不深，施工期较短，挖基坑时不影响邻近建筑物的安全；地下水位低于基底，或者渗透量小，不影响坑壁稳定性，无支护基坑的坑壁形式分为垂直坑壁、斜坡和阶梯形坑壁以及变坡度坑壁。有支护基坑特点:基坑壁土质不稳定，并且有地下水的影响；放坡土方开挖工程量过大，不经济；容易受到施工场地或邻近建筑物限制，不能采用放坡开挖。
3.基坑建设现场主要的监测的对象包括:支护结构；相关的自然环境；施工工况；地下水状况；基坑底部及周围土体等。
4.传统装置功能单一，智能化程度低，只能对单一监测对象进行监测，监测数据无法有效的收集汇总和传输，造成监测效率低下。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供建设基坑智慧监测升降设备和系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：建设基坑智慧监测升降设备，包括底座和电气箱，还包括升降机构，所述电气箱设置于底座上部，所述电气箱上部竖直设置有升降杆，所述升降杆的顶部固定设置有太阳能电池板，所述升降杆外太阳能电池板下部从上到下依次套设有上固定箱、监测箱一、监测箱二和下固定箱，所述升降机构包括若干电磁铁环和与其配合的永磁铁环，所述电磁铁环嵌设升降杆内且沿其轴向均匀分布，所述永磁铁环嵌设监测箱一和监测箱二内靠近升降杆的一侧，所述上固定箱和下固定箱内设置有相同的防坠机构，所述上固定箱和下固定箱靠近升降杆的一侧均开设有与防坠机构配合的通槽，所述监测箱一内设置有若干安装板一，所述监测箱二内设置有若干伸展机构，所述监测箱二两侧开设有与伸展机构配合的伸展槽，所述电气箱内设置有与太阳能电池板配合的蓄电池，所述蓄电池与太阳内电池板电性连接，所述升降机构、伸展机构和防坠机构分别与蓄电池电性连接。
7.优选的，所述防坠机构包括吸附线圈、与吸附线圈配合的吸附板、减速块、若干压紧弹簧和若干导向杆，所述减速块滑动设置与通槽内，所述减速块的右侧与吸附板固定连接，所述压紧弹簧固定设置于减速块上下两侧，所述导向杆分别固定设置于弹簧上下两侧，所述吸附板套设在导向杆表面，所述吸附板与弹簧固定连接，所述吸附线圈分别与相应的上固定箱和下固定箱内壁固定连接。
8.优选的，所述伸展机构包括移动机构和锁紧机构，所述移动机构包括马达、蜗杆、
蜗轮、伸展螺杆、传动齿轮一、移动杆和移动板，所述监测箱二内设置有隔板，所述隔板内开设有与移动机构配合的移动槽，所述马达竖直在隔板上部，所述马达的输出轴贯穿隔板与蜗杆固定连接，所述伸展螺杆转动设置在隔板下部，所述蜗轮套设在伸展螺杆外，所述蜗轮和蜗杆啮合，所述传动齿轮一固定设置于伸展螺杆靠近升降杆一端，所述移动杆套设在伸展螺杆上，所述移动杆顶端向上穿出移动槽与移动板底部固定连接，所述伸展螺杆表面开设有左旋螺纹。
9.优选的，所述锁紧机构包括辅助齿轮一、辅助齿轮二、传动齿轮二、固定架、锁紧螺杆和与锁紧螺杆配合的锁紧架，所述监测箱二靠近升降杆一侧开设有与锁紧架配合的锁紧槽，所述锁紧螺杆转动设置在监测箱二内靠近升降杆一侧内壁，所述锁紧架套设在锁紧螺杆外侧，所述锁紧架的一端延伸至锁紧槽内，所述辅助齿轮一和辅助齿轮二转动设置在固定架上，所述传动齿轮二固定设置在锁紧螺杆靠近传动齿轮一的一侧端面，所述固定架转动设置在锁紧螺杆上，所述辅助齿轮一、辅助齿轮二分别和传动齿轮一和传动齿轮二啮合，所述锁紧螺杆表面开设有右旋螺纹。
10.优选的，所述电磁铁环包括多个独立的电磁铁片，所述电磁铁片沿升降杆周向均匀分布，所述永磁铁环包括多个独立的永磁铁片，所述永磁铁片沿升降杆周向均匀分布。
11.优选的，所述移动板上设置有若干连接片，所述移动板上连接片的一侧开设有若干个安装孔。
12.优选的，所述监测箱二外部伸展槽一侧开设有若干观察窗，所述监测箱二内靠近观察窗一侧设置有安装板二。
13.建设基坑智慧监测升降系统，包括权利要求1至权利要求7任意一项所述的建设基坑智慧监测升降设备和监测系统。
14.优选的，所述监测系统包括控制模块、监测模块、通讯模块和北斗定位模块，所述控制模块包括中央处理模块、图像处理芯片、存储器和i/o接口，所述央处理模块分别与图像处理芯片、存储器和i/o接口连接；所述监测模块包括若干距离传感器、若干水位传感器和若干摄像头，所述距离传感器设置于安装板一上，所述水位传感器分别设置于移动板上，所述摄像头分别设置与安装板二上，所述监测模块通过i/o接口与中央处理模块连接；所述通讯模块包括wifi模块和蓝牙模块，所述通讯模块通过i/o接口与中央处理模块连接，所述北斗定位模块通过i/o接口与中央处理模块连接。
15.优选的，所述防坠机构、伸展机构和升降机构分别通过i/o接口与中央处理模块连接，所述中央处理器与蓄电池电性连接。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
17.1、本发明设置有升降机构，通过升降机构内的电磁铁环和永磁铁环的配合工作，可以实现监测箱一和监测箱二的升降和转动，实现了监测箱一和监测箱二的高度和角度可调，可以更好的配合的监测系统的工作需要；
18.2、本发明同时设置有伸展机构，通过升降机构和伸展机构可以实现将水位传感器插入到基坑土壤内的作用，对基坑水位进行监测，水位传感器可以横向安装在连接片上，也可以竖直固定在安装孔内，以此可以实现对基坑侧面和底部的水位监测，适应不同的使用需要；
19.3、本发明设置有防坠机构，通过防坠机构在设备断电时，可以起到减速和固定的
效果，避免监测箱一和监测箱二坠落而损坏；
20.4、本发明通过控制模块、监测模块、通讯模块和北斗定位模块组成监测系统，对基坑的尺寸、外部状况和水位信息进行全面的、系统的监测，并可以与外部控制终端进行数据通信，将信息实时传递给工作人员。
附图说明
21.图1为本发明建设基坑智慧监测升降设备正面结构剖视图；
22.图2为本发明建设基坑智慧监测升降设备侧面结构示意图；
23.图3为本发明建设基坑智慧监测升降设备俯视结构示意图；
24.图4为本发明图1中a
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a截面图；
25.图5为本发明图1中a处结构放大示意图；
26.图6为本发明图1中b处结构放大示意图；
27.图7为本发明系统框图。
28.图中：100、底座；101、电气箱；102、升降机构；103、升降杆；104、太阳能电池板；105、上固定箱；106、监测箱一；107、监测箱二；108、下固定箱；109、电磁铁环；1091、电磁铁片；110、永磁铁环；1101、永磁铁片；111、防坠机构；1111、吸附线圈；1112、吸附板；1113、减速块；1114、压紧弹簧；1115、导向杆；112、通槽；113、安装板一；114、伸展机构；1141、移动机构；11411、马达；11412、蜗杆；11413、蜗轮；11414、伸展螺杆；11415、传动齿轮一；11416、移动杆；11417、移动板；1142、锁紧机构；11421、辅助齿轮一；11422、辅助齿轮二；11423、传动齿轮二；11424、固定架；11425、锁紧螺杆；11426、锁紧架；115、伸展槽；116、蓄电池；117、连接片；118、安装孔；119、安装板二；120、监测系统；1201、控制模块；12011、中央处理模块；12012、图像处理芯片；12013、存储器；12014、i/o接口；1202、监测模块；12021、距离传感器；12022、水位传感器；12023、摄像头；1203、通讯模块；1204、北斗定位模块。
具体实施方式
29.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
31.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
32.请参阅图1
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7，本发明提供一种技术方案：建设基坑智慧监测升降设备，包括底座100和电气箱101，还包括升降机构102，电气箱101安装于底座100上部，电气箱101上部竖直安装有升降杆103，升降杆103的顶部通过螺栓安装安装有太阳能电池板104，升降杆103外太阳能电池板104下部从上到下依次套设有上固定箱105、监测箱一106、监测箱二107和下固定箱108，升降机构102包括若干电磁铁环109和与其配合的永磁铁环110，电磁铁环109嵌设升降杆103内且沿其轴向均匀分布，永磁铁环110嵌设监测箱一106和监测箱二107内靠近升降杆103的一侧，上固定箱105和下固定箱108内安装有结构相同的防坠机构111，上固定箱105和下固定箱108靠近升降杆103的一侧均开设有与防坠机构111配合的通槽112，监测箱一106内安装有若干安装板一113，监测箱二107内安装有若干伸展机构114，监测箱二107两侧开设有与伸展机构114配合的伸展槽115，电气箱101内安装有与太阳能电池板104配合的蓄电池116，蓄电池116与太阳能电池板104电性连接，升降机构102、伸展机构114和防坠机构111分别与蓄电池116电性连接。
33.防坠机构111包括吸附线圈1111、与吸附线圈1111配合的吸附板1112、减速块1113、若干压紧弹簧1114和若干导向杆1115，减速块1113滑动安装与通槽112内，减速块1113的右侧与吸附板1112焊接连接，压紧弹簧1114焊接安装于减速块1113上下两侧，导向杆1115分别焊接安装于弹簧上下两侧，吸附板1112套设在导向杆1115表面，吸附板1112与弹簧焊接连接，吸附线圈1111分别与相应的上固定箱105和下固定箱108内壁焊接连接。
34.伸展机构114包括移动机构1141和锁紧机构1142，移动机构1141包括马达11411、蜗杆11412、蜗轮11413、伸展螺杆11414、传动齿轮一11415、移动杆11416和移动板11417，伸展螺杆11414表面开设有左旋螺纹，监测箱二107内安装有隔板1071，隔板1071内开设有与移动机构1141配合的移动槽1072，马达11411竖直在隔板1071上部，马达11411的输出轴贯穿隔板1071与蜗杆11412通过联轴器连接，伸展螺杆11414通过轴承安装在隔板1071下部，蜗轮11413套设在伸展螺杆11414外，蜗轮11413和蜗杆11412啮合，传动齿轮一11415安装于伸展螺杆11414靠近升降杆103一端，移动杆11416套设在伸展螺杆11414上，移动杆11416顶端向上穿出移动槽1072与移动板11417底部焊接连接。
35.锁紧机构1142包括辅助齿轮一11421、辅助齿轮二11422、传动齿轮二11423、固定架11424、锁紧螺杆11425和与锁紧螺杆11425配合的锁紧架11426，监测箱二107靠近升降杆103一侧开设有与锁紧架11426配合的锁紧槽1031，锁紧螺杆11425通过轴承安装在监测箱二107内靠近升降杆103一侧内壁，锁紧架11426套设在锁紧螺杆11425外侧，锁紧架11426的一端延伸至锁紧槽1031内，辅助齿轮一11421和辅助齿轮二11422通过轴承安装在固定架11424上，传动齿轮二11423安装在锁紧螺杆11425靠近传动齿轮一11415的一侧端面，固定架11424通过轴承安装在锁紧螺杆11425上，辅助齿轮一11421、辅助齿轮二11422分别和传动齿轮一11415和传动齿轮二11423啮合，锁紧螺杆11425表面开设有右旋螺纹。
36.电磁铁环109包括多个独立的电磁铁片1091，电磁铁片1091沿升降杆103周向均匀分布，永磁铁环110包括多个独立的永磁铁片1101，永磁铁片1101沿升降杆103周向均匀分布。
37.移动板11417上安装有若干连接片117，移动板11417上连接片117的一侧开设有若干个安装孔118。
38.监测箱二107外部伸展槽115一侧开设有若干观察窗，监测箱二107内靠近观察窗
一侧安装有安装板二119。
39.建设基坑智慧监测升降系统，包括权利要求1至权利要求7任意一项的建设基坑智慧监测升降设备和监测系统120。
40.监测系统120包括控制模块1201、监测模块1202、通讯模块1203和北斗定位模块1204，控制模块1201包括中央处理模块12011、图像处理芯片12012、存储器12013和i/o接口12014，中央处理模块12011分别与图像处理芯片12012、存储器12013和i/o接口12014连接；监测模块1202包括若干距离传感器12021、若干水位传感器12022和若干摄像头12023，距离传感器安装于安装板一113上，水位传感器12022分别安装于移动板11417上，摄像头12023分别安装与安装板二119上，监测模块1202通过i/o接口12014与中央处理模块12011连接；通讯模块1203包括wifi模块和蓝牙模块，通讯模块1203通过i/o接口12014与中央处理模块12011连接，北斗定位模块1204通过i/o接口12014与中央处理模块12011连接。
41.防坠机构111、伸展机构114和升降机构102分别通过i/o接口12014与中央处理模块12011连接，中央处理器12011与蓄电池116电性连接。
42.工作原理：本发明使用时，使用时，将设备固定在基坑内部，由于设置有升降机构(102)，通电后的电磁铁环109在永磁铁环110形成的磁场内受到力的作用，通过中央处理模块12011控制沿升降杆轴向分布的电磁铁环109逐个通断电，实现监测箱一106和监测箱二107沿升降杆103做升降运动，同理，通过中央处理模块12011控制沿升降杆103周向分布的电磁铁片1091逐个通断电，可以实现监测箱一106和监测箱二107沿升降杆103周向转动，实现监测箱一106和监测箱二107的高度和角度的调节，可以有效配合监测系统120对基坑进行全面监测；吸附线圈1111通电后，将吸附板1112吸附到一侧，使减速块1113与升降杆103脱离接触，方便监测箱一106和监测箱二107运动，当调节完毕后通过中央处理模块12011控制吸附线圈1111断电，减速块1113在压紧弹簧1114的作用下压紧在升降杆103上，通过减速块1113可以起到辅助固定的效果，同时在意外断电的情况下，升降机构(102)实效时，通过减速块1113起到防坠的效果，避免监测箱一106和监测箱二107坠落，造成损失；
43.马达11411启动后带动蜗杆11412转动，蜗杆11412带动蜗轮11413转动，蜗轮11413带动伸展螺杆11414转动，伸展螺杆11414带动移动杆11416移动，移动杆11416移动带动移动板11417移动，移动板11417移动带动水位传感器12022移动，将水位传感器12022插入到基坑内，以监测基坑相应高度的水位信息，在伸展螺杆11414转动的同时，传动齿轮一11415跟随器转动，传动齿轮一11415带动带动辅助齿轮一11421和辅助齿轮二11422转动，辅助齿轮一11421和辅助齿轮二11422带动传动齿轮二11423转动，传动齿轮二11423带动锁紧螺杆11425转动，由于锁紧螺杆11425上开设有右旋螺纹，伸展螺杆11414上开设有左旋螺纹，锁紧螺杆11425带动锁紧架向升降杆103一侧运动直至压紧在升降杆103表面，通过锁紧架起到固定监测箱二107的效果，当锁紧架压紧升降杆103表面时，锁紧螺杆11425停止转动，此时在辅助齿轮一11421和辅助齿轮二11422配合下，传动齿轮一11415仍可保持转动，不会影响伸展螺杆11414的转动，在监测箱二107到达监测高度时，通过锁紧机构1142将监测箱二固定，通过伸展装置将水位传感器12022插入基坑土壤内，水位传感器12022测量到的水位信息传递给中央处理模块12011，中央处理模块12011对水位信息进行分析，并将分析结果发送给外部控制终端，使工作人员了解基坑相应深度的水位信息，防止基坑进水或者塌方；
44.通过摄像头12023拍摄基坑的图像，对基坑的外部状态进行实时监控，图像信息传
递图像处理芯片12012，处理后的图像信息传递给中央处理模块12011，中央处理模块12011与将图像信息存入存储器12013，同时通过通讯模块1203将图像信息传递给外部控制终端，方便工作人员实时监控基坑，通过北斗定位模块1204确定监测点位置；
45.通过距离传感器12021检测基坑两侧的距离信息，距离信息传递给中央处理模块12011，以此监测基坑两侧的距离变化信息，通过与存储器12013内预先存储的距离信息对比，如果距离变化的幅度超出设定阈值，则说明基坑发生倾斜或者开挖的基坑尺寸不符合标准。
46.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
47.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。