基于北斗定位系统的基坑安全三维监测装置的制作方法

1.本发明专利涉及安全监控的技术领域，具体而言，涉及基于北斗定位系统的基坑安全三维监测装置。


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。基坑在开挖前，应根据地质水文资料，结合现场附近建筑物情况，决定开挖方案，并作好防水排水工作。当开挖较深及邻近有建筑物的基坑，需要对基坑的侧壁进行支护，防止基坑外侧的土层坍入，出现基坑坍塌的事故。
3.目前，随着建筑的需求增大，基坑都比较深，因此，在挖掘基坑或者在建筑施工的过程中，都需要对基坑的安全进行监测，以便可以及时获得基坑的受力数据，避免出现基坑坍塌的事故。
4.现有技术中，对于基坑的安全监测，均通过摄像头进行监测，这样，不仅存在监测不准确的缺陷，且难以实现预警的功能。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供基于北斗定位系统的基坑安全三维监测装置，旨在解决现有技术中，基坑安全监测难以实现预警的问题。
6.本发明是这样实现的，1、基于北斗定位系统的基坑安全三维监测装置，其特征在于，基坑的外侧土体中设有多个支护桩，相邻的支护桩之间连接有置于外侧土体中的冠梁，相邻的支护桩之间连接有跨过基坑的支撑梁；所述基于北斗定位系统的基坑安全三维监测装置包括后台控制中心、设置在冠梁上且监测冠梁的空间移动数据的北斗监测器、北斗基站以及多个冠梁位移传感器，所述后台控制中心建立有基坑的可视化的三维模型，所述北斗监测器通过北斗基站与北斗卫星通讯；
7.所述冠梁上设有多个安装孔，多个所述安装孔沿着冠梁的长度方向间隔布置，所述冠梁位移传感器的底部设置有弹性柱，所述弹性柱的下部嵌入在安装孔中，所述弹性柱的上部显露出所述安装孔，所述冠梁位移传感器位于冠梁的上方；
8.所述北斗监测器的外周环绕有转动环，所述转动环由电机驱动相对于北斗监测器转动，所述转动环上连接有朝下倾斜布置的太阳能板，所述太阳能板的上设有感光传感器；
9.所述冠梁位移传感器通过无线网络与后台控制中心通讯，并将监测数据嵌入在三维模型中显示；所述北斗监测器将采集的冠梁的空间移动数据通过北斗基站及北斗卫星实时传输至所述后台控制中心，所述后台控制中心将空间移动数据嵌入所述三维模型中显示。
10.进一步的，所述北斗监测器的底部设有固定在冠梁上的安装座，所述安装座中设有上端开口的安装槽，所述北斗监测器的下部嵌入固定在所述安装槽中，所述北斗监测器的底部与安装槽的底部之间具有安装间隔，所述安装间隔中填充有弹性安装块。
11.进一步的，所述安装座包括固定在冠梁上的环座以及座体，所述环座围合形成有内环空间，所述座体位于所述内环空间中，所述座体的外周与环座的内侧壁之间具有间隔；所述环座的内侧壁设有多个倾斜条，多个所述倾斜条沿着所述环座的内侧壁的周向间隔布置，所述倾斜条的外端朝向内环空间中部倾斜延伸，且固定连接在座体的外周；所述安装槽设置在所述座体中。
12.进一步的，所述弹性柱的底部与安装孔的底部之间具有底部间隙，所述弹性柱的下部的外周抵压在所述安装孔的内侧壁；所述弹性柱具有中部段，所述中部段的外周设置有与安装孔的开口边缘对齐布置的环槽，所述环槽环绕中部段的外部布置，所述环槽的底侧壁与安装孔的开口边缘之间具有间距；沿着所述环槽自内而外的方向，所述环槽的下侧壁朝下倾斜布置。
13.进一步的，所述基于北斗定位系统的基坑安全三维监测装置包括设置在支护桩底部且金属材质支撑的弹性盒，所述弹性盒包括嵌入土体的底部板，所述底部板的外周朝上延伸有多个弯曲片，多个所述弯曲片相向合拢布置；所述底部板与多个弯曲片包围形成容腔，所述容腔内设有底部位移传感器；多个所述弯曲片的顶部与支护桩的底部连接。
14.进一步的，所述底部位移传感器位于底部板上，且与多个所述弯曲片之间具有间隔。
15.进一步的，所述支护桩中具有纵向布置的纵向钢筋，所述纵向钢筋的底部显露在所述支护桩的底部，所述纵向钢筋的底部与多个所述弯曲片的顶部固定连接。
16.进一步的，多个所述弯曲片的顶部汇集连接，形成呈平整状的抵接端，所述纵向钢筋的底部连接在所述抵接端上。
17.进一步的，所述基于北斗定位系统的基坑安全三维监测装置包括设置在支护桩与支撑梁的连接处的直角板，所述直角板具有两个相互垂直对接的直侧壁以及对接在两个直侧壁之间的斜侧壁，两个所述直侧壁分别对应对接在支护桩的外表面及支撑梁的外表面，所述斜侧壁上设置有应变片，所述应变片沿着斜侧壁的倾斜方向延伸布置。
18.进一步的，所述斜侧壁上凹陷形成有多个缺口槽，多个所述缺口槽沿着所述斜侧壁的倾斜方向间隔布置，所述应变片覆盖多个所述缺口槽的开口。。
19.与现有技术相比，本发明提供的基于北斗定位系统的基坑安全三维监测装置，通过在冠梁上设置安装孔，在安装孔中嵌入弹性柱，弹性柱延伸至安装孔的上方，这样，将冠梁位移传感器安装在弹性柱的顶部，当冠梁出现位移或者沉降时，通过冠梁位移传感器监测冠梁的状态，且通过弹性柱对冠梁位移传感器进行缓冲，保护冠梁位移传感器，并可监测冠梁的震动数据；通过北斗检测器则可以检测冠梁的空间移动，且通过嵌入在三维模型中显示，可以直观观测，实现对基坑高精度的三维安全监测，实现预警以及应急指挥的效果。
附图说明
20.图1是本发明提供的基坑的俯视示意图；
21.图2是本发明提供的弹性柱与冠梁安装的剖切示意图；
22.图3是本发明提供的弹性盒的剖切示意图；
23.图4是本发明提供的直角板的主视示意图；
24.图5是本发明提供的安装座的主视示意图。
具体实施方式
25.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
26.以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。
27.本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
28.参照图1
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5所示，为本发明提供的较佳实施例。
29.基于北斗定位系统的基坑安全三维监测装置，基坑101的外侧土体100中设有多个支护桩200，相邻的支护桩200之间连接有置于外侧土体100中的冠梁201，相邻的支护桩200之间连接有跨过基坑101的支撑梁202；支护桩200、冠梁201以及支撑梁202共同构成的支护结构，对基坑101进行支护，避免土体100挤压基坑101，造成基坑101坍塌的现象。
30.基于北斗定位系统的基坑安全三维监测装置包括后台控制中心、设置在冠梁201上且监测冠梁201的空间移动数据的北斗监测器、北斗基站以及多个冠梁位移传感器301；后台控制中心建立有基坑101的可视化的三维模型，根据实际基坑101大小比例以及位置等信息，通过三维立体建模，在后台控制中心中建立三维模型，北斗监测器通过北斗基站与北斗卫星通讯。
31.通过北斗卫星结合北斗监测器，可以达到厘米级别的空间位移监测，实现高精度监测。本实施例中，采用湖南联智科技股份有限公司的北斗监测器进行冠梁的空间位移监测。
32.冠梁201上设有多个安装孔，多个安装孔沿着冠梁201的长度方向间隔布置，冠梁位移传感器301的底部设置有弹性柱300，弹性柱300的下部嵌入在安装孔中，弹性柱300的上部显露出安装孔，冠梁位移传感器301位于冠梁201的上方。
33.北斗监测器的外周环绕有转动环，转动环由电机驱动相对于北斗监测器转动，转动环上连接有朝下倾斜布置的太阳能板，太阳能板的上设有感光传感器。利用太阳能板收集太阳能为北斗监测器提供电能，并且，通过设置感光传感器，可以监测太阳光的朝向，通过电机驱动转动环的转动，进而使得太阳能板可以随时朝向太阳，保证足够的电能。
34.冠梁位移传感器301通过无线网络与后台控制中心通讯，并将监测数据嵌入在三维模型中显示；北斗监测器将采集的冠梁201的空间移动数据通过北斗基站及北斗卫星实时传输至所述后台控制中心，后台控制中心将空间移动数据嵌入所述三维模型中显示。
35.上述提供的基于北斗定位系统的基坑安全三维监测装置，通过在冠梁201上设置安装孔，在安装孔中嵌入弹性柱300，弹性柱300延伸至安装孔的上方，这样，将冠梁位移传感器301安装在弹性柱300的顶部，当冠梁201出现位移或者沉降时，通过冠梁位移传感器301监测冠梁201的状态，且通过弹性柱300对冠梁位移传感器301进行缓冲，保护冠梁位移传感器301，并可监测冠梁201的震动数据；通过北斗检测器则可以检测冠梁的空间移动，且
通过嵌入在三维模型中显示，可以直观观测，实现对基坑101高精度的三维安全监测，实现预警以及应急指挥的效果。
36.当冠梁201出现异常时，通过后台控制中心的三维模型，结合北斗监测器的监测数据，则可以迅速判断事故的准确位置，实现快速应急指挥的效果。
37.北斗监测器的底部设有固定在冠梁201上的安装座，安装座中设有上端开口的安装槽604，北斗监测器的下部嵌入固定在安装槽604中，北斗监测器的底部与安装槽604的底部之间具有安装间隔，安装间隔中填充有弹性安装块，弹性安装块处于预压缩状态。
38.这样，当冠梁201的正常震动时，带动安装座震动，从而北斗监测器也随之震动，通过弹性安装块缓冲北斗监测器的上下震动，起到保护北斗震动器的作用，其通过北斗监测器的上下震动，可以获取冠梁201的震动数据。
39.安装座包括固定在冠梁201上的环座600以及座体603，环座600围合形成有内环空间601，座体603位于内环空间601中，座体603的外周与环座600的内侧壁之间具有间隔；环座600的内侧壁设有多个倾斜条602，多个倾斜条602沿着环座600的内侧壁的周向间隔布置，倾斜条602的外端朝向内环空间601中部倾斜延伸，且固定连接在座体603的外周；安装槽604设置在座体603中。
40.这样，随着冠梁201的震动，由于环座600与冠梁201固定一起，随着冠梁201震动，且座体603与环座600之间通过倾斜的倾斜条602连接，这样，倾斜条602起到震动缓冲的作用，配合弹性安装块的弹性作用，安装座对北斗监测器进行二次缓冲作用，起到保护北斗监测器的作用，且更为准确的获取冠梁201的震动数据。
41.弹性柱300的底部与安装孔的底部之间具有底部间隙303，弹性柱300的下部的外周抵压在安装孔的内侧壁。由于弹性柱300的底部与安装孔的底部之间具有底部间隙303，这样，可以缓冲弹性柱300的变形，实现对冠梁位移传感器301的双重缓冲。
42.弹性柱300具有中部段，中部段的外周设置有与安装孔的开口边缘对齐布置的环槽302，环槽302环绕中部段的外部布置，环槽302的底侧壁与安装孔的开口边缘之间具有间距；沿着环槽302自内而外的方向，环槽302的下侧壁朝下倾斜布置。
43.这样，通过在弹性柱300的中部段的外周设置环槽302，环槽302与安装孔的开口边缘之间具有间距，避免弹性柱300的弹性变形或晃动时，安装孔的开口边缘对其造成限制。
44.基于北斗定位系统的基坑安全三维监测装置包括设置在支护桩200底部且金属材质支撑的弹性盒，弹性盒包括嵌入土体100的底部板400，底部板400的外周朝上延伸有多个弯曲片401，多个弯曲片401相向合拢布置；当弯曲片401受压时，弯曲片401朝下弯曲变形，当外力撤销后，弯曲片401则朝上回复原状。底部板400与多个弯曲片401包围形成容腔，容腔内设有底部位移传感器402；多个弯曲片401的顶部与支护桩200的底部连接。
45.通过在支护桩200的底部设置弹性盒，弹性盒可以弹性支撑在支护桩200的底部，当支护桩200沉降时，会抵压着弹性盒下降，从而底部位移传感器402可以监测到支护桩200的沉降数据；另外，弹性盒设置多个弯曲片401，多个弯曲片401可以受压弹性弯曲，避免底部位移传感器402不会直接被支护桩200抵压受损，再者，当土体100由于车辆行驶或其他原因正常震动时，支护桩200会震动，通过弹性盒的弯曲片401弹性震动缓冲。
46.底部位移传感器402位于底部板400上，且与多个弯曲片401之间具有间隔，避免底部位移传感器402被弯曲片401朝下移动压损。本实施例中，底部位移传感器402设置在弯曲
片401与底部板400的弯折连接处，因为弯折连接处的弯曲变形量最大，且当弯曲片401弹性弯曲时，弯折连接处的弯曲变化最小，这样，可以保护底部位移传感器402不会收到挤压。
47.弹性盒偏离支护桩200的中心位置布置，这样，弹性盒不会被支护桩200直接抵压，避免弯曲片401的压力过大，且能保证弹性盒随着支护桩200的沉降移动。
48.支护桩200中具有纵向布置的纵向钢筋，纵向钢筋的底部显露在支护桩200的底部，纵向钢筋的底部与多个弯曲片401的顶部固定连接。这样，将弹性盒与支护桩200的纵向钢筋连接在一起，可以保证弹性盒随着支护桩200的沉降而移动，且通过纵向钢筋与弹性盒的弯曲片401连接，着力点集中，便于弹性盒的弯曲片401的变形。
49.多个弯曲片401的顶部汇集连接，形成呈平整状的抵接端，纵向钢筋的底部连接在抵接端上。这样，使得纵向钢筋与弹性盒的弯曲片401汇总连接稳固，且由于抵接端呈平整状，抵压力同时作用在多个弯曲片401上，通过多个弯曲片401同时缓冲抵压。
50.基于北斗定位系统的基坑安全三维监测装置包括设置在支护桩200与支撑梁202连接处的直角板500，直角板500具有两个相互垂直对接的直侧壁501以及对接在两个直侧壁501之间的斜侧壁504，两个直侧壁501分别对应对接在支护桩200的外表面及支撑梁202的外表面，斜侧壁504上设置有应变片502，应变片502沿着斜侧壁504的倾斜方向延伸布置。
51.通过设置直角板500，当由于土体100的抵压，支护桩200与支撑梁202之间出现形变时，直角板500的两个直侧壁501被挤压，同时斜侧壁504会发生形变，斜侧壁504上的应变片502也同时形变，这样，通过斜侧壁504上的应变片502则可以监测支护桩200与支撑梁202之间的状态。
52.斜侧壁504上凹陷形成有多个缺口槽503，多个缺口槽503沿着斜侧壁504的倾斜方向间隔布置，应变片502覆盖多个缺口槽503的开口。通过设置缺口槽503，当支护桩200与支撑梁202之间出现形变时，可以使得斜侧壁504同步形变，这样，应变片502则同时发生形变，应变片502更能灵敏的监测到应力变化。
53.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替环和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。