挤压开关及使用其的二衬浇筑监测系统的制作方法

本实用新型属于隧道混凝土施工技术领域，具体涉及一种挤压开关及使用其的二衬浇筑监测系统。

背景技术：

随着我国基础设施建设的快速发展，隧道、桥梁及公路等混凝土施工数量越来越多，同时对施工的质量要求也越来越高，在二衬的浇筑施工中，由于拱顶施工时是在封闭的空间进行，施工中可能存在浇筑不足或浇筑过量的情况，造成二衬浇筑拱顶脱空、空洞或者崩塌的风险。

传统二衬浇筑在浇筑窗口处安排一人观察浇筑情况，浇筑到位时通知泵车操作工停止浇筑，由于现场施工环境嘈杂，往往会出现停止浇筑过早或者不及时情况，这就会造成浇筑不足或浇筑过量。

目前二衬浇筑的压力监控需要操作工人人为去观察记录，很容易出现误判或者操作不及时的情况，这就会造成浇筑的质量同设计要求出现较大出入，严重影响到二衬的浇筑质量，后期发现质量问题整改起来十分麻烦。

技术实现要素：

针对上述现有二衬浇筑过程中存在的技术问题：二衬浇筑及带模注浆过程中由于误判或操作不及时造成的浇筑脱空、空洞或者崩塌的质量问题，本实用新型的目的是提供一种挤压开关及使用其的二衬浇筑监测系统。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的。

一种挤压开关，包括：

相对配置的上层板和下层板；

所述上层板内设置有向上方隆起的第一腔体，下层板内设置有平坦的第二腔体，所述第一腔体和第二腔体相对配置构成挤压开关容纳开关部的腔体；

所述开关部包括：

配置在第一腔体中的上电极，所述上电极向上隆起与第一腔体的表面贴合，

配置在第二腔体中的下电极，所述下电极与第二腔体的表面贴合，以及

与上电极电连接的第一引线，与下电极电连接的第二引线。

所述下层板的下表面设置有背胶；所述下层板上设置有与第二腔体连通的排气孔。

所述第一引线和第二引线为上下错位设置，或所述第一引线和第二引线之间设置有电绝缘纸。

一种二衬浇筑监测系统，包括：

设置在拱顶上的挤压开关，

设置在注浆泵管上的第一压力传感器，

设置在浇筑泵管上的第二压力传感器和流量计，

与所述挤压开关、第一压力传感器、第二压力传感器和流量计电连接的控制单元，以及

与所述控制单元无线通讯连接或有线电连接的显示单元。

所述控制单元还与注浆泵和浇筑泵电连接。

所述控制单元包括信号控制模块、信号输出模块、微型打印机和电源模块，电源模块分别与信号控制模块、信号输出模块和微型打印机连接供电，信号控制模块分别与信号输出模块和微型打印机电连接，信号输出模块分别与注浆泵和浇筑泵电连接。

所述控制单元包括信号控制模块、信号输出模块、无线通讯模块、微型打印机和电源模块，电源模块分别与信号控制模块、信号输出模块、无线通讯模块和微型打印机连接供电，信号控制模块分别与信号输出模块、无线通讯模块和微型打印机电连接，信号输出模块分别与注浆泵和浇筑泵电连接，无线通讯模块与显示单元无线通讯连接。

所述微型打印机为微型直接热敏行式打印机，打印宽度48mm，纸张宽度57mm。

所述显示单元包括工业触摸屏，以及为工业触摸屏提供电源的充电锂电池。

所述第一压力传感器和第二压力传感器均为压力变送器，所述压力变送器为电流信号传感器，电流信号为4ma～10ma；所述流量计的电流信号为4ma～10ma。

与现有技术相比，本实用新型提供的挤压开关：安装便捷、安全可靠、信号准确、成本低廉，能够满足二衬浇筑所需监测的功能且容易推广使用；本实用新型提供的使用挤压开关的二衬浇筑监测系统：显示单元可实时显示记录所有监测数据及控制整个监测系统，通过控制单元与显示单元的无线通讯连接，操作工人还可自由的找合适位置进行观察并远程操作，节约了人力成本、提高了工作效率及安全性；控制单元能接收开关信号、传感器信号（压力信号）、流量信号并根据阈值发出报警信号、控制信号，并且可根据阈值实现浇筑泵和注浆泵的启停，避免二衬浇筑发生浇筑脱空、空洞或者崩塌的质量问题。

附图说明

图1是本实用新型挤压开关的主视图。

图2是本实用新型挤压开关的侧视图。

图3是本实用新型二衬浇筑监测系统的结构示意图。

图4是本实用新型控制单元的结构示意图。

图中，10是挤压开关，11是上层板，12是下层板，13是第一腔体，14是第二腔体，15是上电极，16是下电极，17是第一引线，18是第二引线，19是背胶，110是排气孔，20是第一压力传感器，21是第二压力传感器，22是流量计，23是注浆泵，24是浇筑泵，30是控制单元，31是信号控制模块，32是信号输出模块，33是微型打印机，34是电源模块，35是无线通讯模块，40是显示单元。

具体实施方式

下面结合附图1～4详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。其中，图1和图2并不是真正意义上的主视图和俯视图，图1为剥离了上层板11后的主视图，图2为剖视主视图。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，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，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参考图1和图2，本实用新型提供的挤压开关10，包括上下相对配置的上层板11和下层板12，上层板11和下层板12中至少上层板11是具有弹性的板材，也就是说，本实用新型的挤压开关10在受到外界的挤压力的作用的时候，上层板11受到挤压力的作用会发生形变，之所以将上层板11设计为具有弹性的板材，是为了本实用新型的挤压开关10在受到挤压力的作用时能够变形导通，也就是挤压开关10能够导通。

具体的，在上层板11内设置有向上方隆起的第一腔体13，第一腔体13可为穹顶型，或弓形，或其他具有向上方隆起特征的构造；下层板12内设置有平坦的第二腔体14，第二腔体14的投影面积与第一腔体13的投影面积相同，或者第二腔体14的投影面积与第一腔体13的投影面积不相同。第一腔体13和第二腔体14上下相对配置构成本实用新型挤压开关10用于容纳开关部的腔体。

具体的，上述的开关部包括配置在第一腔体13中的上电极15，上电极15向上隆起与第一腔体13的表面贴合，也就是说上电极15的构造与第一腔体13的构造相似，上电极15固定在第一腔体13内；相对的，在第二腔体14内配置有下电极16，下电极16与第二腔体14的表面贴合，同样的，下电极16的构造与第二腔体14的构造相似，下电极16固定在第二腔体14内。这里，需要解释的是，上电极15和下电极16分别配置在第一腔体13和第二腔体14中以后，上电极15和下电极16是完全不接触的，为了使上电极15和下电极16在配置以后完全不接触，可以对上电极15和下电极16的构造进行如下限定：上电极15的下表面位于上层板11的下表面上方，下电极16的上表面位于下层板12的上表面下方，这样一来，当上层板11与下层板12结合后，上电极15也不会与下电极16接触，保证了挤压开关10在使用前是不导通的。

本实用新型的挤压开关10具有与外部元件电连接的引线，具体包括与上电极15电连接的第一引线17，以及与下电极16电连接的第二引线18，第一引线17和第二引线18均延伸至挤压开关10的外部，第一引线17和第二引线18延伸出挤压开关10的长度不做具体限定。

一些实施例中，在下层板12的下表面设置有背胶19，背胶19用于将挤压开关10粘贴固定在需要使用的地方，在需要使用时，仅需要将背胶19上的贴纸（贴纸在图中未示出）撕下即可进行粘贴固定，安装便捷，安全可靠。背胶19可以采用3m防水强力胶，防水密封。

一些实施例中，在下层板12上设置有与第二腔体14连通的排气孔110，该排气孔110的作用是用于排气，由于第一腔体13和第二腔体14中不可避免的存有空气，为了使上电极15和上层板11在受到挤压力的作用时容易发生形变使上电极15与下电极16接触导通，需要排除第一腔体13和第二腔体14中空气的阻力作用，为了在上电极15发生形变时，空气容易排出，在下层板12上设置与第二腔体14连通的排气孔110，当上电极15和上层板11受到挤压时，第一腔体13和第二腔体14内的空气就可以通过排气孔110排出去。排气孔110的设置方式可采用如下方式：第一种，沿下层板12纵向设置，如图1和图2所示，为采用纵向设置，在设置背胶19时，需要使背胶19的构造与下层板12相配合，不能堵住排气孔110，背胶19上的贴纸则可以完全覆盖，以防有异物通过排气孔110进入到挤压开关10中；第二种，沿下层板12横向设置，横向设置在图中未示出，排气孔110一端与第二腔体14连通，另一端延伸至下层板12的周向边缘，下层板12的周向边缘处设置贴纸，以防有异物通过排气孔110进入到挤压开关10中。上述两种设置方式均可以使第一腔体13和第二腔体14中的空气排出，不影响上电极15和上层板11的形变过程。

一些实施例中，由于第一引线17和第二引线18也是导体，为了保证挤压开关10在使用前处于未导通状态，需要对第一引线17和第二引线18的布置方式进行限定，具体采用以下两种方式：第一种，第一引线17和第二引线18为上下错位设置，上下错位设置仅需要使第一引线17和第二引线18不具有交叉点即可；第二种，第一引线17和第二引线18之间设置有电绝缘纸，需要理解的是，增加第一引线17和第二引线18会增加挤压开关10的厚度。

一些实施例中，上电极15和下电极16均采用银浆材质制作，第一引线17和第二引线18为上下错位设置，挤压开关10的厚度可以制作成2～3mm范围内，挤压开关10防水密封、外形轻薄、安装便捷、安全可靠、信号准确、成本低廉。

示例中，上层板11以及上电极15可被需要监测的物体挤压，下层板12通过背胶19粘贴在需要监测的地方，上电极15和下电极16之间充满空气，上电极15和下电极16分离不接触，当上层板11和上电极15受到挤压后，上电极15受力压缩变形，将上电极15与下电极16之间的空气通过排气孔110挤出，从而使上电极15与下电极16接触，挤压开关10导通，导通后可通过第一引线17和第二引线18将导通后的信号传递给外部元件。

请参考图1～4，本实用新型提供的二衬浇筑监测系统，该二衬浇筑监测系统使用了上述任一实施例的挤压开关10，二衬浇筑监测系统包括挤压开关10、第一压力传感器20、第二压力传感器21、流量计22、控制单元30和显示单元40，挤压开关10设置在需要监测的地方，也就是二衬拱顶上，第一压力传感器20设置在注浆泵管上，第二压力传感器21设置在浇筑泵管上，流量计22也设置在浇筑泵管上，控制单元30分别与挤压开关10、第一压力传感器20、第二压力传感器21、流量计22、显示单元40、注浆泵23和浇筑泵24电连接，其中，控制单元30与显示单元40还可以通过无线通讯连接。当控制单元30与显示单元40通过无线通讯连接时，操作工人可以携带显示单元40自由的找合适位置进行观察并远程操作，节约了人力成本，提高了工作效率及安全性。其中，第一压力传感器20、第二压力传感器21和流量计22都是可以多次使用的，挤压开关10仅能使用一次。需要理解的是，关于二衬、拱顶、注浆泵23、注浆泵管、浇筑泵24、浇筑泵管等术语均是二衬施工中所用到的设备，或者是二衬中的相关技术知识，本实用新型不再对其进行详细描述，但是这并不影响本领域的技术人员理解本实用新型的技术方案。

上述的挤压开关10用于监测拱顶混凝土的浇筑进度（是否饱满），当混凝土浇筑到待监测位置的时候，混凝土挤压该挤压开关10，使挤压开关10导通，信号接通后通过第一引线17和第二引线18将信号传递给控制单元30；第一压力传感器20用于感应注浆泵23的压力信号，第二压力传感器21用于感应浇筑泵24的压力信号，流量计22用于记录传输注浆泵24的已输出混凝土的流量总量，控制单元30用于接收挤压开关10、第一压力传感器20、第二压力传感器21、流量计22和显示单元40的信号，并进行记录，控制单元30可选用单片机或其他具有等同功能的处理装置，在控制单元30中设置有报警阈值、注浆泵停止阈值、浇筑泵停止阈值等，当所传输的信号达到上述阈值时，控制单元30可以报警、停止注浆泵以及停止浇筑泵，避免过量浇筑以及其所产生的问题，理所应当的，这些阈值的设置均为本领域的现有技术；显示单元40用于显示记录所有监测数据（包括：挤压开关10、第一压力传感器20、第二压力传感器21和流量计22的信号），显示单元40还能够通过人机交互向控制单元30发出信号（例如控制指令）。控制单元30和显示单元40均是基于现有技术来完成的，本实用新型并未对其作出改进。

一些实施例中，显示单元40为工业触摸屏，工业触摸屏中设置有充电锂电池，充电锂电池为工业触摸屏供电。需要理解的是，这里，工业触摸屏并非仅指代屏幕，理所应当的包括能实现工业触摸屏功能的其他元件。

一些实施例中，第一压力传感器20和第二压力传感器21均为压力变送器，具体为感应面耐磨损的电流信号传感器，电流信号为4ma～10ma；流量计22的电流信号为4ma～10ma。压力变送器和流量计22将压力和流量信号转换为电流信号，并通过引线将信号传输给控制单元30，控制单元30将接收的电流信号转换为可视的数字信号实时显示注浆压力值、浇筑压力值以及浇筑作业所用混凝土的量，并通过有线或无线传输给显示单元40供操作人员观察。

具体的，上述第一压力传感器20设置于拱顶的注浆泵管上，注浆作业过程中实时将注浆压力转换为电流信号，并通过引线将信号传递给控制单元30，控制单元30将接收的电流信号转换为可视的数字信号实时显示注浆压力值，并通过无线通讯传递给显示单元40供操作工人观察，当压力达到设定阈值时，控制单元30对信号时间、信号位置等进行记录，同时根据设定阈值发出报警信号，通过无线通讯传递给显示单元40通知操作工人注浆压力值到达设定值，同时发出停止信号给注浆泵23，控制注浆泵23停止工作。

上述第二压力传感器21以及流量计22设置于浇筑泵管上，浇筑作业过程中实时将浇筑压力以及流量信号转换为电流信号，并通过引线将信号传递给控制单元30，控制单元30将接收的电流信号转换为可视的数字信号实时显示注浆压力值以及累计浇筑作业所用混凝土的量，并通过无线通讯传递给显示单元40供操作工人观察，当压力达到设定阈值或混凝土用量达到设定阈值时，控制单元30对信号时间等进行记录，同时根据设定阈值发出报警信号，通过无线通讯传递给显示单元40通知操作工人注浆压力值或混凝土用量到达设定值，同时发出停止信号给浇筑泵24，控制浇筑泵24停止工作。

一些实施例中，控制单元30具体包括信号控制模块31、信号输出模块32、微型打印机33和电源模块34，信号控制模块31和信号输出模块32可使用单片机作为处理装置，电源模块34分别与信号控制模块31、信号输出模块32和微型打印机33连接供电，信号控制模块31分别与信号输出模块32和微型打印机33电连接，信号输出模块32分别与注浆泵23和浇筑泵24电连接。信号控制模块31用于接收信号，并发出控制信号，信号输出模块用于接收信号控制模块31的控制信号，并指定传输给注浆泵23或浇筑泵24.该实施例中，控制单元30与显示单元40为有线连接。

一些实施例中，控制单元30具体包括信号控制模块31、信号输出模块32、无线通讯模块35、微型打印机33和电源模块34，电源模块34分别与信号控制模块31、信号输出模块32、无线通讯模块35和微型打印机33连接供电，信号控制模块31分别与信号输出模块32、无线通讯模块35和微型打印机33电连接，信号输出模块32分别与注浆泵23和浇筑泵24电连接，无线通讯模块35与显示单元40无线通讯连接。该实施例中，控制单元30与显示单元40为无线通讯连接。

一些实施例中，微型打印机33为微型直接热敏行式打印机，微型打印机33通过排线与信号控制模块31电连接，打印宽度48mm，纸张宽度57mm。所有浇筑作业完成后，操作工人可以通过显示单元40的数据记录页面进行数据的查询及验证工作，确定后可进行打印数据操作，将所记录的数据通过微型打印机33打印出来方便统计、存档与查阅分析。理所应当的，通过显示单元40控制微型打印机33打印材料为现有技术。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨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，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。