一种全自动测斜系统及其监测方法与流程

本发明涉及地下工程施工领域，具体为一种基坑围护结构深层水平位移的实时测斜系统及其监测方法。

背景技术：

地下工程施工，基坑内部土体开挖会导致围护结构内外土体压力失去平衡，开挖边土体包括围护结构势必要往基坑内侧发生变形，因此应对围护结构的变形进行深层水平位移的监测，掌握变形的大小，通过调整基坑内部支撑的轴力来限制围护结构的变形，保护基坑及周边环境的安全。

目前对围护结构的深层水平位移监测的方法多为人工监测，通过在围护结构边预留测斜管，用测斜仪来进行人工测量，由于测斜工作量大，人工测量耗时较长，因此每个测斜管基本上每天一测。然而由于基坑水平位移的变形是不确定的、迅速的，因此一天一测的频率很难满足现场的测控要求，市场上逐渐出现了一些半自动测斜仪。

这种测斜仪一般是由两部分组成，卷盘和探头。卷盘与探头通过电缆连接，探头通过电缆从卷盘处取电，并进行数据传输。工作原理是将探头放入测斜管的标准导槽中，卷盘按照标准规定转动，带动探头上下移动，探头内的倾角传感器感知各标高段的测斜管相对于大地垂直方向的倾角变化，并将其转化为电信号通过电缆实时传输给卷盘内部的数据采集系统，数据采集系统将采集到的电信号记录保存，发送至上位机，上位机会将倾角电信号转化为水平位移。

一组测量数据需要进行两次测量，第一次测量时测斜探头的高轮朝向基坑内侧，这组读数被称为a+读数；然后人工把测斜探头从测斜管中取出，旋转180度，使测斜探头的高轮朝向基坑外侧，重新放入测斜管中进行第二次测量，又可得到一组数据称为a-读数。数据处理时，将读数(a+、a-)相结合，以此来消除测量误差。这种半自动测斜仪依然需要人工将测斜探头旋转，人工进行辅助测量，否则就只能测到一组数据，测量结果存在误差。

用来传递信号和输电的电缆长度需要满足地下围护结构的深度要求，因此要测到最底部的水平位移就需要电缆线的长度足够长，导致卷盘体积非常大；探头及电缆线工作环境恶劣，长时间浸泡在水中，防水要求高，也容易老化，同时高频次的卷动会对电缆线带来损伤，需要经常更换。

技术实现要素：

本发明提供了一种全自动测斜系统及其监测方法。

本发明的目的是解决现有自动测斜仪还需要人工辅助测量，同时还需要通过电缆来输电和传递信号，电缆长度长，卷盘体积大，电缆长时间浸泡在水中容易老化，卷盘高频次的卷动会对电缆线带来损伤的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种全自动测斜系统，包括卷盘和探头，所述卷盘包括安装架、数据管理模块、自动提升机构、卷轴，数据管理模块、自动提升机构、卷轴设于安装架上，数据管理模块用于控制自动提升机构的运动，自动提升机构与卷轴之间传动连接，卷轴上缠绕有钢丝绳，钢丝绳的自由端与探头相连接，所述探头为无线探头，无线探头包括上导轮组合、密封内筒、下导轮组合，密封内筒位于上导轮组合和下导轮组合之间，密封内筒中设有倾角传感器、电路控制模块、电池、无线发射模块，电池用于给倾角传感器、电路控制模块、无线发射模块供电，倾角传感器、无线发射模块分别与电路控制模块相连接，无线发射模块与数据管理模块之间可以通过无线网实现信息传输，它还包括固定驱动装置和自动旋转装置，自动旋转装置设于测斜管上方，自动旋转装置通过固定驱动装置和测斜管竖直连接，固定驱动装置通过线缆与卷盘内部的数据管理模块连接。

一种基于全自动测斜系统的监测方法如下：将卷盘固定在测斜管旁基坑边的基台上，全自动测斜系统开始进行测斜工作时，将无线探头的两组导轮组合竖直从自动旋转装置滑入测斜管中，卷盘的数据管理模块控制自动提升机构来旋转卷轴，缠绕在卷轴上的钢丝绳连接无线探头下放到测斜管的底部，然后数据管理模块又按照标准提升模式控制自动提升机构自下而上逐段提升无线探头，无线探头每向上提升一次，卷盘的数据管理模块就可计算出卷轴转动的圈数，通过卷轴转动圈数得到钢丝绳每次提升的长度，并记录无线探头的位置信息，同时，无线探头的倾角传感器也进行一次倾角测量，并将测量数据记录在电路控制模块中，位置信息和倾角测量数据一一对应，直到无线探头提升到测斜管的顶部，并完成最后一段的数据测量与记录，即完成该测斜管的一次测量，钢丝绳继续提升，无线探头进入自动旋转装置，此时，数据管理模块发射信号使固定驱动装置内的电机工作，固定驱动装置驱动自动旋转装置旋转180度，无线探头随之旋转180度，钢丝绳再次将无线探头下放到测斜管的底部，开始进行第二次反向测量，两次测量完成后，无线探头将记录的数据包通过无线发射模块发送给卷盘的数据管理模块，再由数据管理模块无线发送至远程计算机进行数据处理及分析。

本发明的有益效果是：本发明用自动旋转装置代替了人工旋转，实现了全自动测斜。同时还提供了一种体积小巧、使用便捷、不易损坏的全自动测斜系统，其将传统测斜仪所使用的电缆线用细的钢丝绳来代替，在无线探头内置无线数据发射模块和无线电源模块解决了探头和卷盘之间的数据传输和探头自身的供电问题，不再需要直径和长度都很大的电缆线来供电和传输数据，使得现有技术中电缆易于损坏，防水性能不可靠，且卷盘体积大等问题得以解决，并且使系统整体的可靠性得到了提高。

附图说明

图1是本发明的现场工作示意图。

图2是本发明的卷盘示意图。

图3是本发明的无线探头示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

如图所示，提供了本发明全自动测斜系统的实施例，包括卷盘1和无线探头2，所述卷盘1包括安装架11、数据管理模块13、自动提升机构14、卷轴12，数据管理模块13、自动提升机构14、卷轴12设于安装架11上，数据管理模块13用于控制自动提升机构14的运动，自动提升机构14与卷轴12之间传动连接。所述卷盘1内置的数据管理模块13通过控制自动提升机构14的运动实现对卷轴12转速的控制。卷轴12上缠绕有钢丝绳4，钢丝绳4的自由端与无线探头2相连接。所述无线探头2包括上导轮组合21、密封内筒22、下导轮组合24，密封内筒22位于上导轮组合21和下导轮组合24之间，密封内筒22中设有倾角传感器221、电路控制模块222、电池223、无线发射模块224，电池223用于给倾角传感器221、电路控制模块222、无线发射模块224供电，倾角传感器221、无线发射模块224分别与电路控制模块222相连接，无线发射模块224与数据管理模块13之间可以通过无线网实现信息传输。

全自动测斜系统还包括固定驱动装置5和自动旋转装置6。自动旋转装置6通过固定驱动装置5和测斜管3竖向连接，固定驱动装置5通过线缆与卷盘1内部的数据管理模块13连接。

所述无线探头2还包括挂钩23，挂钩23设于上导轮组合21上方，钢丝绳4的自由端与挂钩23相连接。

所述钢丝绳4表面设有测量长度的刻度线，可以方便人工观测。

所述卷盘1的数据管理模块13和无线探头2的电路控制模块222内部均设有无线充电端口，无线探头2内部的电池223可以通过无线充电端口从卷盘1的数据管理模块13中进行无线充电，所述电池223充电一次可以使用48小时。

一种基于全自动测斜系统的监测方法如下。将卷盘1固定在基坑边测斜管3旁的基台7上，全自动测斜系统开始进行测斜工作时，将无线探头2的两组导轮组合竖直从自动旋转装置6滑入测斜管3中，卷盘1的数据管理模块13控制自动提升机构14来旋转卷轴12，缠绕在卷轴12上的钢丝绳连接无线探头2下放到测斜管3的底部，然后数据管理模块13又按照标准提升模式控制自动提升机构自下而上逐段提升无线探头2，无线探头2每向上提升一次，卷盘1的数据管理模块13就可计算出卷轴12转动的圈数，通过卷轴12转动圈数得到钢丝绳4每次提升的长度，并记录无线探头2的位置信息，同时，无线探头2的倾角传感器221也进行一次倾角测量，并将测量数据记录在电路控制模块222中，位置信息和倾角测量数据一一对应，直到无线探头2提升到测斜管3的顶部，并完成最后一段的数据测量与记录，即完成该测斜管的一次测量。所述无线探头2在钢丝绳4作用下继续向上提升，并进入自动旋转装置6，此时，数据管理模块13发射信号使固定驱动装置5内的电机工作，固定驱动装置5驱动自动旋转装置6旋转180度，无线探头2随之旋转180度，开始进行第二次反向测量。两次测量完成后，无线探头2将记录的数据包通过无线发射模块224发送给卷盘1的数据管理模块13，再由数据管理模块13无线发送至远程计算机进行数据处理及分析。

本发明用自动旋转装置代替了人工旋转，实现了全自动测斜。同时将传统测斜仪中所使用的电缆线用细的钢丝绳来代替，在无线探头内设置无线发射模块和无线电源模块解决了探头和卷盘之间的数据传输和探头自身的供电问题，使得现有技术中电缆易于损坏，防水效果不好，且卷盘体积大等问题得以解决，并且使系统整体的可靠性得到了提高。本全自动测斜系统可以用于测量基坑、地基基础、墙体和边坡等工程构筑物的倾角及深层水平位移。