一种全自动机械式智能测斜装置的制作方法

本实用新型涉及测斜设备领域，具体涉及一种全自动机械式智能测斜装置。

背景技术：

深部位移监测方法广泛用于边坡、滑坡和城市深基坑等监测中，一般采用钻孔测斜法进行监测，目前常规的深层水平位移监测主要使用普通测斜传感仪与自动化测斜传感仪两种。

普通测斜传感仪为便携式人工测斜传感仪，使用人工测量的方法，通过人力将测量探头放至指定位置，手工或者使用仪器记录每个位置的测斜数据。普通测斜传感仪一般需要两个人手工操作，一人负责收放测量仪电缆，一人负责操作读数仪和记录数据。按照规范要求，需要每0.5m高度间距测量一次，监测频率有限，且存在工作效率低、受气候和时间限制、无法实现实时测量等不足。

自动化监测可以极大地提高监测工作的效率，及时监测到结果，实现对深层土体位移变化情况的掌握。已有的自动化测斜系统主要包括两种，第一种是固定式测斜传感仪，主要由测斜传感仪、数据采集单元、无线传输系统和应用终端等组成，测斜传感仪为固定式测斜传感仪，固定悬挂在测量管内，通过采用数据线与数据采集、传输单元连接，再用无线传输系统将监测数据传至应用终端进行数据存储和处理，从而实现连续跟踪测量，但按照规范要求，需要每0.5m高度间距测量一次，测斜传感仪所需数量较大，且对于监测点数量大，精度要求高的测斜系统，所需成本较大。第二种是在测量管内埋设磁环，通过电机将测量专用探头放入测斜孔内，通过感应触发采集设备，达到自动采集测斜数据的目的。但所需的测量管及测斜传感仪探头需要专门设计，探头成本较高。对于测量站点多的工地，人员成本高，受天气变化影响，实现定时测量和随机多次测量完成存在一定困难，尤其在险情出现的前期实现实时监测更加困难。而且现有的自动化测斜系统中的测斜传感仪在测量时需要采集多个角度的测斜传感仪的测量数据，因此在进行多个角度下的测斜传感仪数据采集时，需要人工将测斜传感仪水平旋转一个角度进行数据采集，但是这种方式既浪费人力，又不能确保旋转的角度达到需要的角度值，降低数据的准确性。

申请号为201620953199.4的专利公开了一种基于LBS的新型测斜传感仪，该测斜传感仪包括测读仪、测斜电缆、活动探头、测量管、电缆支架、电缆导轮、无线数据传输装置，所述测斜电缆缠绕在电缆导轮上，所述测斜电缆一端连接活动探头，另一端与设置在电缆支架上的无线传输装置连接，所述活动探头位于测量管内，所述无线传输装置通过无线网连接测读仪。该实用新型数据采集简单，采集效率高，数据传输延迟极低，测量结果实时上传，但是采集过程中需要人工对活动探头进行角度旋转，无法确保旋转角度的准确性。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种全自动机械式智能测斜装置，使用了提升装置、旋转装置、测斜装置实现机械自动化，通过限位控制装置确保在测斜过程中监测频率高且测量稳定，减少了人工误差及外界条件的影响，保证了测量数据的准确性，降低人工成本。

为实现上述实用新型目的，本实用新型采取的技术方案如下：

一种全自动机械式智能测斜装置，包括提升装置、旋转装置、测斜装置，所述测斜装置包括测斜传感仪和测量管，所述旋转装置包括旋转管、旋转组件和旋转传动组件，所述旋转管安装在所述旋转组件内，所述旋转组件安装在所述旋转传动组件上，所述旋转传动组件驱动所述旋转组件和所述旋转管同步精确旋转，所述旋转管的下端与所述测量管的上端对接，所述提升装置通过电缆与所述测斜传感仪连接，所述提升装置提供动力并通过电缆控制所述测斜传感仪在所述测量管中做升降运动对所述测量管的斜度进行测量。

优选的，所述提升装置包括电缆绞车和上滑轮装置，所述电缆一端固定在在所述电缆绞车上，另一端绕过所述上滑轮装置与所述测斜传感仪连接，电缆绞车外接提升电机减速机组，提升电机减速机组通过驱动所述电缆绞车转动使电缆实现收放，电缆的收放使所述测斜传感仪在测量管内进行升降运动并自动检测测量管斜度。所述上滑轮装置上设有两个电缆压轮：第一上滑轮和第二上滑轮，确保上滑轮装置转动与电缆同步，消除电缆与所述上滑轮装置滑动。

优选的，所述测斜传感仪的上下两端设置导向滚轮，所述导向滚轮卡接在所述旋转管内壁的卡槽上，所述卡槽为十字卡槽，当所述提升装置驱动电缆绞车转动时，所述电缆带动所述测斜传感器从所述旋转管下降至所述测量管中。当所述电缆提升绞车下放时，所述测斜传感仪在重力作用下从所述旋转管内下降至所述测量管中。当所电缆提升绞车提升时，所述测斜传感仪在电缆绞车拉力作用下从所述测量管内上升至所述旋转管中。所述卡槽使所述测斜传感仪在所述旋转管内下滑时不会发生位置偏移，防止电缆扭转造成电缆线的损伤，同时旋转传动组件在驱动旋转管旋转时，测斜传感仪在卡槽的作用下也随着旋转。

优选的，所述旋转传动组件包括旋转电机、同步带系统和旋转管座，所述旋转组件固定安装在所述旋转管座中，所述旋转组件连接所述同步带系统，所述旋转电机连接所述同步带系统并驱动所述同步带系统转动，所述同步带系统带动所述旋转组件转动。

优选的，所述同步带系统包括同步带小轮、同步带以及同步带大轮，所述同步带小轮安装在所述旋转电机的电机轴上，所述旋转电机驱动所述同步带小轮转动，所述同步带大轮通过所述同步带与所述同步带小轮连接，所述同步带大轮安装在所述旋转组件上，通过所述同步带实现所述同步带小轮驱动所述同步带大轮，从而驱动所述旋转组件和所述旋转管旋转。

优选的，所述旋转管上还设置角度传感器，所述角度传感器控制所述旋转管的转动角度和复位角度，所述测斜传感仪在所述旋转管内提升到最高点时，通过所述旋转电机驱动所述旋转管旋转，使置于所述旋转管内腔中的所述测斜传感仪进行设定角度旋转，角度传感器将预定的转动角度数据传输至旋转传动组件上，同步带系统驱动所述旋转管旋转至预定的转动角度后，测斜传感仪下放至所述测量管汇中进行数据采集，然后测斜传感仪上移至旋转管最高点，所述角度传感器将复位角度数据传输至旋转传动组件上，同步带系统驱动所述旋转管旋转复位至原来的位置，确保电缆不会产生扭转。

优选的，所述角度传感器控制所述旋转管精确转动90°、180°、270°和回复至0°复位，保证精确复位，实现测斜传感仪在不同角度对测量管的斜度测量。

优选的，所述旋转管下端和所述测量管上端内壁均设置卡槽，所述旋转管下端卡槽通过下套管与所述测量管上端卡槽对接，所述下套管的外壁上设置分度记号，所述分度记号使所述旋转管和所述测量管的初始安装时内部卡槽准确对接。确保所述测斜传感仪上、下两端的导向滚轮每次顺利通过对接处。

优选的，所述旋转管和所述测量管为完全相同的规格，便于对接。

优选的，所述下套管通过螺钉可拆卸的固定在所述测量管上，所述旋转管在与所述测量管对接时，设置在所述旋转管上的卡槽与所述下套管上的卡槽实现对接，防止在测斜传感仪在测量工作中出现所述旋转管与所述测量管之间的周向移动和晃动。

优选的，所述下套管通过螺钉可拆卸的固定在所述旋转管上，所述旋转管在于所述测量管对接时，设置在所述旋转管上的卡槽与所述下套管上的卡槽实现对接，防止在测斜传感仪在测量工作中出现所述旋转管与所述测量管之间的周向移动和晃动。

优选的，所述外侧管槽与所述内侧管槽均为十字管槽。

优选的，当通过旋转电机对所述旋转管进行旋转工作时，将测斜装置整体提升一个高度，使旋转管与所述测量管分离，再对旋转管进行旋转工作。

优选的，所述下套管为分体式结构，包括相互对称的左半管和右半管，所述左半管和右半管通过螺钉套接固定在所述旋转管或测量管上，当所述测斜传感仪在所述旋转管内提升到最高点需要对所述旋转管旋转时，将所述下套管上的螺钉拆卸下来，使下套管分离，旋转管和测量管从而也实现分离，此时旋转电机对所述旋转管进行旋转工作。

优选的，所述测斜装置还包括限位控制装置和数据采集装置，所述限位控制装置包括高位限位传感器和超限位传感器，所述高位限位传感器安装在所述旋转管的上方并检测所述测斜传感仪是否位于最高位置，从而对提升电机减速机组发出通电信号，提升电机减速机组开始驱动电缆绞车转动，使电缆和测斜传感仪一起下降，所述超限位传感器置于所述高位限位传感器的上方，所述超限位传感器对测斜装置进行断电保护，当所述高位限位传感器发生故障时，测斜传感仪继续被提升接触到所述超限位传感器，所述超限位传感器，将对所述测斜装置进行动力断电保护，同时发出故障报警。

优选的，所述上滑轮装置上设置长度检测编码器、触底传感器和下放故障传感器，所述长度检测编码器安装在所述上滑轮装置上，所述长度检测编码器通过所述上滑轮装置的转动对电缆进行长度测量，从而实现对所述测斜传感仪在测量管深度位置的测量；所述触底传感器和所述下放故障传感器安装在所述上滑轮装置上，所述触底传感器用于检测所述测斜传感仪是否下放到设定的位置；所述下放故障传感器用于检测所述旋转管和所述测量管的内部情况。

优选的，所述测斜装置整个机械部分各个动作流程、安全保护和报警完全由单板机完成对其控制。

优选的，所述数据采集装置连接接收终端，所述数据采集装置将测量过程中采集到的数据通过无线通信或有线通信的方式发送到所述接收终端。

优选的，测斜装置中的提升电机减速机组和旋转电机可使用蓄电池或交流电源提供电力。

相对于现有技术，本实用新型取得了有益的技术效果：

本实用新型的全自动机械式智能测斜装置相较于常用的手动便携式测斜传感仪方案，使用了提升装置、旋转装置、测斜装置实现机械自动化，通过限位控制装置确保在测斜过程中监测频率高且测量稳定，减少了人工误差及外界条件的影响，保证了测量数据的准确性，降低人工成本。旋转装置可以使测斜传感仪自动旋转设定的角度，在旋转过程中不会使测斜传感仪出现偏移，实现旋转的准确性，保证了数据的准确性和完整性，避免出现误差。

由于现有的固定式测斜传感仪自动化传感器是专为自动监测关键位置而设计的，传感器内置于测斜传感仪套管内，放置在刚好是变形可能发生的地方，从而可监测到连续的测斜传感仪套管内剖面和相关的土体。但是，在实际应用中，限于成本，特别是在深孔中，传感器的数量会有极大的限制，与常规的活动式测斜传感仪探头相比，不可能详细地获取偏移曲线。另外，现场施工条件复杂，监测过程中不可避免的会有一定数量的测斜传感仪损坏，采用原有的固定式测斜传感仪自动化方案，测量管一旦遭破坏则所有投入的测斜传感仪传感器全部毁坏；另外传感器有一定的标定周期，在长的监测周期内，传感器需要回厂重新标定，这个过程中传感器损坏率特别大，通常在30％～40％，传感器本身昂贵，造成的成本极高。

而本实用新型的全自动机械式智能测斜装置每台所需的测斜传感仪只需要一个，且非测量过程处于高位安全状态，维护上较为便利，成本较低。测斜传感仪将数据传输至数据采集装置，在数据经过读取完毕后，数据将立即存储在存储介质内并通过无线传输设备远程传输给远程控制系统，远程控制系统可以对同一或不同施工地的所有测斜传感仪进行统一远程监控，监控过程中发现有数据异常或需要集中监测时，可使用控制系统进行远程设定，如测斜深度、开始时间、速率及频率等，确保智能化控制。

附图说明

图1为本实用新型一种全自动机械式智能测斜装置的主视图；

图2为本实用新型一种全自动机械式智能测斜装置的左视图；

图3为本实用新型一种全自动机械式智能测斜装置的俯视图。

附图标记

1.电缆绞车；2.旋转电机；3.同步带小轮；4.同步带；5.同步带大轮；6.旋转管座； 7.下套管；8.旋转角度感应片；9.角度传感器；10.高位限位传感器；11.超限位传感器； 12.长度检测编码器；13.触底下放故障限位传感器；14.提升电机减速机组；15.上滑轮装置；151.第一上滑轮；152.第二上滑轮；16.旋转管；17.测量管；18.测斜传感仪；181.导向滚轮。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本实用新型进行进一步详细说明，但本实用新型要求保护的范围并不局限于下述具体实施例。

实施例1

如图1-3所示，一种全自动机械式智能测斜装置，包括提升装置、旋转装置、测斜装置，提升装置、旋转装置、测斜装置安装在测斜装置机架上，所述测斜装置包括测斜传感仪18和测量管17，测量管17被埋在预先要测量的孔中，所述旋转装置包括旋转管16、旋转组件和旋转传动组件，所述旋转管16安装在所述旋转组件内，所述旋转组件安装在所述旋转传动组件上，所述旋转传动组件驱动所述旋转组件和所述旋转管16同步精确旋转。所述旋转管16的下端与所述测量管的上端对接，所述提升装置通过电缆与所述测斜传感仪18 连接，电缆绞车1外接提升电机减速机组14，提升电机减速机组14通过驱动所述电缆绞车 1转动使电缆实现收放，所述提升装置提供动力并通过电缆控制所述测斜传感仪18在所述测量管17中做升降运动，对所述测量管17的斜度进行测量。

所述测斜传感仪18的上下两端设置导向滚轮181，所述导向滚轮181卡接在所述旋转管16内壁的卡槽上，所述卡槽为十字卡槽，当所述提升装置驱动电缆绞车1转动时，所述电缆带动所述测斜传感器从所述旋转管16下降至所述测量管17中。所述卡槽使所述测斜传感仪18在所述旋转管16内下滑时不会发生位置偏移，防止电缆扭转造成电缆线的损伤，同时旋转传动组件在驱动旋转管16旋转时，测斜传感仪18在卡槽的作用下也随着旋转。

所述提升装置包括电缆绞车1和上滑轮装置15，所述上滑轮装置15上设有两个电缆压轮：包括第一上滑轮151和第二上滑轮152，所述第一上滑轮151和所述第二上滑轮152上均设置滑槽，且第一上滑轮151和第二上滑轮152相切设置，电缆绞车1由钢板制作，电缆绞车1设置电缆盘和电缆盘支架，使用钢结构的电缆盘支架进行电缆盘的固定。所述电缆一端固定在在电缆盘上，另一端绕过所述第一上滑轮151和第二上滑轮152之间的滑槽与所述测斜传感仪18连接，第一上滑轮151和第二上滑轮152可以防止电缆在运动过程中滑出上滑轮装置。确保上滑轮装置转动与电缆同步，消除电缆与所述上滑轮装置滑动。

所述旋转传动组件包括旋转电机2、同步带系统和旋转管座6，所述旋转组件固定安装在所述旋转管座6中，所述旋转组件连接所述同步带系统，所述旋转电机2连接所述同步带系统并驱动所述同步带系统转动，所述同步带系统带动所述旋转组件转动。所述同步带系统包括同步带小轮3、同步带4以及同步带大轮5，所述同步带小轮3安装在所述旋转电机2的电机轴上，同步带大轮5和同步带小轮3使用双面带密封圈深沟球轴承，并配置支撑轴以固定。所述旋转电机2驱动所述同步带小轮3转动，所述同步带大轮5通过所述同步带4与所述同步带小轮3连接，所述同步带大轮5安装在所述旋转组件上，通过所述同步带4实现所述同步带小轮3驱动所述同步带大轮5，从而驱动所述旋转组件和所述旋转管 6旋转。

所述旋转管16下端和所述测量管17上端内壁均设置卡槽，所述旋转管16下端卡槽通过下套管7与所述测量管17上端卡槽对接，所述下套管7的外壁上设置分度记号，所述分度记号使所述旋转管16和所述测量管17的初始安装时内部卡槽准确对接。确保所述测斜传感仪18上、下两端的导向滚轮每次顺利通过对接处。

所述下套管7通过螺钉可拆卸的固定在所述测量管17上，所述旋转管16在于所述测量管17对接时，设置在所述旋转管16上的卡槽与所述下套管7上的卡槽实现对接，防止在测斜传感仪18在测量工作中出现所述旋转管16与所述测量管17之间的周向移动和晃动。当通过旋转电机2对所述旋转管16进行旋转工作时，将测斜装置整体提升一个高度，使旋转管16与所述测量管17分离，再对旋转管16进行旋转工作。

所述测斜装置还包括限位控制装置和数据采集装置，所述限位控制装置包括高位限位传感器10、超限位传感器11，所述高位限位传感器10安装在所述旋转管16的上方并检测所述测斜传感仪18是否位于最高位置，从而对提升电机减速机组14发出通电信号，提升电机减速机组14开始驱动电缆绞车1转动，使电缆和测斜传感仪18一起下降，所述超限位传感器11置于所述高位限位传感器10的上方，所述超限位传感器11对测斜装置进行断电保护，防止高位限位传感器10发生故障无法对测斜传感仪18的高度位置进行捕捉，此时超限位传感器检测到测斜传感仪18到达极限位时对整体装置进断电保护。所述数据采集装置连接接收终端，所述数据采集装置将测量过程中采集到的数据通过无线通信或有线通信的方式发送到所述接收终端。

本实施例的所述上滑轮装置15上还设置长度检测编码器12、触底传感器和下放故障传感器，所述长度检测编码器12安装在所述上滑轮装置15上，所述长度检测编码器12通过所述上滑轮装置15的转动对电缆进行长度测量，从而实现对所述测斜传感仪18在测量管 17内深度位置的测量；所述触底传感器和所述下放故障传感器安装在所述上滑轮装置15上，所述触底传感器用于检测所述测斜传感仪18是否下放到设定的位置；所述下放故障传感器用于检测所述旋转管16和所述测量管17的内部情况。

测斜装置中的提升电机减速机组14和旋转电机2为伺服电机，可使用蓄电池或交流电源提供电力。

本实用新型的测斜工作流程如下：

测斜传感仪18每次开始测量时，测斜传感仪18由高点限位传感器控制处于最高点位置，同时超限位传感器11对整体测斜系统进行断电保护以防止高点限位传感器出现故障，此时提升电机减速机组14启动并运转松缆，在重力的作用下，测斜传感仪18从旋转管16 下放到测量管17的下端，通过触底下放故障传感器检测测斜传感仪是否下降到测量管17 的底部并检测测斜传感仪18下放过程中旋转管16和测量管17是否存有管道损坏或电机故障，同时通过深度检测编码器进行深度测量，以精准测量深度并防止触底下放故障传感器失效导致放缆过长。当测斜传感仪18到达测量管17的标定位置时，放缆停止，停止5s后开始提升(时间可根据需要设置)，当测斜传感仪18提升到达预设的0位置时测斜传感仪 18开始自动采集数据，数据采集完成；数据采集完成后测斜传感仪18会自动再次提升，每次提升高度为500mm，测斜传感仪18开始下一个数据自动采集，第2个数据采集完成；以此类推，直到采集完测量管17最上端的数据，测斜传感仪18到达高点位置后，提升电机减速机组14停止转动(电机刹车处于闭合状态)，将旋转管16和测量管17分离，旋转电机 2开始运转，将测斜传感仪18外面的旋转管16旋转180度，此时测斜传感仪18在旋转管 16内侧的卡槽的作用下也旋转了180度，可以通过设定旋转电机2转过的度数来控制旋转的角度，旋转到位后，测斜传感仪18再次下放，重复以上数据采集过程，直到再次采集完测量管最上端一个数据，倾斜仪传感器到达高点位置，旋转电机2开始运转，测斜传感仪 18在旋转管16卡槽的作用下反向旋转180度，使得整个装置回复到启动测量的初始位置，至此该站点的一个测量流程结束。

实施例2

该实施例仅描述与上述实施例的不同之处，其余技术特征与上述实施例相同。本实施例中的所述旋转管16上还设置角度传感器9和旋转角度感应片8，旋转角度感应片8设置在所述旋转管16上，角度传感器9紧邻旋转角度感应片8设置在测斜装置的机架上，角度传感器9通过旋转角度感应片旋转的位置测量旋转管16的旋转角度，所述角度传感器9控制所述旋转管16的转动角度和复位角度，所述测斜传感仪18在所述旋转管16内提升到最高点时，通过所述旋转电机2驱动所述旋转管16旋转，使置于所述旋转管16内腔中的所述测斜传感仪18进行旋转，角度传感器9将预定的转动角度数据传输至旋转传动组件上，同步带系统驱动所述旋转管16旋转至预定的转动角度后，测斜传感仪18下放至所述测量管17汇中进行数据采集，然后测斜传感仪18上移至旋转管16最高点，所述角度传感器9 将复位角度数据传输至旋转传动组件上，同步带系统驱动所述旋转管16旋转复位至原来的位置，确保电缆不会产生扭转。所述角度传感器9控制所述旋转管16精确转动90°、180°、 270°和回复至0°复位，保证精确复位，实现测斜传感仪18在不同角度对测量管17的斜度测量。

实施例3

该实施例仅描述与上述实施例的不同之处，其余技术特征与上述实施例相同。本实施例中的所述下套管7通过螺钉可拆卸的固定在所述旋转管16上，所述旋转管16在于所述测量管17对接时，设置在所述旋转管16上的卡槽与所述下套管7上的卡槽实现对接，防止在测斜传感仪18在测量工作中出现所述旋转管16与所述测量管17之间的周向移动和晃动。

实施例4

该实施例仅描述与上述实施例的不同之处，其余技术特征与上述实施例相同。本实施例的所述下套管7为分体式结构，包括相互对称的左半管和右半管，所述左半管和右半管通过螺钉套接固定在所述旋转管16或测量管17上，当所述测斜传感仪18在所述旋转管16 内提升到最高点需要对所述旋转管16旋转时，将所述下套管7上的螺钉拆卸下来，使下套管7分离，旋转管16和测量管17从而也实现分离，此时旋转电机2对所述旋转管16进行旋转工作。

本实用新型的全自动机械式智能测斜装置相较于常用的手动便携式测斜传感仪方案，使用了提升装置、旋转装置、测斜装置实现机械自动化，通过限位控制装置确保在测斜过程中监测频率高且测量稳定，减少了人工误差及外界条件的影响，保证了测量数据的准确性，降低人工成本。旋转装置可以使测斜传感仪18自动旋转设定的角度，在旋转过程中不会使测斜传感仪18出现偏移，实现旋转的准确性，保证了数据的准确性和完整性，避免出现误差。相比较于现有的测斜装置，本实用新型的全自动机械式智能测斜装置每台只需要一个测斜传感仪18，且非测量过程处于高位安全状态，维护上较为便利，成本较低。测斜传感仪18将数据传输至数据采集装置，在数据经过读取完毕后，数据将立即存储在存储介质内并通过无线传输设备远程传输给远程控制系统，远程控制系统可以对同一或不同施工地的所有测斜传感仪进行统一远程监控，监控过程中发现有数据异常或需要集中监测时，可使用控制系统进行远程设定，如测斜深度、开始时间、速率及频率等，确保智能化控制。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对实用新型构成任何限制。