一种用于岩土工程的自动牵引测量装置和使用方法与流程

本发明涉及岩土工程测量技术领域，具体的，本发明涉及一种用于岩土工程的自动牵引测量装置和使用方法。

背景技术：

在岩土工程领域，充斥着大量需要依赖人力进行作业的情况。在信息化、自动化以及智能化快速发展的今日，人工成本越来越高，应用自动化设备来替代人工已经成为了不可逆的趋势。例如在深层水平位移测量时，依靠人工进行传感器、线缆的下放与提拉，并通过人眼识别对下放与提拉的距离进行控制。虽然在线缆上已经提前标定好距离，但人工进行距离的控制难以保证测量的精度，而且受制于线缆上标定的距离，人工测量时无法随意改变测量间隔，同时人工无法进行定时的测量工作而且还需要进行人工记录，无法进行与远程实现数据实时同步。虽然应用人力进行深层水平位移测量，具有机械自动化所没有的便携性和快速移动的优点，但正因为该方式依赖人力进行作业，因此受气候、时间影响，无法进行高频和高强度的测量工作，另外，人工所产生的误差无法进行定量的分析。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的不足之处，本发明的目的是提供一种用于岩土工程的自动牵引测量装置和使用方法，所述自动牵引测量装置能够实现自主作业，无需人工进行干预，且所述装置在近距离和远距离上都具备无线收发数据的能力，能够实现数据远程实时同步。

第一方面，本发明披露了一种用于岩土工程的自动牵引测量装置，包括：

外壳，在其底端开设有用于线缆通过的出线口；

收线单元，其设置在所述外壳内并置于所述出线口的上方，所述收线单元与线缆相连，用于收放线缆；

动力单元，其设置在所述外壳内并置于所述收线单元的一侧，所述动力单元与所述收线单元相连，用于驱动所述收线单元运转；

控制单元，其设置在所述外壳内并与所述动力单元电连接，用于控制所述动力单元进行作业；

其中，在所述出线口设置有门磁模块，用于限定放线的零位，所述门磁模块与所述控制单元电连接。

优选地，所述收线单元包括：

线盘，其用于收集线缆，在所述线盘上按一定排列顺序绕设有线缆，所述线盘与所述动力单元传动连接，在所述动力单元的驱动下，所述线盘转动以进行线缆的收放；

排线器，其设置在所述线盘的下方，所述排线器与所述线盘通过铰接链条传动连接，所述排线器的转动轴与所述线盘的转动轴平行且异轴联动。

优选地，所述动力单元包括：

驱动器，其与所述控制单元电连接，

电机，其与所述驱动器相连，所述电机由所述驱动器控制运转；

减速器，其分别与所述线盘以及电机同轴相连，且所述减速器还与所述驱动器相连，在所述驱动器的控制下，所述减速器与所述电机以及线盘同轴转动。

优选地，所述控制单元包括：

主控模块，其与所述驱动器电连接，以使得所述主控模块对所述驱动器进行控制和参数传递；

通信模块，其与所述主控模块电连接，所述通信模块包括近距离无线通信模块和远距离无线通信模块，且所述近距离无线通信模块和远距离无线通信模块分别与一对应的天线电连接，以与外部通信模块进行通信连接；

存储模块，其与所述主控模块电连接，用于存储主控模块所需的参数以及获取的数据。

优选地，在所述外壳内固定有散热模块，且所述散热模块与所述主控模块电连接。

优选地，在所述外壳底部设置有外部定位板，用于定位与固定所述外壳。

另一方面，本发明还披露了如上所述的一种用于岩土工程的自动牵引测量装置的使用方法，包括如下步骤：

将自动牵引测量装置的通信模块与外部无线通信模块建立通信连接；

通过外部无线通信模块将开启指令发送至近距离无线通信模块或远距离无线通信模块，并由近距离无线通信模块或远距离无线通信模块将开启指令传输至主控模块，所述主控模块根据接收到的开启指令控制装置开始运行，或者直接由所述主控模块定时控制启动开启指令，装置开始运行；

主控模块通过所述门磁模块对线缆当前位置进行判断，如果门磁开关触发，则执行下放指令，如果门磁开关未触发，则执行上拉指令，以将线缆拉动到放线的零位；

当执行下放指令时，所述主控模块控制所述驱动器启动，所述驱动器控制所述电机和减速器开始运转，并带动所述线盘和排线器进行工作，线缆开始下放；

每次线缆下放到一特定位置，主控模块计算并记录数据，并将所述数据发送给存储模块进行存储，同时主控模块判断线缆是否下放到最终指定位置，如果没有下放到最终指定位置，继续执行下放指令，执行下一次下放动作；

当线缆下放到最终指定位置时，所述主控模块执行上拉指令，所述主控模块控制所述驱动器启动，所述驱动器控制所述电机开始反向运转，并带动所述减速器、线盘和排线器进行相应动作，线缆开始上升；

在线缆上升过程中，当所述门磁模块被触发时，即所述线缆到达放线的零位，门磁模块将结果反馈给主控模块，主控模块控制驱动器停止运行，相应地，电机、减速器、线盘和排线器停止运行，线缆停止上升；

主控模块将在线缆下放和上升过程中记录的所有数据通过远程无线通信模块远程发送至数据服务中心，所述装置结束一轮作业。

本发明的有益效果是：

1)在本发明中，通过驱动器和电机进行行程控制，能够实现自主作业，并可全天不间断或定时进行测量工作，无需人工干预；同时通过外部设备的通信模块与牵引测量装置的通信模块进行通信连接，从而可以通过外部设备对牵引测量装置进行额外的控制和参数设置，保证了装置的灵活性。

2)在本发明中，可以通过线盘和排线器实现自主收放线的功能，以及控制收线的自动排布，保证每次下放回收后，线缆都能保持在零位，使得测量数据不会随着时间的增加而发生偏移，并能够保证收放线的距离精度，实时记录收放线距离。

3)在本发明中，所述装置包括有双无线通信模块，装置在近距离和远距离上都具备无线收发数据的能力，能够实现数据远程实时同步。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，从而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下以本申请的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

根据下文结合附图对本申请具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本申请的上述及其他目的、优点和特征。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本公开一实施例提供的一种用于岩土工程的自动牵引测量装置的结构示意图；

图2为本公开一实施例提供的一种自动牵引测量装置的模块框图；

图3为本公开一实施例提供的一种自动牵引测量装置各单元的工作流程示意图。

其中：100-控制单元，110-主控模块，120-通信模块，130-存储模块，200-动力单元，210-驱动器，220-电机，230-减速器，300-收线单元，310-线盘，320-排线器，400-附属单元，410-散热模块，420-外部定位板，430-门磁模块。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本申请的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本申请的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，实施例中省略了对已知功能和构造的描述。

应该理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“本实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本申请的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“一个实施例”或“本实施例”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。

此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身并不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。还需要说明的是，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。

如图1所示，为一实施例提供的一种用于岩土工程的自动牵引测量装置的结构示意图，所述自动牵引测量装置包括了外壳、收线单元300、动力单元200、控制单元100以及门磁模块430。

具体的，在所述外壳底端开设有用于线缆通过的出线口，在所述出线口的上方设置有收线单元300，所述收线单元300与线缆相连，用于收放线缆。具体的，如图2所示，所述收线单元300包括了线盘310以及排线器320，所述排线器320置于所述线盘310的下方，用于将线缆整齐排序在所述线盘310上，所述线盘310用于收集线缆，在所述线盘310上按序绕设有线缆，所述线盘310与所述动力单元200传动连接，在所述动力单元200的驱动下，所述线盘310转动以进行线缆的收放。所述排线器320与所述线盘310通过铰接链条传动连接，并且所述排线器320的转动轴与所述线盘310的转动轴平行且异轴联动，当所述动力单元200带动转盘转动时，通过所述铰接链条带动所述排线器320运行，使得在收放过程中线缆能够按序饶设在转盘上或者按序从所述转盘上脱离。

在所述线盘310的一侧设置有动力单元200，所述动力单元200驱动所述线盘310以及所述排线器320同步运转。如图2所示，所述动力单元200具体包括了驱动器210、电机220以及减速器230。所述驱动器210与控制单元100电连接，在所述控制单元100的控制下所述驱动器210进行作业，所述驱动器210与所述电机220相连，以控制所述电机220运转，所述电机220又与所述减速器230相连，所述减速器230能够降低转速，且所述减速器230与线盘310同轴相连，在驱动器210的作用下，所述电机220发生转动，并带动减速器230运转，减速器230根据设定的线缆收放的速度降低转速，使得减速器230带动线盘310能够按照特定的转速转动。

在所述动力单元200下方设置有控制单元100，如图2所示，所述控制单元100包括了主控模块110、通信模块120以及存储模块130。所述主控模块110与所述驱动器210电连接，使得所述主控模块110对所述驱动器210进行控制和参数传递，实现了线缆的自动收放，使得该装置可以进行自主作业，并可全天不间断或定时进行测量工作，无需人工干预，并且所述主控模块110可以实现对装置的自主控制。通信模块120与所述主控模块110电连接，所述通信模块120包括近距离无线通信模块和远距离无线通信模块，且所述近距离无线通信模块和远距离无线通信模块分别与一对应的天线电连接，以与外部通信模块进行通信连接。从而所述装置在近距离和远距离上都具备无线收发数据的能力。所述通信模块120可以从外部通信模块接收开启指令以及相关控制参数，所述主控模块110根据所述开启指令控制装置开始运行，从而实现外部设备对所述装置的控制。所述控制参数包括线缆收放距离的间隔、收放线的总距离、收放时间、收放速度、收放停顿时长以及休眠时间，而后通信模块120将所述控制参数传输至主控模块110，所述主控模块110根据所述控制参数控制驱动器210运行。所述主控模块110在线缆收放过程中，会计算并记录数据，所述数据包括了线缆下放或上升的距离，线缆收放的时间，线缆收放的速度等，可以通过所述通信模块120将所述数据传输至设置在指定位置的数据服务中心，从而实现数据远程实时同步。所述主控模块110还与存储模块130电连接，所述存储模块130存储主控模块110所需的参数以及其获取的数据。

所述装置还包括有附属单元400，如图2所示，所述附属单元400包括了散热模块410、外部定位板420和门磁模块430。转至参考图1，外部定位板420设置在外壳底部外侧，用于将装置按照预设的位置固定在工程现场，所述外壳按预先设计的位置安装在外部定位板420上，并通过外部定位板420进行固定，所述外部定位板420可以通过定位螺栓固定在工程现场的混凝土地面或墙体上，在本实施例中，所述外壳底部和外部定位板420上对应设置有通孔，所述定位螺栓插设在所述通孔内，从而既可以将外壳限定在外部定位板420的特定位置处，又可将整个装置固定在工程现场。

散热模块410设置在所述外壳内并与所述主控模块110电连接，在所述主控模块110的控制下所述散热模块410工作，将外壳内的热量散发至外部，从而降低收线单元300、动力单元200以及控制单元100的温度，保证各单元的正常工作。

门磁模块430设置在所述出线口处，所述门磁模块430与所述控制单元100电连接，所述门磁模块430用于限定放线的零位，当线缆位于零位时，所述门磁模块430被触发，并将所述结果反馈给主控模块110，当线缆不处于零位时，所述门磁模块430处于关闭状态。从而保证每次下放回收后，线缆都能保持在零位，使得测量数据不会随着时间的增加而发生偏移。

所述测量装置的使用方法参见图3所示，具体包括了如下步骤：将将自动牵引测量装置的通信模块120与外部无线通信模块建立通信连接；通过外部无线通信模块将开启指令发送至近距离无线通信模块或远距离无线通信模块，并由近距离无线通信模块或远距离无线通信模块将开启指令传输至主控模块110，所述主控模块110根据接收到的开启指令控制装置开始运行，或者直接由所述主控模块110定时控制启动开启指令，装置开始运行；主控模块110通过所述门磁模块430对线缆当前位置进行判断，如果门磁开关触发，则执行下放指令，如果门磁开关未触发，则执行上拉指令，以将线缆拉动到放线的零位；当执行下放指令时，所述主控模块110控制所述驱动器210启动，所述驱动器210控制所述电机220和减速器230开始运转，并带动所述线盘310和排线器320进行工作，线缆开始下放；每次线缆下放到一特定位置，主控模块110计算并记录数据，并将所述数据发送给存储模块130进行存储，同时主控模块110判断线缆是否下放到最终指定位置，如果没有下放到最终指定位置，继续执行下放指令，执行下一次下放动作；当线缆下放到最终指定位置时，所述主控模块110执行上拉指令，所述主控模块110控制所述驱动器210启动，所述驱动器210控制所述电机220开始反向运转，并带动所述减速器230、线盘310和排线器320进行相应动作，线缆开始上升；在线缆上升过程中，当所述门磁模块430被触发时，即所述线缆到达放线的零位，门磁模块430将结果反馈给主控模块110，主控模块110控制驱动器210停止运行，相应地，电机220、减速器230、线盘310和排线器320停止运行，线缆停止上升；主控模块110将在线缆下放和上升过程中记录的所有数据通过远程无线通信模块远程发送至数据服务中心，所述装置结束一轮作业。

对所有公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。