一种岩土工程安全智能监测系统的制作方法

1.本技术涉及岩土工程安全技术领域，具体而言，涉及一种岩土工程安全智能监测系统。


背景技术：

2.岩土工程安全监测主要应用于以下领域：水利水电领域：大坝监测、水库监测、库区边坡监测、堤岸监测；公路交通领域：桥梁监测、隧道监测、路基监测、公路边坡监测；铁路交通领域：桥梁监测、隧道监测、路基监测、铁路边坡监测；矿山领域：尾矿库监测、井下地压监测、采空区监测、矿区边坡监测；国土资源领域：泥石流监测、地质灾害监测；建工领域：基坑监测、建筑物监测；市政领域：地铁隧道安全监测；其它领域：发射塔监测、古建筑监测、管线监测。
3.其中对于古建筑的监测，随着社会的发展和人们对精神生活的追求，社会各界对古建筑的保护越来越重视，而现代社会的发展与古建筑保护之间存在一定矛盾，要从发展的角度来看待以及保护古代建筑，做到既让古代化保存于世，也让部分古代文化遗产产生利用价值。
4.古建筑经过几百上千年的风吹雨打，整体结构的安全稳定性是目前需要关注的头等大事。现代旅游业的发展，参观人数的不断增加，对古建筑的负荷造成了很大的影响。同时现在交通业的大力发展，古建筑周边高层施工、地铁施工等等都会对古建筑结构造成一定的影响。
5.于古建筑的监测，需要对古建筑的环境、整体稳定性、局部构件等进行持续性地监测，传统的监测方式需要大量的工作人员长时间持续进行，工作效率低下，需要消耗大量的人力资源，已经不能满足现在智能化监测的需要，因此我们提出一种岩土工程安全智能监测系统。


技术实现要素：

6.本技术提供一种岩土工程安全智能监测系统，通过智能化的监测器在行进轨道2上循环巡检对建筑的各个检测点进行定时的监测，收集建筑物各个局部构件、墙体倾斜度、周围环境等参数，通过长时间的自动持续监测给出精确的建筑物安全数据，以辅助工作人员采用相应的保护措施，提高了工作效率，同时大量节省了人力资源，可以改善上述问题。
7.本发明具体是这样的：
8.一种岩土工程安全智能监测系统，包括：
9.监测器，所述监测器包括监测器主体、底架、驱动轮和驱动机构，所述监测器主体固定设置在底架的上表面，驱动轮设置在底架的下侧，驱动机构设置在底架上，且驱动轮与驱动机构连接并由驱动机构带动转动，所述监测器主体内部安装有内置电池和控制器，控制器的输入端与内置电池的输出端电连接，驱动机构的输入端与控制器的输出端电连接，所述监测器主体上开设有凹槽，凹槽内安装有可升降的监测机构，且所述监测器主体上安
装有障碍物检测装置。
10.行进轨道，所述行进轨道由多个轨道段拼接而成，行进轨道的两侧表面一体成型的设置有挡板，监测器通过驱动轮在行进轨道上的两侧挡板内侧移动。
11.充电桩，所述充电桩固定设置在行进轨道起点处的端部外侧，充电桩与外部电源电连接。
12.作为本发明的一种优选技术方案，所述底架的外侧表面通过固定环安装有防撞气囊。
13.作为本发明的一种优选技术方案，所述监测机构包括电动推杆ⅰ、电动推杆ⅱ、摄像机、温度传感器和湿度传感器，电动推杆ⅰ固定设置在监测器主体的凹槽内，电动推杆ⅰ的伸缩端安装有固定座，电动推杆ⅱ固定设置在固定座的侧表面，电动推杆ⅱ的伸缩端固定设置有固定架，固定架上转动设置有l形的转动板，固定架的侧表面安装有伺服电机，伺服电机的输入端、电动推杆ⅰ的输入端和电动推杆ⅱ的输入端均与控制器的输出端电连接，伺服电机的输出轴穿入固定架内侧与转动板连接，所述转动板的两个端部均一体成型的设置有安装板，摄像机、温度传感器和湿度传感器依次设置在其中一个安装板上，且摄像机、温度传感器和湿度传感器均与控制器双向电连接，另一个安装板上安装有倾斜检测装置。
14.作为本发明的一种优选技术方案，所述倾斜检测装置包括均匀设置在转动板另一个安装板内部空腔中的压力传感器，压力传感器的侧表面设置有弹簧，弹簧的端部与倾角传感器连接，倾角传感器和压力传感器均与控制器双向电连接。
15.作为本发明的一种优选技术方案，所述障碍物检测装置包括安装在监测器主体上部两侧的固定盘，固定盘一共有四个，监测器主体的上部两侧分别开设有两个安装槽，固定盘固定安装在安装槽内，固定盘的外侧表面均匀固定有测距传感器，所述测距传感器与控制器双向电连接。
16.作为本发明的一种优选技术方案，所述监测器主体与充电桩相对的一侧表面设置有充电接口，充电接口的内侧表面铰接有防护板，所述充电桩与充电接口对应的一侧表面设置有充电头。
17.作为本发明的一种优选技术方案，所述充电头的外侧表面套接有缓冲环，缓冲环粘接在充电桩的外侧表面。
18.作为本发明的一种优选技术方案，所述充电桩的上表面四角处均固定设置有支撑杆，支撑杆的顶端安装有挡雨板，挡雨板朝向充电头的一侧延伸出三分之二。
19.作为本发明的一种优选技术方案，所述行进轨道的挡板侧表面设置有排水管，排水管的进水口与行进轨道的内侧底面平齐。
20.作为本发明的一种优选技术方案，所述行进轨道的两侧表面底端固定设置有固定板，固定板的上表面开设有螺孔。
21.本发明的有益效果是：
22.1、本发明示例的岩土工程安全智能监测系统，通过智能化的监测器在行进轨道上循环巡检对建筑的各个检测点进行定时的监测，收集建筑物各个局部构件、墙体倾斜度、周围环境等参数，通过长时间的自动持续监测给出精确的建筑物安全数据，以辅助工作人员采用相应的保护措施，提高了工作效率，同时大量节省了人力资源，减少了工作人员的劳动量，减轻了工作人员的工作负担，其中行进轨道由多个轨道段拼接而成，可以根据实际的古
建筑地形及监测需要灵活设计相应的行进轨道，适用于大部分古建筑，提高了普适性，充电桩固定在行进轨道的出发点则可以实现监测器的自动充电，进一步提高了智能化程度。
23.2、本发明示例的岩土工程安全智能监测系统，其监测机构中的电动推杆ⅰ竖直设置，电动推杆ⅱ水平设置，可以使转动板上的摄像机、温度传感器和湿度传感器、倾角传感器和压力传感器等调节高度及位置，通过伺服电机带动转动板转动，可以调节上述传感器的监测角度，从而对建筑中的多个不同监测点进行监测，监测更加全面且智能。
24.3、本发明示例的岩土工程安全智能监测系统，倾角传感器和压力传感器主要用于检测墙体或上部建筑如天花板等的倾斜度，转动板在电动推杆ⅰ、电动推杆ⅱ及伺服电机的带动下移动到待检测的墙体或天花板侧面，使倾角传感器与检测面接触，倾角传感器通过各个弹簧向各个压力传感器施压，各个压力传感器将受到的压力值反馈到控制器，在这个过程中伺服电机带动转动板一点一点转动，使倾角传感器与检测面完成接触，控制器判断所有压力传感器受到的压力相同时关闭伺服电机，停止转动并读取此时倾角传感器的倾角，记录下此时检测面的倾斜度并与之前的记录进行对比，之后将所有数据储存到存储器中。
25.4、本发明示例的岩土工程安全智能监测系统，通过监测器主体上两侧的共四组测距传感器检测监测器前后两侧是否出现障碍物，固定盘为半圆状，可检测的角度范围在度以上，可以对监测器主体起到保护作用，降低在行进的过程中撞上障碍物的几率，提高了使用安全性。
附图说明
26.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
27.图1为本技术提供的岩土工程安全智能监测系统的整体结构示意图；
28.图2为本技术提供的岩土工程安全智能监测系统的行进轨道及充电桩结构示意图；
29.图3为本技术提供的岩土工程安全智能监测系统图2的a处结构示意图；
30.图4为本技术提供的岩土工程安全智能监测系统监测器的结构示意图；
31.图5为本技术提供的岩土工程安全智能监测系统监测器的侧视结构示意图；
32.图6为本技术提供的岩土工程安全智能监测系统图5的b处结构示意图；
33.图7为本技术提供的岩土工程安全智能监测系统监测器的侧视结构示意图。
34.图标：
35.1监测器主体、101底架、102驱动轮、103防撞气囊、104固定环、105凹槽、106电动推杆ⅰ、107固定座、108电动推杆ⅱ、109固定架、110转动板、111弹簧、112倾角传感器、113摄像机、114温度传感器、115湿度传感器、116伺服电机、117固定盘、118测距传感器、119充电接口、120防护板；
36.2行进轨道、201固定板、202排水管；
37.3充电桩、301充电头、302缓冲环、303支撑杆、304挡雨板。
具体实施方式
38.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
39.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
40.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
41.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
42.在本技术实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，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技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”及罗马数字
“ⅰ”
、
“ⅱ”
、
“ⅲ”
等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
43.在本技术实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“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；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
44.请参阅图1
‑
7，本技术提供一种岩土工程安全智能监测系统，包括：监测器、行进轨道2和充电桩3，监测器包括监测器主体1、底架101、驱动轮102和驱动机构，监测器主体1固定设置在底架101的上表面，驱动轮102设置在底架101的下侧，驱动机构设置在底架101上，且驱动轮102与驱动机构连接并由驱动机构带动转动，监测器主体1内部安装有内置电池和控制器，控制器的输入端与内置电池的输出端电连接，驱动机构的输入端与控制器的输出端电连接，监测器主体1内的控制器可采用单片机或plc控制器，优选型号为西门子s7
‑
200的plc控制器，采用可编程的控制器可以根据实际监测需要设定相应的监测参数，根据具体的实际需求还可设置多个plc控制器，选择其中一台plc作为主站，其余的plc作为从站，主站与从站之间通过通讯线连接，主站plc读取从站plc中需要监控的数据并保存到主站plc的存储器内，以提高整个系统的运行效率。
45.监测器主体1上开设有凹槽105，凹槽105内安装有可升降的监测机构，且监测器主体1上安装有障碍物检测装置，监测器主体1内还设置有相应的无线传输模块，配合配套的物联网可以将监测到的数据汇总并上传到监控中心终端，便于工作人员查看并记录、分析等。
46.行进轨道2由多个轨道段拼接而成，行进轨道2的两侧表面一体成型的设置有挡
板，监测器通过驱动轮102在行进轨道2上的两侧挡板内侧移动，挡板用于对监测器的行进方向进行限制。行进轨道2包括直轨道段、九十度转弯轨道段、一百八十度转弯轨道段、斜轨道段、上坡轨道段及下坡轨道段等，这些不同的轨道段根据实地的循环监测需求设计并进行拼接，拼接可以采用插接的方式或采用榫卯结构连接或采用螺栓连接，优选榫卯结构连接，在相邻轨道段的侧表面开设相应的榫槽，榫槽内插入匹配的榫头，榫头的外侧表面开设便于取出的凹孔，以便于拆卸行进轨道，采用该种结构连接可保证结构紧凑、连接稳定。
47.在有上下坡或门槛、较低障碍物的古建筑区域设计行进轨道时，需要设置相应的上下坡轨道，在其中的上下坡轨道表面上均匀设置有相应的凸块，用于提高监测器上驱动轮102与轨道表面的摩擦力，便于其上坡。
48.充电桩3固定设置在行进轨道2起点处的端部外侧，充电桩3与外部电源电连接，且充电桩3内设置有相应的变压器，外部电源采用220v的市电，用于对充电桩3供电，通常设置在靠近室内供电位置。
49.本发明示例的岩土工程安全智能监测系统，通过智能化的监测器在行进轨道2上循环巡检对建筑的各个检测点进行定时的监测，收集建筑物各个局部构件、墙体倾斜度、周围环境等参数，通过长时间的自动持续监测给出精确的建筑物安全数据，以辅助工作人员采用相应的保护措施，提高了工作效率，同时大量节省了人力资源，减少了工作人员的劳动量，减轻了工作人员的工作负担，其中行进轨道2由多个轨道段拼接而成，可以根据实际的古建筑地形及监测需要灵活设计相应的行进轨道2，适用于大部分古建筑，提高了普适性，充电桩3固定在行进轨道2的出发点则可以实现监测器的自动充电，进一步提高了智能化程度。
50.进一步地，具体请参阅图4和图5，底架101的外侧表面通过固定环104安装有防撞气囊103，防撞气囊103设置有两个，主要用于对底架101外侧进行防撞保护，底架101的面积大于监测器主体1，而在古建筑中低层的障碍物或掉落的障碍物较多，因此对于底架101的保护很有必要。防撞气囊103采用充气式的气囊，固定环104优选螺栓固定在底架101上，在运输和拆卸、安装时可以节省一定的空间。
51.进一步地，具体请参阅图4
‑
7，监测机构包括电动推杆ⅰ106、电动推杆ⅱ108、摄像机113、温度传感器114和湿度传感器115，电动推杆ⅰ106固定设置在监测器主体1的凹槽105内，电动推杆ⅰ106的伸缩端安装有固定座107，电动推杆ⅱ108固定设置在固定座107的侧表面，电动推杆ⅱ108的伸缩端固定设置有固定架109，固定架109上转动设置有l形的转动板110，固定架109的侧表面安装有伺服电机116，伺服电机116的输入端、电动推杆ⅰ106的输入端和电动推杆ⅱ108的输入端均与控制器的输出端电连接，伺服电机116的输出轴穿入固定架109内侧与转动板110连接，伺服电机116由控制器及伺服驱动器控制，其转动角度最大为90度，可以控制转动板110的两个端部的角度，从而将相应的传感器对准监测点，转动板110的两个端部均一体成型的设置有安装板，摄像机113、温度传感器114和湿度传感器115依次设置在其中一个安装板上，摄像机113、温度传感器114和湿度传感器115均与控制器双向电连接，摄像机113用于对监测点进行摄像记录并储存到控制器的存储器内，还可以由控制器通过无线传输模块与监控中心终端连接，由工作人员远程观察及控制，温度传感器114和湿度传感器115分别检测相应区域的温度和湿度。
52.进一步地，具体请参阅图6，转动板110上另一个安装板上安装有倾斜检测装置，倾
斜检测装置包括均匀设置在转动板110另一个安装板内部空腔中的压力传感器，压力传感器的侧表面设置有弹簧111，弹簧111的端部与倾角传感器112连接，倾角传感器112和压力传感器均与控制器双向电连接，倾角传感器112和压力传感器主要用于检测墙体或上部建筑如天花板等的倾斜度，转动板110在电动推杆ⅰ106、电动推杆ⅱ108及伺服电机116的带动下移动到待检测的墙体或天花板侧面，使倾角传感器112与检测面接触，倾角传感器112通过各个弹簧向各个压力传感器施压，各个压力传感器将受到的压力值反馈到控制器，在这个过程中伺服电机116带动转动板110一点一点转动，使倾角传感器112与检测面完成接触，控制器判断所有压力传感器112受到的压力相同时关闭伺服电机116，停止转动并读取此时倾角传感器112的倾角，记录下此时检测面的倾斜度并与之前的记录进行对比，之后将所有数据储存到存储器中。
53.其中倾角传感器12优选型号为scl3300
‑
d01的村田三轴mems倾角传感器，scl3300
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d01在传感器内部具有复杂的倾斜角度转换功能，可实现简单而强大的应用，并减少所需的工程工作，同时还具有先进的自诊断功能。
54.监测机构中的电动推杆ⅰ106竖直设置，电动推杆ⅱ108水平设置，可以使转动板110上的摄像机113、温度传感器114和湿度传感器115、倾角传感器112和压力传感器等调节高度及位置，通过伺服电机116带动转动板110转动，可以调节上述传感器的监测角度，从而对建筑中的多个不同监测点进行监测，监测更加全面且智能
55.进一步地，具体请参阅图4和图5，障碍物检测装置包括安装在监测器主体1上部两侧的固定盘117，固定盘117一共有四个，监测器主体1的上部两侧分别开设有两个安装槽，固定盘117固定安装在安装槽内，固定盘117的外侧表面均匀固定有测距传感器118，测距传感器118与控制器双向电连接，通过监测器主体1上两侧的共四组测距传感器118检测监测器前后两侧是否出现障碍物，固定盘117为半圆状，可检测的角度范围在240度以上，可以对监测器主体1起到保护作用，降低在行进的过程中撞上障碍物的几率，提高了使用安全性。
56.其中的测距传感器118可用激光测距传感器、红外线测距传感器或超声波测距传感器，优选超声波测距传感器。
57.本发明中所使用的电动推杆ⅰ106、电动推杆ⅱ108、倾角传感器112、摄像机113、温度传感器114、湿度传感器115、伺服电机116、测距传感器118和plc控制器等均为现有技术中的常用电子元件，其工作方式及电路结构均为公知技术，plc控制器控制电动推杆ⅰ106、电动推杆ⅱ108、倾角传感器112、摄像机113、温度传感器114、湿度传感器115、伺服电机116、测距传感器118的方式均为现有技术中常用的方法，具体内容在此不作详述。
58.进一步地，具体请参阅图1和图5，监测器主体1与充电桩3相对的一侧表面设置有充电接口119，充电接口119的内侧表面铰接有防护板120，充电桩3与充电接口119对应的一侧表面设置有充电头301，防护板120与充电接口119之间设置有复位弹簧，在充电头301与充电接口119对接时充电头301将防护板120打开，并插入到充电接口119内对监测器的内置电池进行充电，监测器工作时，由驱动机构通过驱动轮102带动与充电桩3脱离，充电头301与充电接口119脱离，防护板120在复位弹簧的作用下复位，对充电接口119进行防尘、防水等防护，可延长设备的使用寿命。
59.进一步地，具体请参阅图1和图2，充电头301的外侧表面套接有缓冲环302，缓冲环302粘接在充电桩3的外侧表面，缓冲环302用于对充电接口119与充电桩3之间限位及防撞
保护，避免充电连接时相互碰撞而损坏设备。
60.进一步地，具体请参阅图1和图2，充电桩3的上表面四角处均固定设置有支撑杆303，支撑杆303的顶端安装有挡雨板304，挡雨板304朝向充电头301的一侧延伸出三分之二，在雨雪天气监测器移动到充电桩3处进行充电时可以起到一定的防雨水作用，避免监测器长时间淋雨而发生短路或电路损坏。
61.进一步地，具体请参阅图1
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3，行进轨道2的挡板侧表面设置有排水管202，排水管202的进水口与行进轨道2的内侧底面平齐，在实际操作时，行进轨道2通常有很大一部分设置在室外，因此积蓄雨水是不可避免的一个问题，在行进轨道2上设置排水管202用于排水，排水管202可以与外部的排水管道连通以提高排水效果，避免了行进轨道2内积蓄雨水而影响监测器行进及正常监测工作。
62.进一步地，具体请参阅图1
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3，行进轨道2的两侧表面底端固定设置有固定板201，固定板201的上表面开设有螺孔，可以通过螺栓等将固定板201固定在地面上，从而固定行进轨道2，固定方便，操作简单。
63.若所在古建筑的地面需要保护而不能打孔固定时，则可以在固定板201上通过螺纹连接安装配重块，使其能稳定地放置在地面上。
64.进一步地，为方便监测器定位到需要进行定时监测的检测点，可以底架101的下表面设置相应检测器，在行进轨道2上的相应位置安装检测标识物，在底架101由驱动轮102带动移动到检测点时，检测器检测对照标识物，并反馈到控制器，由控制器控制驱动机构停止并打开监测机构进行定点监测。
65.具体地，其中检测器可选用颜色传感器，标识物可采用不同颜色的卡片，在行进轨道2上表面的中部胶接或螺栓固定透明盒，不同颜色的标识卡片放置在固定的透明盒体内，在底架101由驱动轮102带动移动到相应的卡片上时，颜色传感器即可检测到相应颜色并反馈到控制器，由控制器控制驱动机构停止并打开监测机构进行定点监测。
66.同时也可以采用数字卡片、通过ocr识别的扫描仪等实现上述定点停车监测的功能。
67.本发明中未公开部分均为现有技术，其具体结构、材料及工作原理不再详述。
68.以上仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。