磁感應(yīng)式地下位移監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于位移監(jiān)測(cè)設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種磁感應(yīng)式地下位移監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中的隧道、城市地下工程的圍巖內(nèi)部位移測(cè)量，一般依靠多點(diǎn)位移計(jì)來進(jìn)行。多點(diǎn)位移計(jì)由多支位移計(jì)組、位移傳遞桿及其保護(hù)管、減摩環(huán)、安裝支座、錨固頭等零部件組成。其測(cè)試原理為:當(dāng)被測(cè)結(jié)構(gòu)物發(fā)生變形時(shí)將會(huì)通過多點(diǎn)位移計(jì)的錨固頭帶動(dòng)位移傳遞桿，位移傳遞桿拉動(dòng)位移計(jì)產(chǎn)生位移變形，變形傳遞給振弦式位移計(jì)轉(zhuǎn)變成振弦應(yīng)力的變化，從而改變振弦的振動(dòng)頻率；電磁線圈激振振弦并測(cè)量其振動(dòng)頻率，頻率信號(hào)經(jīng)電纜傳輸至讀數(shù)裝置，即可計(jì)算出被測(cè)結(jié)構(gòu)物的變形量。
[0003]該位移計(jì)主要存在以下幾點(diǎn)缺陷:
[0004]1.測(cè)試原理采用機(jī)械式傳力和傳遞變形的方式，即依靠拉桿或鋼絞線傳遞圍巖的變形，因圍巖與拉桿/鋼絞線之間還有灌漿環(huán)或固定環(huán)，灌漿環(huán)或固定環(huán)在拉桿的拉力作用下會(huì)發(fā)生沿拉力方向的剪切變形，該變形被計(jì)入了拉桿變形中去，從而導(dǎo)致誤差積累；
[0005]I1.在軟弱的土體環(huán)境中，由于地中變形大，灌漿環(huán)或固定環(huán)存在與土體圍巖發(fā)生滑移的情況，而拉桿測(cè)試并未計(jì)入該滑移，僅計(jì)入自身拉伸變形；
[0006]II1.剛性傳遞位移桿對(duì)鉆孔質(zhì)量要求較高，塌孔、擠壓變形嚴(yán)重容易導(dǎo)致安裝較為困難；儀器設(shè)置時(shí)效性強(qiáng)，與施工協(xié)調(diào)配合難度高；
[0007]IV.利用鋼絞線帶動(dòng)測(cè)試元件進(jìn)行位移的測(cè)試方式，不可避免的受到張力松弛的影響，安裝難度大，校正和操作極為不方便，不適用于長(zhǎng)期測(cè)量；
[0008]V.采用振弦式傳感器測(cè)記讀數(shù)，測(cè)試工作量大，記錄不及時(shí)，數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)與傳輸依靠人力，自動(dòng)化程度低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]有鑒于此，本實(shí)用新型的目的在于提供一種磁感應(yīng)式地下位移監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的誤差積累大、應(yīng)力松弛、自動(dòng)化程度低等問題。
[0010]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案:一種磁感應(yīng)式地下位移監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括控制系統(tǒng)及位移檢測(cè)裝置，所述控制系統(tǒng)主要由MCU、A/D采集模塊、串口通信系統(tǒng)及監(jiān)測(cè)站數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)組成；所述位移檢測(cè)裝置主要由若干個(gè)串聯(lián)而成的傳感集成單元組成，所述位移檢測(cè)裝置通過傳輸總線與A/D采集模塊相連，所述A/D采集模塊與MCU連接，將各傳感集成單元獲取的測(cè)量結(jié)果傳遞至MCU中并處理，所述串口通信系統(tǒng)與MCU相連，所述監(jiān)測(cè)站數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)與串口通信系統(tǒng)連接，來自于MCU的數(shù)據(jù)流通過串口通信系統(tǒng)發(fā)送至監(jiān)測(cè)站數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)。
[0011]進(jìn)一步，所述控制系統(tǒng)中還包括存儲(chǔ)系統(tǒng)、電源管理系統(tǒng)及GPRS通信系統(tǒng)，所述存儲(chǔ)系統(tǒng)及電源管理系統(tǒng)分別與MCU相連，所述GPRS通信系統(tǒng)與串口通信系統(tǒng)相連，用于將遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)流傳遞給MCU。
[0012]進(jìn)一步，所述傳感集成單元包括感應(yīng)線圈、永磁體及霍爾傳感器，所述永磁體設(shè)置在感應(yīng)線圈內(nèi)，所述霍爾傳感器設(shè)置在永磁體上。
[0013]本實(shí)用新型的有益效果在于:
[0014]1.測(cè)試原理采用相鄰電磁感應(yīng)環(huán)中的電壓變化來計(jì)算兩點(diǎn)之間的距離變化，從而實(shí)現(xiàn)地中位移監(jiān)測(cè)；與依靠拉桿或鋼絞線傳遞地中位移相比，其檢測(cè)過程不會(huì)帶來應(yīng)力松弛、灌漿環(huán)或固定環(huán)附加剪切變形等問題，不會(huì)引發(fā)多余的變形誤差積累，測(cè)量精度更尚;
[0015]I1.在軟弱的土體環(huán)境中，感應(yīng)線圈隨地層移動(dòng)而移動(dòng)，不會(huì)出現(xiàn)因拉桿作用而與地層產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，避免了大變形條件下的位移測(cè)量誤差；
[0016]II1.無需灌漿，對(duì)鉆孔質(zhì)量要求不高，安裝難度較低，儀器設(shè)置時(shí)效性強(qiáng)，可用于長(zhǎng)期測(cè)量；
[0017]IV.數(shù)據(jù)自動(dòng)采集與存儲(chǔ)，并可通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)發(fā)送和傳輸，記錄及時(shí)，自動(dòng)化程度尚O
【附圖說明】
[0018]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，本實(shí)用新型提供如下附圖進(jìn)行說明:
[0019]圖1為本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0020]圖2為傳感集成單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面將結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0022]如圖所示，本實(shí)施例中的磁感應(yīng)式地下位移監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括控制系統(tǒng)及位移檢測(cè)裝置，所述控制系統(tǒng)主要由MCU、A/D采集模塊、串口通信系統(tǒng)及監(jiān)測(cè)站數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)組成；所述位移檢測(cè)裝置主要由若干個(gè)串聯(lián)而成的傳感集成單元組成，所述位移檢測(cè)裝置通過傳輸總線與A/D采集模塊相連，所述A/D采集模塊與MCU連接，將各傳感集成單元獲取的測(cè)量結(jié)果傳遞至MCU中并處理，所述串口通信系統(tǒng)與MCU相連，所述監(jiān)測(cè)站數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)與串口通信系統(tǒng)連接，來自于MCU的數(shù)據(jù)流通過串口通信系統(tǒng)發(fā)送至監(jiān)測(cè)站數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)。
[0023]在本實(shí)施例中，對(duì)于地下工程變形監(jiān)測(cè)來說，監(jiān)測(cè)井位于地面下方，MCU自下而上依次獲取各個(gè)傳感集成單元的測(cè)量結(jié)果(電壓變化)并集中處理，即測(cè)出了從地面至傳感器安裝深度的累計(jì)垂直位移量。對(duì)于隧道工程的變形監(jiān)測(cè)來說，監(jiān)測(cè)井位于隧道上方，監(jiān)測(cè)井的布置位置可根據(jù)工程地質(zhì)條件的需要，在隧道中心線兩側(cè)間隔一定距離(根據(jù)監(jiān)測(cè)大綱)對(duì)稱布置。
[0024]本實(shí)施例中的控制系統(tǒng)中還包括存儲(chǔ)系統(tǒng)、電源管理系統(tǒng)及GPRS通信系統(tǒng)，所述存儲(chǔ)系統(tǒng)及電源管理系統(tǒng)分別與MCU相連，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集與存儲(chǔ)；所述GPRS通信系統(tǒng)與串口通信系統(tǒng)相連，用于將遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)流傳遞給MCU，通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)發(fā)送和傳輸數(shù)據(jù)，不僅記錄及時(shí)，自動(dòng)化程度高，更實(shí)現(xiàn)了地下垂直方向位移的動(dòng)態(tài)、連續(xù)測(cè)量。
[0025]本實(shí)施例中的傳感集成單元包括感應(yīng)線圈1、永磁體2及霍爾傳感器3，所述永磁體2設(shè)置在感應(yīng)線圈I內(nèi)，所述霍爾傳感器3設(shè)置在永磁體2上。實(shí)際監(jiān)測(cè)過程中，所埋設(shè)的各個(gè)傳感集成單元與周圍巖體同步變形，任兩相鄰傳感集成單元之間的相對(duì)位移量就近似等于地下對(duì)應(yīng)深處的相對(duì)垂直位移量?？偽灰屏康扔诟鱾鞲袉卧奈灰浦停纯偽灰屏繛閐 = dl+d2+......+dn。該傳感集成單元在傳遞地下位移時(shí)不會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力松弛及變形誤差積累等問題，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量精度高。
[0026]最后說明的是，以上優(yōu)選實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管通過上述優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其作出各種各樣的改變，而不偏離本實(shí)用新型權(quán)利要求書所限定的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種磁感應(yīng)式地下位移監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:包括控制系統(tǒng)及位移檢測(cè)裝置，所述控制系統(tǒng)主要由MCU、A/D采集模塊、串口通信系統(tǒng)及監(jiān)測(cè)站數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)組成；所述位移檢測(cè)裝置主要由若干個(gè)串聯(lián)而成的傳感集成單元組成，所述位移檢測(cè)裝置通過傳輸總線與A/D采集模塊相連，所述A/D采集模塊與MCU連接，將各傳感集成單元獲取的測(cè)量結(jié)果傳遞至MCU中并處理，所述串口通信系統(tǒng)與MCU相連，所述監(jiān)測(cè)站數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)與串口通信系統(tǒng)連接，來自于MCU的數(shù)據(jù)流通過串口通信系統(tǒng)發(fā)送至監(jiān)測(cè)站數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁感應(yīng)式地下位移監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述控制系統(tǒng)中還包括存儲(chǔ)系統(tǒng)、電源管理系統(tǒng)及GPRS通信系統(tǒng)，所述存儲(chǔ)系統(tǒng)及電源管理系統(tǒng)分別與MCU相連，所述GPRS通信系統(tǒng)與串口通信系統(tǒng)相連，用于將遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)流傳遞給MCU。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁感應(yīng)式地下位移監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述傳感集成單元包括感應(yīng)線圈、永磁體及霍爾傳感器，所述永磁體設(shè)置在感應(yīng)線圈內(nèi)，所述霍爾傳感器設(shè)置在永磁體上。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種磁感應(yīng)式地下位移監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括控制系統(tǒng)及位移檢測(cè)裝置，所述控制系統(tǒng)主要由MCU、A/D采集模塊、串口通信系統(tǒng)及監(jiān)測(cè)站數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)組成；所述位移檢測(cè)裝置主要由若干個(gè)串聯(lián)而成的傳感集成單元組成，所述位移檢測(cè)裝置通過傳輸總線與A/D采集模塊相連，所述A/D采集模塊與MCU連接，將各傳感集成單元獲取的測(cè)量結(jié)果傳遞至MCU中并處理，所述串口通信系統(tǒng)與MCU相連，所述監(jiān)測(cè)站數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)與串口通信系統(tǒng)連接，來自于MCU的數(shù)據(jù)流通過串口通信系統(tǒng)發(fā)送至監(jiān)測(cè)站數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)；采用相鄰電磁感應(yīng)環(huán)中的電壓變化來計(jì)算兩點(diǎn)之間的距離變化，測(cè)量精度更高，安裝難度較低，儀器設(shè)置時(shí)效性強(qiáng)，數(shù)據(jù)自動(dòng)采集與存儲(chǔ)，自動(dòng)化程度高。
【IPC分類】G01B7-02, G01B7-16
【公開號(hào)】CN204346357
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520015238
【發(fā)明人】郭軍, 邢榮軍, 吳夢(mèng)軍, 黃倫海, 陳力華, 石波, 王道良, 陳棚, 廖峻, 王璐石
【申請(qǐng)人】招商局重慶交通科研設(shè)計(jì)院有限公司
【公開日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2015年1月9日