專利名稱：滑動(dòng)式智能測(cè)斜儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種在巖土工程諸如高邊坡、高填方、深基坑、軟基、地下廠房等項(xiàng)目的巖土體內(nèi)部?jī)A斜變形測(cè)量中使用的滑動(dòng)式智能測(cè)斜儀，屬于機(jī)電、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在巖土工程高邊坡、高填方、深基坑、軟基、地下廠房等項(xiàng)目中，地基或圍巖土體內(nèi)部會(huì)因?yàn)樯喜亢奢d作用發(fā)生傾斜變形或側(cè)向變形，為能及時(shí)掌握傾斜變形動(dòng)態(tài)保證工程安全，一般要進(jìn)行傾斜變形或側(cè)向變形動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)工作。
測(cè)斜的基本原理是，測(cè)量探頭伸入到預(yù)置的測(cè)孔深部，自下而上定點(diǎn)測(cè)量固定區(qū)段的傾角變化，根據(jù)區(qū)段長(zhǎng)度計(jì)算水平方向的位移變化，自下而上累計(jì)得到孔口位置的總水平位移，如圖2所示。
目前采用的常規(guī)方法是，探頭連接在電纜上，人工提拉電纜帶動(dòng)探頭自下而上定位測(cè)量。人工方法測(cè)量有勞動(dòng)強(qiáng)度大、探頭定位誤差、電纜絞繞等缺點(diǎn)。尤其對(duì)于大于50m的深孔，電纜加探頭總體質(zhì)量增大，會(huì)產(chǎn)生更大的定位誤差，另外，由于電纜長(zhǎng)，人工提拉電纜會(huì)產(chǎn)生更嚴(yán)重的絞繞現(xiàn)象，容易造成電纜線中的信號(hào)導(dǎo)線破損以至短路，造成系統(tǒng)損壞無(wú)法測(cè)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述存在的缺陷，提出一種可有效克服現(xiàn)有技術(shù)存在的人力勞動(dòng)強(qiáng)度大、信號(hào)傳輸電纜易絞繞、測(cè)量誤差大等缺陷的滑動(dòng)式智能測(cè)斜儀。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案其結(jié)構(gòu)由接收、數(shù)據(jù)處理控制器、繞線機(jī)、數(shù)據(jù)采集、發(fā)射控制器三(二)部分組成，其中接收、數(shù)據(jù)處理控制器中的測(cè)量控制器通過(guò)控制線與繞線機(jī)中的控制面板相接，繞線機(jī)中的信號(hào)電纜通過(guò)長(zhǎng)度計(jì)量計(jì)與測(cè)量、數(shù)據(jù)采集、發(fā)射控制器中的測(cè)量探頭相接，數(shù)據(jù)采集、發(fā)射控制器中的數(shù)據(jù)采集發(fā)射器通過(guò)無(wú)線發(fā)射給程序控制單元部分中的數(shù)據(jù)無(wú)線接收器。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)具有自動(dòng)實(shí)現(xiàn)探頭提升、定點(diǎn)、測(cè)量、記錄過(guò)程功能；與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有節(jié)省人力，提高效率、定位準(zhǔn)確、數(shù)據(jù)穩(wěn)定、精度高、測(cè)量速度快、操作過(guò)程簡(jiǎn)單、電纜線中的信號(hào)導(dǎo)線無(wú)絞繞、磨損程度低等特點(diǎn)。另外，儀器體積小、質(zhì)量輕，可以實(shí)現(xiàn)單人搬運(yùn)、安裝、攜帶、測(cè)量。


附圖1滑動(dòng)式智能測(cè)斜儀的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖2現(xiàn)有技術(shù)原理圖.
附圖3是數(shù)據(jù)采集發(fā)射器中的采集電路圖。
附圖4是數(shù)據(jù)采集發(fā)射器中的控制器電路圖。
附圖5是數(shù)據(jù)采集發(fā)射器中的電源監(jiān)測(cè)電路圖。
附圖6是數(shù)據(jù)采集發(fā)射器中的振蕩電路圖。
附圖7是數(shù)據(jù)采集發(fā)射器中的電源變換電路圖。
附圖8是數(shù)據(jù)采集發(fā)射器中的調(diào)液晶顯示亮度電路圖。
附圖9是數(shù)據(jù)采集發(fā)射器中的數(shù)據(jù)采集發(fā)射器電路圖附圖10是接收與數(shù)據(jù)處理控制器中的控制電路圖。
附圖11是接收、數(shù)據(jù)處理控制器中的電源控制電路圖附圖12是接收、數(shù)據(jù)處理控制器中的數(shù)據(jù)無(wú)線接收器電路圖附圖13是接收、數(shù)據(jù)處理控制器中的計(jì)算機(jī)接口電路圖附圖14是接收、數(shù)據(jù)處理控制器中的穩(wěn)壓電路圖附圖15是接收、數(shù)據(jù)處理控制器中的健盤接口圖附圖16是接收、數(shù)據(jù)處理控制器中的控制電機(jī)正、反接口圖附圖17是接收、數(shù)據(jù)處理控制器中的光電隔離接口圖附圖18是接收、數(shù)據(jù)處理控制器中的非易存貯器電路圖附圖19是接收、數(shù)據(jù)處理控制器中的顯示器端口圖附圖19是接收、數(shù)據(jù)處理控制器中的穩(wěn)壓電路圖附圖20時(shí)鐘電路圖。
附圖中的I是接收、數(shù)據(jù)處理控制器、II是繞線機(jī)、III是數(shù)據(jù)采集、發(fā)射控制器、1是測(cè)量控制器、2是數(shù)據(jù)無(wú)線接收器、3是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、4是控制線、5是控制面板、6是驅(qū)動(dòng)電機(jī)、7是傳動(dòng)帶、8是繞線盤、9是信號(hào)電纜、10是長(zhǎng)度計(jì)量計(jì)、11是蓄電池、12是測(cè)量探頭、13是數(shù)據(jù)采集發(fā)射器。14是地心垂線、Δ是位移量、Δi是每次測(cè)得的位移量；Δ＝∑Δi＝1·sin αi、αi是角度。
具體實(shí)施例方式
對(duì)照附圖，其結(jié)構(gòu)由接收、數(shù)據(jù)處理控制器，繞線機(jī)，數(shù)據(jù)采集、發(fā)射控制器三部分組成，其中接收、數(shù)據(jù)處理控制器中的測(cè)量控制器1通過(guò)控制線4與繞線機(jī)中的控制面板5相接，繞線機(jī)中的信號(hào)電纜9通過(guò)長(zhǎng)度計(jì)量計(jì)10與數(shù)據(jù)采集、發(fā)射控制器中的測(cè)量探頭12相接，數(shù)據(jù)采集、發(fā)射控制器中的數(shù)據(jù)采集發(fā)射器13通過(guò)無(wú)線發(fā)射給接收、數(shù)據(jù)處理控制器中的數(shù)據(jù)無(wú)線接收器2。
所述的接收、數(shù)據(jù)處理控制器包括測(cè)量控制器1、數(shù)據(jù)無(wú)線接收器2、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器3。
所述的繞線機(jī)包括控制線4、控制面板5、驅(qū)動(dòng)電機(jī)6、傳動(dòng)帶7、繞線盤8、信號(hào)電纜9、長(zhǎng)度計(jì)量計(jì)10、蓄電池11。其中驅(qū)動(dòng)電機(jī)6通過(guò)傳動(dòng)帶7與繞線盤8相接，信號(hào)電纜9繞在繞線盤8上，信號(hào)電纜9的一頭與長(zhǎng)度計(jì)量計(jì)10、測(cè)量探頭12串接；信號(hào)電纜9的另一頭接數(shù)據(jù)采集發(fā)射器13，控制線4與驅(qū)動(dòng)電機(jī)6相接。
所述的數(shù)據(jù)采集、發(fā)射控制器包括測(cè)量探頭12、數(shù)據(jù)采集發(fā)射器13，它們間通過(guò)信號(hào)電纜9相接。
工作時(shí)，繞線機(jī)分電動(dòng)與自動(dòng)，用電機(jī)帶動(dòng)繞線機(jī)卷動(dòng)電纜即電動(dòng)方式，也可以直接手動(dòng)轉(zhuǎn)盤即手動(dòng)方式。使用手動(dòng)時(shí)要把輪盤軸上的銷子拔起來(lái)旋轉(zhuǎn)90度，電機(jī)就脫開(kāi)來(lái)，手動(dòng)有效；使用電動(dòng)時(shí)，把銷子轉(zhuǎn)回90度使其復(fù)位，電機(jī)就連接上，電動(dòng)有效。
數(shù)據(jù)采集發(fā)射器13提供測(cè)量探頭12工作電源，并把斜度信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，然后用無(wú)線電信號(hào)發(fā)射出來(lái)，數(shù)據(jù)采集發(fā)射器13使用9V電池。數(shù)據(jù)采集發(fā)射器13上有一個(gè)天線，使用時(shí)要拽出合適的長(zhǎng)度，并將其支撐在專用的支架上。
接收、數(shù)據(jù)處理控制器的信號(hào)輸出端通過(guò)控制線4與驅(qū)動(dòng)電機(jī)6相接。根據(jù)接收、數(shù)據(jù)處理控制器設(shè)定的長(zhǎng)度，控制信號(hào)電纜9自動(dòng)上升、停止、測(cè)量。
長(zhǎng)度測(cè)量計(jì)10在信號(hào)電纜9上每隔固定長(zhǎng)度設(shè)定標(biāo)識(shí)，長(zhǎng)度計(jì)量通過(guò)標(biāo)識(shí)檢測(cè)傳感器控制，當(dāng)檢測(cè)到標(biāo)識(shí)時(shí)，控制系統(tǒng)發(fā)出停止提升的指令，暫停規(guī)定間隔時(shí)間后繼續(xù)提升。
在長(zhǎng)度測(cè)量計(jì)10與測(cè)量探頭12間設(shè)自動(dòng)限位開(kāi)關(guān)在繞線機(jī)的入口處，有一個(gè)開(kāi)有半圓孔的彈性鋼片，孔的大小允許信號(hào)電纜9通過(guò)，但是測(cè)量探頭12無(wú)法通過(guò)。當(dāng)測(cè)量探頭12向上頂住彈性鋼片時(shí)，行程開(kāi)關(guān)動(dòng)作，電機(jī)停止向上轉(zhuǎn)動(dòng)，所有向上的控制信號(hào)失效。這時(shí)電機(jī)可以向下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)探頭4脫離彈性鋼片時(shí)，會(huì)恢復(fù)向上的控制。
數(shù)據(jù)采集發(fā)射器13是采用雙積分A/D轉(zhuǎn)換器，將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)成串行數(shù)據(jù)信號(hào)，用頻率為433MHz發(fā)射給接收器11。
數(shù)據(jù)無(wú)線接收器2用fsk解調(diào)器，解調(diào)由數(shù)據(jù)采集發(fā)射器13發(fā)來(lái)的串行數(shù)據(jù)信號(hào)，接收、數(shù)據(jù)處理控制器中的單片機(jī)存儲(chǔ)、處理后送數(shù)據(jù)存貯結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理。
測(cè)量得到的數(shù)據(jù)存貯在數(shù)據(jù)存貯器內(nèi)，可以有80組，編號(hào)為00～79，每組100個(gè)數(shù)據(jù)。如果要存貯正向和反向測(cè)量數(shù)據(jù)，則序號(hào)小的一組為正測(cè)，相鄰的大序號(hào)的那組為反測(cè)數(shù)據(jù)。如果要進(jìn)一步對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，就要使用數(shù)據(jù)接口通過(guò)RS-232把數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)做進(jìn)一步分析。數(shù)據(jù)存貯結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理軟件可以把數(shù)據(jù)直接賦值給EXCEL表格。
具體測(cè)量可采用自動(dòng)測(cè)量模式和手動(dòng)測(cè)量模式，其中自動(dòng)測(cè)量模式用控制電纜把接收、數(shù)據(jù)處理控制器和繞線機(jī)連接好，在接收、數(shù)據(jù)處理控制器的控制下，探頭按照設(shè)定自動(dòng)上升一個(gè)高度，測(cè)量一次。如此反復(fù)進(jìn)行，直到探頭完全升上來(lái)接觸到限位開(kāi)關(guān)后自動(dòng)停止。手動(dòng)測(cè)量模式可以采用電動(dòng)或手動(dòng)方式提升電纜，當(dāng)達(dá)到預(yù)定高度時(shí)，保持這個(gè)高度不變，按動(dòng)自動(dòng)按鈕，就可以記錄1個(gè)數(shù)據(jù)了。每按動(dòng)一次手動(dòng)，測(cè)斜儀記錄一個(gè)數(shù)據(jù)，當(dāng)記錄夠100個(gè)數(shù)據(jù)或按動(dòng)清零鍵時(shí)，本測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)完成，點(diǎn)位自動(dòng)加1。
用數(shù)據(jù)傳送電纜把連接程控器的數(shù)據(jù)接口和計(jì)算機(jī)的串口；用“點(diǎn)位加”或“點(diǎn)位減”選定點(diǎn)位，每按動(dòng)一次該點(diǎn)位的深度顯示會(huì)增加一個(gè)步進(jìn)，直到查看100個(gè)點(diǎn)，點(diǎn)位自動(dòng)加1。
權(quán)利要求
1.滑動(dòng)式智能測(cè)斜儀，其特征是由接收、數(shù)據(jù)處理控制器，繞線機(jī)，數(shù)據(jù)采集、發(fā)射控制器三部分組成，其中接收、數(shù)據(jù)處理控制器中的測(cè)量控制器通過(guò)控制線與繞線機(jī)中的控制面板相接，繞線機(jī)中的信號(hào)電纜通過(guò)長(zhǎng)度計(jì)量計(jì)與數(shù)據(jù)采集、發(fā)射控制器中的測(cè)量探頭相接，數(shù)據(jù)采集、發(fā)射控制器中的數(shù)據(jù)采集發(fā)射器通過(guò)無(wú)線發(fā)射給接收、數(shù)據(jù)處理控制器中的數(shù)據(jù)無(wú)線接收器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滑動(dòng)式智能測(cè)斜儀，其特征是所述的接收、數(shù)據(jù)處理控制器包括測(cè)量控制器、數(shù)據(jù)無(wú)線接收器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滑動(dòng)式智能測(cè)斜儀，其特征是所述的繞線機(jī)包括控制線、控制面板、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、傳動(dòng)帶、繞線盤、信號(hào)電纜、長(zhǎng)度計(jì)量計(jì)、蓄電池，其中驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)帶與繞線盤相接，信號(hào)電纜繞在繞線盤上，信號(hào)電纜的一頭與長(zhǎng)度計(jì)量計(jì)、測(cè)量探頭串接；信號(hào)電纜的另一頭接數(shù)據(jù)采集發(fā)射器，控制線與驅(qū)動(dòng)電機(jī)相接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滑動(dòng)式智能測(cè)斜儀，其特征是所述的數(shù)據(jù)采集、發(fā)射控制器包括測(cè)量探頭、數(shù)據(jù)采集發(fā)射器，它們間通過(guò)信號(hào)電纜相接。
全文摘要
本發(fā)明是滑動(dòng)式智能測(cè)斜儀，其特征是由接收、數(shù)據(jù)處理控制器，繞線機(jī)，數(shù)據(jù)采集、發(fā)射控制器三部分組成，其中接收、數(shù)據(jù)處理控制器中的測(cè)量控制器通過(guò)控制線與繞線機(jī)中的控制面板相接，繞線機(jī)中的信號(hào)電纜通過(guò)長(zhǎng)度計(jì)量計(jì)與數(shù)據(jù)采集、發(fā)射控制器中的測(cè)量探頭相接，數(shù)據(jù)采集、發(fā)射控制器中的數(shù)據(jù)采集發(fā)射器通過(guò)無(wú)線發(fā)射給接收、數(shù)據(jù)處理控制器中的數(shù)據(jù)無(wú)線接收器。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)具有自動(dòng)實(shí)現(xiàn)探頭提升、定點(diǎn)、測(cè)量、記錄過(guò)程功能；具有節(jié)省人力，提高效率、定位準(zhǔn)確、數(shù)據(jù)穩(wěn)定、精度高、測(cè)量速度快、操作過(guò)程簡(jiǎn)單、信號(hào)電纜無(wú)絞繞、磨損程度低等特點(diǎn)。另外儀器體積小、質(zhì)量輕，可以實(shí)現(xiàn)單人搬運(yùn)、安裝、測(cè)量的目標(biāo)。測(cè)斜監(jiān)測(cè)儀被廣發(fā)應(yīng)用于高邊坡、高填方、深基坑、軟基、地下廠房等巖土工程項(xiàng)目中。
文檔編號(hào)G08C17/02GK1831475SQ20061003948
公開(kāi)日2006年9月13日 申請(qǐng)日期2006年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月13日
發(fā)明者李國(guó)維, 李臨生 申請(qǐng)人:河海大學(xué)