一種深基坑變形無線測試裝置及測試系統的制作方法

一種深基坑變形無線測試裝置及測試系統的制作方法
【專利摘要】一種深基坑變形無線測試裝置及測試系統，包括：多個采集所述基坑的坑壁的傾角信息的巖土變形感知傳感器，其由上至下間隔設置在基坑的坑壁上；至少一接收所述巖土變形感知傳感器采集的所述基坑的坑壁的傾角信息的信息采集終端，所述信息采集終端與所述多個巖土變形感知傳感器無線連接。本實用新型通過巖土變形感知傳感器檢測坑壁的傾角信息再進行計算得出坑壁的傾斜或水平變形位移，依靠精確的電子儀器的測量代替了人工測量，實現了方便快捷的高精度深基坑變形檢測，并且在需要時還能夠保證實時監控，及時預警。
【專利說明】一種深基坑變形無線測試裝置及測試系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及巖土工程，尤其涉及一種深基坑變形無線測試裝置及測試系統。【背景技術】
[0002]在很多工業工程、城市建設中，都需要挖設深基坑，以方便建立地基，但是基坑的坑壁容易坍方滑塌，需要對基坑坑壁的變形進行監控。在現有技術中，一般采用經緯儀進行水平位移的觀測和采用測斜儀進行深孔位移監測；水平位移觀測較常用的方法有視準線法，通過在兩端設置基準點，建立一條基準線，直接用鋼尺讀出每個點的偏移量；但該方法對通視條件要求比較高；其它的還有小角度法，極坐標法等等；深孔位移監測，需要在基坑外側一定距離進行垂直鉆孔，在孔內進行監測，成本較高，也要求有一定的場地條件。但是這些方法都有以下通用的問題，就是需要人工操作，費時費力，精度也難以保證，而且這些測試裝置很容易損壞，難以保護，每一次測量都需要提前進行各種準備工作，同時這些方法難以實現實時的監控。
實用新型內容
[0003]本實用新型要解決的技術問題在于克服上述現有技術存在的不足，而提出一種深基坑變形無線測試裝置及測試系統，以方便快捷的實現高精度的深基坑變形檢測，并在需要時實現實時監測。
[0004]為解決上述技術問題，本實用新型提出一種深基坑變形無線測試裝置，其包括:多個采集所述基坑的坑壁的傾角信息的巖土變形感知傳感器，其由上至下間隔設置在基坑的坑壁上；至少一接收所述巖土變形感知傳感器采集的所述基坑的坑壁的傾角信息的信息采集終端，所述信息采集終端與所述多個巖土變形感知傳感器無線連接。
[0005]本實用新型還提供一種深基坑變形測試系統，所述深基坑變形測試系統包括至少一上述的深基坑變形無線測試裝置，所述深基坑變形無線測試系統還包括:數據處理終端，其通過無線連接所述至少一信息采集終端，接收所述信息采集終端的傾角信息，并獲得所述基坑的變形信息。
[0006]優選地，巖土變形感知傳感器包括:傾角傳感芯片，用以產生傾斜數據的模擬信號；信號轉換模塊，連接所述傾角傳感芯片，用以將所述傾角傳感芯片的傾斜數據的模擬信號轉換成數字信號；處理器，所述處理器連接所述信號轉換模塊，用以接收處理所述信號轉換模塊轉換成的數字信號，對接收到的所述數字信號進行處理，所述處理器包括處理器本體和時鐘單元；數據傳輸模塊，所述數據傳輸模塊連接所述處理器，用以從處理器中接收處理過的數字信號并將所述數字信號傳輸給外界；電池，所述電池用以給所述傾角傳感芯片、信號轉換模塊、處理器和數據傳輸模塊提供電力；其中，所述處理器包括處理器本體和時鐘單元，所述時鐘單元由所述電池持續供電，所述時鐘單元控制所述電池以設定時間間隔交替開啟或關閉對所述傾角傳感芯片、信號轉換模塊、處理器本體和數據傳輸模塊的電力供應。[0007]優選地，深基坑變形測試系統還包括報警器，所述數據處理終端在所述變形信息滿足預設條件時，發出警報信號給所述報警器，使其報警。
[0008]優選地，坑壁上設有多個固定柱，所述巖土變形感知傳感器通過固定柱固定在所述基坑的坑壁上，位于同一基坑中的所述多個固定柱在豎直方向排成至少一條直線。
[0009]與現有技術相比，本實用新型的有益效果包括:本實用新型通過巖土變形感知傳感器檢測坑壁的傾角信息再進行計算得出坑壁的變形位移，依靠精確的電子儀器的測量代替了人工測量，同時測試傳感器體積小且無需任何線纜工作，安裝便捷不易損害，適合野外工作環境，實現了方便快捷的高精度深基坑變形檢測，并且在需要時還能夠保證實時監控。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本實用新型實施例的深基坑變形測試系統的工作原理圖。
[0011]圖2為本實用新型實施例的巖土變形感知傳感器的結構示意圖。
[0012]圖3為本實用新型實施例的深基坑變形無線測試方法的流程圖。
[0013]圖4為本實用新型實施例的變性信息的計算原理圖。
[0014]【專利附圖】

【附圖說明】:巖土變形感知傳感器1、信息采集終端2、數據處理終端3、基坑4、坑壁41和固定柱42。
【具體實施方式】
[0015]為了進一步說明本實用新型的原理和結構，現結合附圖對本實用新型的優選實施例進行詳細說明。
[0016]請參閱圖1和圖2，本實用新型提供了一種深基坑變形測試系統，所述深基坑變形測試系統包括至少一深基坑變形無線測試裝置和數據處理終端3，深基坑變形無線測試裝置包括多個巖土變形感知傳感器1、至少一信息采集終端2和報警器4。
[0017]巖土變形感知傳感器1，多個巖土變形感知傳感器I其由上至下間隔設置在基坑4的坑壁41上，用以采集所述基坑4的坑壁41的傾角信息。在輸出數據的過程中，巖土變形感知傳感器I可以附帶各自的獨立編號信息，以方便多個巖土變形感知傳感器I之間的區另O。在本實施例中，所述巖土變形感知傳感器I的設置間距具體根據巖土層的實際狀況而定。間距的長短會影響精度，間距越短精度越高，但間距短會導致成本提高，所以可以根據巖土層的情況在容易變形的位置多設置巖土變形感知傳感器1，在其它位置少設置。在其它實施例中，根據對精度需要的不同，可以采用不同的間距設置，例如0.5m、3m或5m等等。在本實施例中，所述坑壁41上設有多個固定柱42，所述巖土變形感知傳感器I通過固定柱42固定在所述基坑4的坑壁41上,位于同一基坑4中的所述多個固定柱42在豎直方向排成至少一條直線。巖土變形感知傳感器I設置在坑壁41上的方式可以有很多種，例如通過螺釘釘入坑壁41或者直接在坑壁4挖坑將巖土變形感知傳感器I埋入等等。并且巖土變形感知傳感器I的數量可以隨著開挖進度而增加，只需要在新挖出的坑壁41上繼續安裝巖土變形感知傳感器I即可。當使用完畢之后還可以將巖土變形感知傳感器I拆下重復使用，加上巖土變形感知傳感器I的造價低廉，可以相當程度上節約成本。
[0018]在本實施例中，巖土變形感知傳感器I包括信號轉換模塊11、處理器12、數據傳輸模塊13、傾角傳感芯片14和電池15。[0019]傾角傳感芯片14，用以產生傾斜數據的模擬信號。
[0020]信號轉換模塊11，連接所述傾角傳感芯片14，用以將所述傾角傳感芯片14的傾斜數據的模擬信號轉換成數字信號。傾角傳感芯片14檢測得到的傾斜數據信號為模擬信號，處理器無法識別，所以需要將模擬信號轉換成數字信號。在本實施例中，信號轉換模塊11為16位ADC數模轉換器，在其它實施例中，信號轉換模塊11可以根據需要采用其它位數的數模轉換器，例如32位或者24位等等。
[0021]處理器12，連接所述信號轉換模塊11，用以接收處理所述信號轉換模塊11轉換成的數字信號，對接收到的所述數字信號進行處理，所述處理器12包括處理器本體(未圖示)和時鐘單元(未圖示)。處理器12的作用是將轉換后的數字信號進行處理以方便數據傳輸模塊13向外界傳輸。在本實施例中，處理器12使用的是單片機，在其它實施例中，可以根據處理數據的需要或者其它需要采用其它類型的處理器12。所述時鐘單元由所述電池15持續供電，所述時鐘單元控制所述電池15以設定時間間隔交替開啟或關閉對所述傾角傳感芯片14、信號轉換模塊11、處理器本體和數據傳輸模塊13的電力供應。當采用定期檢測的方式時，由于巖土變形感知傳感器I的工作很多時候是不需要整天不間斷進行的，所以通過時鐘單元按時啟動巖土變形感知傳感器I來進行測量、接收指令或者向外界傳送數據等操作，在操作完畢之后關閉巖土變形感知傳感器1，這樣可以有效的減少巖土變形感知傳感器I的電力消耗，這樣就能通過電池15來滿足巖土變形感知傳感器I的長時間工作。
[0022]數據傳輸模塊13，連接所述處理器12，用以從處理器12中接收處理過的數字信號并將所述數字信號傳輸給外界。數據傳輸模塊13可以是無線的傳輸模塊也可以是有線的模塊，在本實施例中，數據傳輸模塊13采用無線模式將巖土變形感知傳感器I的所述基坑4的坑壁41的傾角信息傳輸給信息采集終端2。
[0023]電池15，用以給所述傾角傳感芯片14、信號轉換模塊11、處理器12和數據傳輸模塊13提供電力。其中，所述時鐘單元由所述電池15持續供電，所述時鐘單元控制所述電池15以設定時間間隔交替開啟或關閉對所述傾角傳感芯片15、信號轉換模塊11、處理器本體和數據傳輸模塊13的電力供應。在其它實施例中，需要實時測量時，也可以采用外接電源線的方式供電，以便進行實時測量。
[0024]信息采集終端2，與所述多個巖土變形感知傳感器I通過無線連接，用以接收所述巖土變形感知傳感器I采集的所述基坑4的坑壁41的傾角信息。信息采集終端2的作用是將多個巖土變形感知傳感器I采集到的信息進行匯總，操作人員在需要時可以直接通過儀器連接信息采集終端2提取信息再進行計算得出基坑4的水平位移的情況。當設置數據處理終端3時，多個信息采集終端2可以將匯總的基坑4的傾角信息通過有線或者無線的方式傳遞給數據處理終端3，在數據處理終端3處進行統一的處理和計算。
[0025]數據處理終端3，通過無線連接所述至少一信息采集終端2，用以接收所述信息采集終端2的傾角信息，并獲得所述基坑4的變形信息。由于數據處理終端3接收了多個信息采集終端2的傾角信息，工作人員可以在數據處理終端3處實時監控多個基坑4的變形信息。
[0026]報警器4，數據處理終端3在所述變形信息滿足預設條件時，發出警報信號給所述報警器4，使其報警。預設條件可以是基坑4的坑壁的水平位移的量，也可以根據需要采用其它數值。[0027]請參閱圖3，本實用新型還提供了一種深基坑變形無線測試方法，包括:
[0028]步驟a:將多個巖土變形感知傳感器由上至下間隔設置在基坑的坑壁上。在本實施例中，所述巖土變形感知傳感器I等間隔的設置，所述等間隔的間距為lnT2m。
[0029]步驟b:定期或實時通過所述多個巖土變形感知傳感器測量并采用無線方式輸出所述基坑的坑壁的傾角信息。定期還是實時可以根據需要的同步進行切換，只需要相應的針對上文所述的時鐘單元進行設定即可。在輸出信息時，可以附帶巖土變形感知傳感器各自獨立的編號信息，以方便區別。
[0030]步驟bl:接收所述多個巖土變形感知傳感器輸出的基坑的坑壁的傾角信息，并匯總輸出。該步驟的作用是將同一基坑內的多個巖土變形感知傳感器采集的數據進行匯總，方便統一處理。在本實施例中，傳輸方式可以采用有線和無線兩種，根據需要操作人員可以自行選擇。無線方式可以采用GPRS的方式，這樣可以實現遠程監控。根據需要的不同也可以不進行步驟bl的中轉，而直接將數據發送到數據處理終端3。
[0031]步驟c:通過各所述巖土變形感知傳感器的傾角信息獲得所述基坑的變形信息。請參閱圖4，圖中為兩巖土變形感知傳感器I之間的變形示意，a邊為坑壁41原來的位置，b邊為坑壁41發生變形之后的位置，Θ為坑壁41變形之后產生的傾角，由于a邊的長度為一開始設置巖土變形感知傳感器I設置的間距即圖1中的L1、L2或L3等等，所以為已知的數值，Θ為巖土變形感知傳感器可以測出的數值，因此通過簡單的三角函數既可以得到c邊的長度即該兩巖土變形感知傳感器I之間的坑壁41產生的水平位移的距離，在將多個巖土變形感知傳感器I之間通過該方式算出的水平位移進行加減即可得到整個坑壁的水平位移。
[0032]步驟d:通過基坑的變形信息獲得基坑的坑壁的變形曲線。該步驟的目的是為了可以更加直觀的了解整個基坑的坑壁的變形狀況。根據實際需要也可以不繪制變形曲線，直接根據變形信息來進行判斷。
[0033]步驟e:當變形信息滿足預設條件時，發出警報。在本實施例中，報警可以采用聲音報警，光信號報警或者兩者結合等方式。
[0034]下面以本實施例為例詳細說明本實用新型的工作原理。
[0035]當實時監測時，多個巖土變形感知傳感器I將坑壁41的傾角信息實時傳輸給信息采集終端2，多個信息采集終端2再傳輸給數據處理終端3，數據處理終端3接收數據并進行計算，操作人員只需要在數據處理終端3處即可得知各個基坑4的變形信息。
[0036]當定期監測時，巖土變形感知傳感器I內的時鐘單元控制所述電池15以設定時間間隔交替開啟或關閉對所述傾角傳感芯片15、信號轉換模塊11、處理器本體和數據傳輸模塊13的電力供應,開啟時檢測基坑4的坑壁41的傾角信息，完成之后關閉，后續一樣是將傾角信息傳遞給信息采集終端2。
[0037]由于采用無線通訊的數據傳輸方式，不需要設置線纜更加適合基坑周邊的狀況。
[0038]綜上所述，本實用新型通過巖土變形感知傳感器檢測坑壁的傾角信息再進行計算得出坑壁的變形位移，依靠精確的電子儀器的測量代替了人工測量，同時測試傳感器體積小且無需任何線纜工作，安裝便捷不易損害，適合野外工作環境，實現了方便快捷的高精度深基坑變形檢測，并且在需要時還能夠保證實時監控。
[0039]以上所述僅為本實用新型的較佳可行實施例，并非限制本實用新型的保護范圍。凡是利用本實用新型說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的【技術領域】，均同理包括在本實用新型的專利保護范圍內。
【權利要求】
1.一種深基坑變形無線測試裝置，其特征在于，包括: 多個采集所述基坑的坑壁的傾角信息的巖土變形感知傳感器，其由上至下間隔設置在基坑的坑壁上； 至少一接收所述巖土變形感知傳感器采集的所述基坑的坑壁的傾角信息的信息采集終端，所述信息采集終端與所述多個巖土變形感知傳感器無線連接。
2.一種深基坑變形無線測試系統，其特征在于，包括至少一如權利要求1中所述的深基坑變形無線測試裝置，所述深基坑變形無線測試系統還包括:數據處理終端，其通過無線連接所述至少一信息采集終端，接收所述信息采集終端的傾角信息，并獲得所述基坑的變形信息。
3.根據權利要求2所述的深基坑變形無線測試系統，其特征在于，所述巖土變形感知傳感器包括: 傾角傳感芯片，用以產生傾斜數據的模擬信號； 信號轉換模塊，連接所述傾角傳感芯片，用以將所述傾角傳感芯片的傾斜數據的模擬信號轉換成數字信號； 處理器，所述處理器連接所述信號轉換模塊，用以接收處理所述信號轉換模塊轉換成的數字信號，對接收到的所述數字信號進行處理； 數據傳輸模塊，所述數據傳輸模塊連接所述處理器，用以從處理器中接收處理過的數字信號并將所述數字信號傳輸給外界； 電池，所述電池用以給所述傾角傳感芯片、信號轉換模塊、處理器和數據傳輸模塊提供電力； 其中，所述處理器包括處理器本體和時鐘單元，所述時鐘單元由所述電池持續供電，所述時鐘單元控制所述電池以設定時間間隔交替開啟或關閉對所述傾角傳感芯片、信號轉換模塊、處理器本體和數據傳輸模塊的電力供應。
4.根據權利要求2所述的深基坑變形無線測試系統，其特征在于，所述深基坑變形測試系統還包括報警器，所述數據處理終端在所述變形信息滿足預設條件時，發出警報信號給所述報警器，使其報警。
5.根據權利要求2所述的深基坑變形無線測試系統，其特征在于，所述坑壁上設有多個固定柱，所述巖土變形感知傳感器通過所述固定柱固定在所述基坑的坑壁上，位于同一基坑中的多個固定柱在豎直方向排成至少一條直線。
【文檔編號】G08C17/02GK203759859SQ201420151709
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年3月31日 優先權日:2014年3月31日
【發明者】王建松, 劉慶元, 廖小平, 朱本珍, 高和斌, 黃波, 熊晉, 李龍飛, 邵國強, 聶彪, 潘孝城 申請人:中鐵西北科學研究院有限公司深圳南方分院