[发明专利]一种自动测斜仪装置及其测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基坑测量技术，尤其涉及一种自动测斜仪装置及其测量方法，属于岩土工程技术领域。

背景技术

随着现在城市高楼、地铁的快速修建，基坑的深度不断增加，再加上很多地基工程的地质条件又非常复杂，因此越来越多的需要对基坑、边坡等水平位移以及地面沉降进行实时监测以方便施工计划的制定。而测斜仪主要是应用在这一领域的装置，它主要是通过伸入到预先钻好的深坑中，利用测斜仪上下两对带弹簧的收缩轮产生的挤压变形导致测斜仪主轴线与铅垂线夹角的变化量，通过公式计算得出基坑中各个点的水平位移量。

目前市场上使用测斜仪装置的方式大致分为升降式和固定式，其中升降式是通过将测斜仪探头伸入预先钻好的基坑中，然后等间距上拉来测量各个节点的水平位移。固定式是在钻基坑的过程中就将测斜仪探头安装在固定的位置进行测量。市面上大部分用的是升降式，近年来随着人力成本的上升，人们提出了一些新的想法意图实现测斜仪装置的自动化测量，如申请号为201610576955.0公布了一种自动化便携式测斜仪，主要是通过绕线盘收放电缆来控制测斜仪探头的升降，然后利用蓝牙模块实现测量数据与终端设备的互相通信，但这种装置不能实现完全的自动化测量，而且蓝牙模块工作起来比较繁琐，稳定性不高；申请号为201610495097.7公布了一种全智能测斜装置及测斜方法，主要是通过高精度无线探头和探头位置姿态自动控制装置相互配合，利用探头内部安装的数据储存模块将测量的数据先存储起来，待探头升到合适位置再利用无线通信将数据传输给地面上的终端设备，但这种装置可操作性不强，没有考虑到实际的基坑管道在安装使用中，底部或多或少的会进入泥沙和水，导致基坑的真实深度要小于预先钻取的深度，因此当测量数据出现偏差时由于无法实时看到数据而不能及时作出调整；还有一些方案是利用安装在探头内的无线通信模块实时将数据传输给地面上的终端设备，但这种方案很容易受到基坑深度和周围环境的影响，进而无法保证测量的精度和准确性。

总而言之，现有的一些改进方案都存在各自的缺陷，无法满足工程师对基坑等相关数据精确度日益提高的要求。现有的测斜仪设备不能完全实现自动化和测量数据无法实时、准确的传输到所需要的终端。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种基坑内采集到的数据通过有线的方式传输到地面并利用无线模块上传到终端设备的自动测斜仪装置及其测量方法。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种自动测斜仪装置，包括测量探头、信号电缆、自动收线模块、控制箱模块、车架、终端设备；信号电缆缠绕在自动收线模块上，信号电缆两端分别与测量探头和控制箱模块相连；自动收线模块和控制箱模块均固定在车架上；控制箱模块控制自动收线模块的运动并向终端设备实时发送测量探头测得的数据；测量探头包括接线密封腔、主探头、连接电缆、电路板密封腔、电路模块，接线密封腔、主探头、电路板密封腔从上往下依次设置，电路模块位于电路板密封腔内，连接电缆的上端与信号电缆在接线密封腔相接，连接电缆的中段穿过主探头，连接电缆的下端与电路模块相接；测量探头通过预先埋设在基坑的塑料管道下放到基坑底部。

电路模块包括控制电路、检测测量探头是否到达基坑底部的加速度传感器、用于测量基坑在每个测量节点的倾角的角度传感器、对测量数据进行处理的STC15F2K60S2单片机。

塑料管道包括若干导管和将导管连接的套管；导管内壁周向均布开有4个用于引导测量探头上下平移的导向槽，导管外壁周向均布设有4个与套管配合的凸台，导向槽正对凸台。

上方的距离地面0.5m深处的套管设置为中段具有光滑内壁结构的连接套管；连接套管的上端内壁和下端内壁均周向均布开有4个凹槽，凹槽与导管外壁的凸台配合；连接套管的光滑内壁的内径与导管的外径相同。

信号电缆为四芯金属丝电缆，其中两根金属丝作为供电线，两根作为信号线；信号电缆在外表面设有若干个区别于信号电缆外皮颜色的数字标签，除了靠近测量探头的两个相邻数字标签的距离比较近之外，其他相邻两个数字标签之间的距离都为0.5m。

自动收线模块包括绕线盘、减速机、伺服电机、基座、斜支架、色标传感器、定滑轮、连接器、连接件；绕线盘、减速机、伺服电机、定滑轮均与基座相对固定，绕线盘内部设有防止信号电缆扭转的360°旋转连接器，伺服电机通过减速机带动绕线盘转动，色标传感器、连接件、斜支架、基座依次相接，连接件上设有圆孔，色标传感器的光源、圆孔、定滑轮依次正对，从而色标传感器的光源发出的光线正好照射在穿过定滑轮的信号电缆的最高处。