[实用新型]一种固定式智能测斜仪及系统

说明书

本实用新型为一种固定式智能测斜仪及系统，该测斜仪包括圆柱形腔体，在圆柱形腔体内的上、中、下位置均布置有一个微机电倾角传感器，位于中部的微机电倾角传感器附近设有有源射频识别数据传输模块、电源模块和微控制单元模块，有源射频识别数据传输模块、电源模块和微控制单元模块集成在一个IC电路板上，三个微机电倾角传感器均与微控制单元模块连接，位于上、下位置的两个微机电倾角传感器均通过中轴线线缆连接微控制单元模块，电源模块为整个测斜仪供电；所述微控制单元模块通过有源射频识别数据传输模块与外部的数据采集端连接。该测斜仪简化监测系统的布设，增强了其易用性，提高地下空间工程结构倾斜及水平位移状态变化监测的精度。

技术领域

本实用新型属于工程安全监测领域，具体涉及一种固定式智能测斜仪及系统。

背景技术

随着现代化建设的进一步深入，我国正逐步加大力度进行基础工程建设，包括大量交通工程、水利水电工程、矿山矿井工程等在内的基础设施。在这些工程的建设过程中，不可避免地要对地下空间进行改造利用，例如隧道、基坑、山体边坡等的开挖。因此为了确保施工过程的顺利开展，以及保障现场人员生命财产的安全，需要对地下工程涉及到的工程结构和地质岩土环境进行必要的稳定性安全监测。

测斜仪是一种测定地下空间水平位移的原位监测仪器，它是目前应用于水利水电、交通建设、基坑开挖等岩土工程深部位移最主要的监测手段。目前深部测斜仪的主要使用方式包括人工提拉式和自动化固定式。自动化固定式测斜仪方案选择将多个测斜仪埋置在测斜管中，通过线缆将数据传输至地面数采模块再上传至远程服务器，但是，由于固定式测斜仪采用与人工测斜仪相同的结构尺寸设计，主要为一根长约1m，直径约27-30mm的杆件，内置一个伺服式或振弦式倾角传感器，测量数据通过与测斜仪连接的线缆传输至数据解调存储设备(如图5所示)。缺点在于一是仅利用一个倾角传感器的监测数据代表跨度1m距离的变形，存在一定主观误差；二是整个设备冗杂繁重，即不利于移动使用，也不利于固定安装，且测斜杆的体积和质量以及线缆的复杂性限制了测斜仪布设的数量，不仅降低了深部监测的连贯性，也加剧了设备布设和重置维修的困难。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型拟解决的技术问题是，提供一种固定式智能测斜仪、系统和实施方法。该测斜仪中引入射频识别无线数据传输技术和微机电(MEMS)倾角传感器技术，突破了工程施工环境和人工测斜的约束，简化监测系统的布设，增强了测斜仪的易用性，提高地下空间工程结构倾斜及水平位移状态变化监测的精度，有助于工程人员及时把握监测对象的稳定性和安全性，进一步指导地下工程有序合理的开展。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种固定式智能测斜仪，包括圆柱形腔体，其特征在于，在圆柱形腔体内的上、中、下位置均布置有一个微机电倾角传感器，位于中部的微机电倾角传感器附近设有有源射频识别数据传输模块、电源模块和微控制单元模块，有源射频识别数据传输模块、电源模块和微控制单元模块集成在一个IC电路板上，三个微机电倾角传感器均与微控制单元模块连接，位于上、下位置的两个微机电倾角传感器均通过中轴线线缆连接微控制单元模块，电源模块为整个测斜仪供电；所述微控制单元模块通过有源射频识别数据传输模块与外部的数据采集端连接；

微控制单元模块能进行电源模块功耗管理、接受处理远程控制指令、激活和休眠IC电路板、采集三个微机电倾角传感器的监测数据。

上述的固定式智能测斜仪，智能测斜仪的监测原理过程是：根据腔体的倾斜状态，三块微机电倾角传感器分别获得不同部位的倾角值θ₁、θ₂、θ₃，取三者的平均值作为该智能测斜仪的倾斜角θ：

θ＝(θ₁+θ₂+θ₃)/3

则单个智能测斜仪测得的水平位移值S为：

S＝L×sinθ,