[发明专利]一种基坑深层水平位移监测用机器人系统及自动监测方法

说明书

本发明提供一种基坑深层水平位移监测用机器人系统及自动监测方法，其中系统包括带齿导轨及电机驱动的机器人，带齿导轨安装在测斜管内导槽内，机器人设有电机、齿轮组合、动态倾角传感器、齿数计数器、数据采集及储存模块、数据传输模块；齿轮组合与带齿导轨相配套，通过电机带动齿轮组合运转，供机器人在测斜管内升降移动，动态倾角传感器记录机器人在不同位置处的角度值；齿数计数器定位和记录机器人上下爬行距离；数据存储在存储模块中；数据传输模块将数据传输至手持移动设备终端；本发明提出的监测系统，实现了无缆线测量，具有便携性；且所有数据采集由测量装置自动完成，减少了人工测量的误差，提高了效率和准确性。

技术领域

本发明涉及测量领域，特别是指一种基坑深层水平位移监测用机器人系统及自动监测方法。

背景技术

在现代基坑工程中，基坑开挖朝着大而深的趋势发展，而基坑深层水平位移是衡量基坑工程安全的重要因素，因此，对深基坑水平位移监测提出了更高要求。

目前国内大多采用传统的人工测量方法，测斜原理是通过倾角传感器测量安装在围护结构或者土体中的测斜管的倾角变化，获得倾角后可以由杆长经过三角函数转换得到横向间距进而经由累加得到位移。

目前市场上的大部分测斜仪主要采用电缆一端和传感器探头相连，另外一端是通过绕线盘和测量仪表相连的结构。电缆主要起到通信、连接的作用。同时，通过电缆上的数字标签，可以确定探头的具体位置。现场测量需要两个人配合操作完成，其中，一个人负责操作仪表进行数据采集，一个人负责向上拉升传感器探头，两个人互相配合，连续逐段测出产生位移后的测斜管轴线与铅垂线的夹角，再分段求出水平位移，最后累加得出总的位移量及沿管轴线整个孔位的变化情况。存在以下缺点：

1.测量过程需要两个人配合操作，无自动测量功能，测量效率低、费时、费力；

2.电缆直径较粗，普遍在10～12mm；内部含多股钢丝绳，电缆笨重，不方便携带；

3.通过目测的方式确定探头的位置，定位误差大，影响测量的准确性。

现有的自动化测斜仪是将测斜管分为若干测量段，在每个测量段上安装倾角传感器，同时测量各段倾角，换算成位移后叠加得到挠度。自动化测斜仪能够较好的解决人工测量存在的问题，但是仪器成本较高，现场仪器用量大，无法得到普遍使用，且仪器安装工作量较大。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提出一种基坑深层水平位移监测用机器人系统及自动监测方法，实现了测量过程自动化，并且提高了测量精度；将数据采集模块集于一个可自动升降的小型测量装置，实现了无缆线测量，具有便携性；且所有数据采集由测量装置自动完成，减少了人工测量的误差，提高了效率和准确性。同时，依靠单个测量装置即可实现所有测点的数据采集，极大降低了成本。

本发明采用如下技术方案：

一种基坑深层水平位移监测用机器人系统，包括：带齿导轨及电机驱动的机器人，所述带齿导轨安装在测斜管内导槽内；所述机器人设有电机、齿轮组合、动态倾角传感器、齿数计数器、数据采集及储存模块、数据传输模块；所述齿轮组合，与带齿导轨相配套，通过电机带动齿轮组合运转，供机器人在测斜管内升降移动，且齿轮组合与机器人通过活动弹簧相连，以适应测斜管曲率；所述动态倾角传感器记录机器人在不同位置处的角度值；所述齿数计数器定位和记录机器人上下爬行距离；角度值和齿数计数保持时间同步，并将数据存储在存储模块中；待机器人爬出测斜管时，数据传输模块自动将角度值、齿数计数及对应时间传输至手持移动设备终端，并可在移动端设备查看监测数据。

具体地，所述带齿导轨共设有四条，两两对称分布于测斜管内，同时齿轮组合设有4个，与带齿导轨一一对应。

具体地，所述带齿导轨底部设置有限位装置，机器人下降至所述测斜管底部时，齿轮组合感应到限位装置时，电机反转，机器人转为向上爬行模式。