一种连续位移变化监测装置和系统制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种连续位移变化监测装置和系统，该装置包括若干个测量节点和柔性万向节，各测量节点均包括刚性连接杆以及刚性连接杆内设置的电路板，各刚性连接杆根据被测断面的型面特点通过柔性万向节串联连接，电路板包括电源管理电路以及分别与电源管理电路相连的CPU电路、AD转换电路、存储电路、通信电路以及实现三维测量的两个角度传感器电路，各角度传感器电路与AD转换电路相连，所述CPU电路分别与AD转换电路、存储电路以及通信电路相连。本实用新型专利技术所述装置能够根据型面特性实现连续位移测量，具有型面定制、角度测量范围大、整体式结构等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种连续位移变化监测装置和系统
本技术涉及岩土工程的安全监测
，特别涉及一种连续位移变化监测装置和系统，用于岩土工程安全监测中如土坝、土石坝、堆石坝、边坡及回填土体等的连续位移变化监测。
技术介绍
在岩土工程安全监测领域，测斜仪是一种非常重要的位移监测仪器，通过测量安装在穿过不稳定土层至下部稳定地层的垂直钻孔内的测斜管轴线和铅垂线之间的夹角变化量，实现岩土工程建筑物的侧向位移监测。目前在岩土工程的监测领域内，该类仪器主要用于观测分层水平位移、深层水平位移、斜向位移和混凝土面板的挠度、不稳定边坡的滑动面的移动情况等。目前的岩土工程安全监测领域采用的测斜仪主要是固定式测斜仪和活动式测斜仪，它们均存在技术局限性。固定式测斜仪是把若干支测斜传感器固定在测斜管的特定部位，进行连续、自动的局部位置的倾斜角变化。由于受空间限制，一根测斜管内的测斜传感器的数量受限制，各测斜传感器之间的间距也较长，以有限的测点来推演整根管线的位移情况，无法实现连续位移变化的测量，误差较大，而且会因为位置关系调整而需要进行零点修正等率定工作，施工工序及安装步骤比较繁琐。带有导向滑动轮的活动式测斜仪在测斜管内能够连续、逐段测出测斜管轴线与铅垂线之间的夹角。通过计算可获得分段的水平位移，经累加计算后获得总的位移量及沿管轴线整个孔深的位移变化情况。其主要缺点是测量过程非常麻烦，基本上无法实现自动化测量。此外，目前常用的测斜仪主要存在的局限性还包括:a.)必须由测斜管确保直线度和导向。b.)只能按直线布置传感器，无法实现曲线型面的位移监测；c.)无法实现真正意义的连续角度、位移变化测量。d.)分段或分散式结构，无法形成整体式结构。
技术实现思路
本技术针对目前的测斜仪存在技术局限性的问题，提供一种新型的连续位移变化监测装置，能够根据型面特性实现连续位移测量，具有型面定制、角度测量范围大、整体式结构等优点。本技术还涉及一种连续位移变化监测系统。本技术的技术方案如下:一种连续位移变化监测装置，其特征在于，包括若干个测量节点和柔性万向节，所述各测量节点均包括刚性连接杆以及刚性连接杆内设置的电路板，所述各刚性连接杆根据被测断面的型面特点通过柔性万向节串联连接，所述电路板包括电源管理电路以及分别与电源管理电路相连的CPU电路、AD转换电路、存储电路、通信电路以及实现三维测量的两个角度传感器电路，所述各角度传感器电路与AD转换电路相连，所述CPU电路分别与AD转换电路、存储电路以及通信电路相连。所述测量节点包括一个父节点以及一个或一个以上的子节点，所述父节点包括刚性连接杆以及刚性连接杆内设置的父节点电路板，所述父节点电路板包括电源管理电路以及分别与电源管理电路相连的CPU电路、AD转换电路、存储电路、通信电路、通道切换电路以及实现三维测量的两个角度传感器电路，所述各角度传感器电路通过通道切换电路与AD转换电路相连，所述CPU电路分别与AD转换电路、存储电路、通道切换电路以及通信电路相连；所述各子节点包括刚性连接杆以及刚性连接杆内设置的子节点电路板，所述各子节点电路板包括相互连接的通道切换电路、电源管理电路以及实现三维测量的两个角度传感器电路。所述柔性万向节为中空波纹管，通过单根通信电缆在各刚性连接杆内通过中空波纹管依次传递且单根通信电缆与各通信电路相连。所述角度传感器电路包括MEMS加速度传感器。所述父节点电路板内还包括电子罗盘芯片，所述电子罗盘芯片分别与CPU电路以及电源管理电路相连。所述刚性连接杆的长度相等，所述各测量节点包括一个父节点和N个子节点，且I ≤ N ≤ 7ο一种连续位移变化监测系统，其特征在于，包括数据采集装置、上位机以及上述的连续位移变化监测装置，所述上位机、数据采集装置和连续位移变化监测装置依次连接。所述上位机与数据采集装置通过RS232通信电缆有线连接或通过蓝牙无线连接，所述数据采集装置与测量节点的通信电路通过RS485通信电缆有线连接。本技术的技术效果如下:本技术涉及的连续位移变化监测装置，包括若干个测量节点和柔性万向节，各测量节点均包括刚性 连接杆以及刚性连接杆内设置的电路板，各刚性连接杆根据被测断面的型面特点通过柔性万向节串联连接。本技术所述的装置可理解为是一种柔性固定式测斜仪，采用的柔性万向节具有较大幅度的角度旋转能力，能充分地匹配被测断面的型面变化的要求，实现型面定制。由于具有型面匹配功能的结构特点，本技术的监测装置所采用的方案突破了现有技术只能测量直线型位移变化的技术限制，各测量节点均设置有两个角度传感器电路实现该测量节点的三维测量，通过逐段测量各测量节点相对于初始安装位置的角度变化值，就可以通过数据处理得到整个被测断面的位移变化规律，在岩土工程安全监测领域内实现不同被测型面的岩土工程建筑物连续的角度或位移变化的自动化监测，避免了现有的测斜仪无法实现连续位移变化的测量以及无法实现曲面型面的位移监测的问题。本技术所述监测装置可以直接放置于已经安装好或待安装的测斜管内，该监测装置和测斜管是相互独立安装施工的部件，无需要求测斜管保持直线度，也不需要依赖测斜管的导向，故本技术的技术打破了必须与测斜管配合使用的工程施工限制，避免了现有的测斜仪安装施工复杂而且需要又测斜管保持直线度和导向的问题。本技术的监测装置的各测量节点通过柔性万向节串联连接，形成整体式结构，通过在测量节点内设置包括实现三维测量的两个角度传感器电路、CPU电路、AD转换电路、存储电路和通信电路等部件的电路板设计，实现连续位移变化的自动化监测。设置测量节点包括一个父节点以及一个或多个的子节点，父节点包括刚性连接杆以及刚性连接杆内设置的父节点电路板，各子节点包括刚性连接杆以及刚性连接杆内设置的子节点电路板，是根据土层/石层/坡层的实际岩土工程环境，将若干个测量节点进行分类分层，各测量节点之间理解为是并列层级关系，各测量节点内的父节点和子节点之间可以理解为是分类层级关系，每个父节点和子节点直接通过自身的电路板中的角度传感器电路得到三维测量角度值，统一发送至自己层级的父节点电路板，由父节点的CPU电路控制数据的获取，由AD转换电路进行数据的模数转换、通过存储电路进行所有数据的存储以及由通信电路向外发送数据，简化了子节点电路板的结构，降低了成本，提高了整体装置的集成度和可靠性。优选设置柔性万向节为中空波纹管，具有较大幅度的角度旋转能力，能够更充分地匹配被测型面的变化要求，通过单根通信电缆在各刚性连接杆内通过中空波纹管依次传递并将单根通信电缆与各通信电路相连，使得整个装置从头至尾始终保持单根通信电缆出线形式，简化了装置的结构，提高了连续位移变化监测的工作效率。优选在父节点电路板内设置电子罗盘芯片，该电子罗盘芯片分别与CPU电路以及电源管理电路相连，电子罗盘芯片理解为是数字指南针，由此对父节点所在位置实现三维定点，实现父节点的地理位置的准确感知，提高父节点连续位移变化监测的准确性，也进一步提高了其相应的子节点的角度和位移变化监测的准确性。此外，电子罗盘芯片还可以理解为是在测量节点内置的修正电路，由于测量节点内的父节点和子节点之间存在确定的方位关系，通过内置该修正电路，可以确保本技术所述装置在各种情况本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连续位移变化监测装置，其特征在于，包括若干个测量节点和柔性万向节，所述各测量节点均包括刚性连接杆以及刚性连接杆内设置的电路板，所述各刚性连接杆根据被测断面的型面特点通过柔性万向节串联连接，所述电路板包括电源管理电路以及分别与电源管理电路相连的CPU电路、AD转换电路、存储电路、通信电路以及实现三维测量的两个角度传感器电路，所述各角度传感器电路与AD转换电路相连，所述CPU电路分别与AD转换电路、存储电路以及通信电路相连。

【技术特征摘要】
1.一种连续位移变化监测装置，其特征在于，包括若干个测量节点和柔性万向节，所述各测量节点均包括刚性连接杆以及刚性连接杆内设置的电路板，所述各刚性连接杆根据被测断面的型面特点通过柔性万向节串联连接，所述电路板包括电源管理电路以及分别与电源管理电路相连的CPU电路、AD转换电路、存储电路、通信电路以及实现三维测量的两个角度传感器电路，所述各角度传感器电路与AD转换电路相连，所述CPU电路分别与AD转换电路、存储电路以及通信电路相连。2.根据权利要求1所述的连续位移变化监测装置，其特征在于，所述测量节点包括一个父节点以及一个或一个以上的子节点，所述父节点包括刚性连接杆以及刚性连接杆内设置的父节点电路板，所述父节点电路板包括电源管理电路以及分别与电源管理电路相连的CPU电路、AD转换电路、存储电路、通信电路、通道切换电路以及实现三维测量的两个角度传感器电路，所述各角度传感器电路通过通道切换电路与AD转换电路相连，所述CPU电路分别与AD转换电路、存储电路、通道切换电路以及通信电路相连；所述各子节点包括刚性连接杆以及刚性连接杆内设置的子节点电路板，所述各子节点电路板包括相互连接的通道切换电路、电源...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛良明，李涛，赵晓林，
申请(专利权)人：基康仪器股份有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11