一种用于地表沉降监控的铟钢尺自动升降监测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于地表沉降监控的铟钢尺自动升降监测装置及方法，装置包括：ZigBee遥控器、单片机控制盒、测孔保护装置、自动升降装置、改进的铟钢条码尺。方法包括：1通过ZigBee遥控器实现一定距离内发送指令给单片机控制盒，控制测孔保护装置和自动升降装置；2单片机控制盒发出指令，测孔保护装置打开；3单片机控制盒发出指令，启动铟钢尺自动升降装置，铟钢尺上升；4结束测量时铟钢尺自动下降收缩，平时单片机控制盒、铟钢尺升降装置收缩在测孔保护装置内，并以非常低的功率进行待机。本装置实现了通过便携式ZigBee遥控器远程遥控自动架立铟钢尺，该装置简单、便捷，可用于隧道施工时地表沉降监测，极大节省人工立铟钢尺的费用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及监控量测领域，特别涉及一种用于地表沉降监控的铟钢尺自动升降监测装置及方法。
技术介绍
在修建隧道过程中，新奥法NATM是现在主流的施工方法，其原理是：修建隧道时充分利用围岩的自承能力和开挖面的空间约束作用，采用以锚杆和喷射混凝土为主要支护手段，及时对围岩进行加固，约束围岩的松弛和变形，并通过对围岩和支护结构的监控、测量来指导地下工程的设计与施工。因此，我们可以认为隧道施工监控量测是新奥法施工的眼睛，是新奥法现场量测的主要内容，其不但可以为隧道的动态设计和信息化施工提供可靠依据，也能够预见事故和险情，以便及时采取措施，防患于未然。地表沉降情况的监控量测是新奥法在城市中修建地铁的过程中的主要部分，地表沉降监控量测的主要方法是：在地铁线路上方的道路上一定范围内，沿隧道的轴向和断面方向布以一定数量的监控量测点。监控量测点是用水钻等机械设备在路面上钻取一个穿过道路面层、基层、垫层的圆形孔洞，然后在洞内放入锚固在原状土中一定长度的钢筋且钢筋与孔洞圆心同轴。施工过程中，地表的沉降必然引起路面下原状土的沉降，而原状土的沉降必然引起锚固在其中的钢筋顶部沉降，原状土与锚固的钢筋相对位移为零。监控量测过程时，将铟钢尺竖直立于钢筋顶部，用电子水准仪对铟钢尺读数，换算出钢筋顶部高程，后与之前监控量测所得高程作对比得出地表沉降值。与其他隧道不同，地铁隧道施工地表沉降监控量测有其自身特点：地铁隧道里程长，标段多，尤其对于城市中浅埋暗挖法而言，单个标段监控量测点多，监控量测工作量庞大，而监控量测工作是一项相对简单，而重复性较强的工作，花费大量的重复的人力用于铟钢尺竖立供电子水准仪读数，其人力物力的耗费极其庞大。同时近年来，ZigBee无线控制技术、单片机技术、机械驱动技术、阻尼减振技术等取得了较快速的发展，在其各自领域均取得了喜人的成绩，但是在监控量测领域方面上述技术应用程度不高、范围不广，把上述各个领域的技术融合并共同来并服务于监控量测领域的实例也是非常少的。
技术实现思路
针对上述
技术介绍
存在的不足和缺陷，本专利技术提供用于地表沉降监控的铟钢尺自动升降监测装置和监控量测方法。更具体的涉及ZigBee无线控制技术、单片机控制技术、机械驱动技术、阻尼减振技术，同时还涉及一种与之配套相适宜的监控量测方法，特别适用于对地表沉降敏感、监控量测精度较高、自动化程度要求高的工程：城市地铁隧道施工中地表沉降监控量测。本专利技术目的是通过以下技术方案来实现的：一种用于地表沉降监控的铟钢尺自动升降监测装置，包括：测点保护装置、单片机控制盒、铟钢尺升降装置及遥控器；所述的测点保护装置包括护壁钢筒和护盖；护盖设置在护壁钢筒顶部；所述的单片机控制盒设置在护壁钢筒内壁上部；所述的铟钢尺升降装置设置在护壁钢筒内部，包括自动升降装置、金属框架和铟钢尺；自动升降装置与上部的金属框架连接，铟钢尺通过上方悬绳和下方阻尼器与金属框架上下端连接；所述的自动升降装置设置在支承台上，支承台设置在锚固钢筋上；所述的遥控器控制单片机控制盒驱动护盖的开合和自动升降装置的升降。作为本专利技术的进一步改进，使用时，所述的监测装置设置在监控量测孔内，监控量测孔为钻透道路的面层、基层和垫层的孔；护壁钢筒固定在监控量测孔的内壁，护壁钢筒与监控量测孔内壁的间隙用水泥砂浆灌满，护盖上部与道路路面平齐；锚固钢筋与原状土样用混凝土锚固至少50cm，且露出原状土的上部与支承台螺纹连接。作为本专利技术的进一步改进，所述的自动升降装置包括自动升降装置保护盒、折叠式升降器、传动皮带和升降驱动马达，折叠式升降器和升降驱动马达固定在自动升降装置保护盒上，传动皮带连接折叠式升降器和升降驱动马达，自动升降装置保护盒与支承台连接，折叠式升降器与金属框架连接；遥控器控制单片机控制盒驱动升降驱动马达转动。作为本专利技术的进一步改进，所述的铟钢尺升降装置和自动升降装置之间设置有齿轮，齿轮上部与金属框架通过轴承相连，齿轮下部通过螺栓固定在自动升降装置上部；金属框架上的转向马达通过其轴端的小齿轮与齿轮啮合；遥控器控制单片机控制盒驱动转向马达转动。作为本专利技术的进一步改进，所述的单片机控制盒包括单片机、电源、天线、护盖旋转马达和信号接收模块，信号接收模块通过天线与遥控器无线连接，护盖通过单片机控制盒内的护盖旋转马达与单片机控制盒相连，遥控器通过单片机驱动控制护盖旋转马达转动，进而实现护盖的开合。作为本专利技术的进一步改进，所述的金属框架上下部均为略大于铟钢尺宽度的圆形盖，用于与铟钢尺(7)连接的金属环。作为本专利技术的进一步改进，所述的铟钢尺上、下部分别设有金属环，上部金属环旁边安装有设有水准器。作为本专利技术的进一步改进，所述的金属卡头支承台的卡头处设置有螺纹可与锚固钢筋上的螺纹旋转咬合。作为本专利技术的进一步改进，所述的遥控器为ZigBee遥控器。一种基于所述的用于地表沉降监控的铟钢尺自动升降监测装置的监测方法，包括以下步骤：1)通过遥控器发出控制指令给单片机控制盒并由其信号接收模块接收指令；2)单片机控制盒收到遥控器的指令，解码后发出指令控制护盖旋转马达工作，进而使护盖转动，监控量测点的护盖打开；3)单片机控制盒发出指令控制升降驱动马达工作，使自动升降装置带动铟钢尺上升至最高位置，然后用与铟钢尺配套的电子水准仪读取该测点读数；若尺面朝向不利于读数，则用遥控器再发出指令控制转向马达工作，调整铟钢尺尺面方向；4)读数完毕后，用遥控器发出控制指令给单片机控制盒控制升降驱动马达工作，自动升降装置下降，下降完成后控制护盖旋转马达关闭护盖；5)用遥控器发出控制指令控制下一个测点的地表沉降监控量测装置工作，重复步骤1)～4)过程。相对于现有技术，本专利技术具有以下优点：该装置通过单片机控制盒收到遥控器的指令，解码后发出指令控制护盖旋转马达工作，让护盖转动，监控量测点护盖打开。单片机控制盒发出指令控制升降驱动马达工作，让自动升降装置带动铟钢尺上升至最高位置，后监控量测人员用与铟钢尺配套的电子水准仪读取该测点读数。读数完毕后，监控量测人员用遥控器发出控制指令给单片机控制盒控制升降驱动马达工作，收缩自动升降装置，收缩完成后控制护盖旋转马达关闭护盖。本装置实现了通过便携式遥控器远程遥控自动架立铟钢尺，该装置简单、便捷，可用于隧道施工时地表沉降监测，极大节省人工立铟钢尺的费用。能解决监控量测技术人员过多而造成的较高的人力成本问题；能解决受自动化水平低而导致的监控量测频率低的问题；能解决监控量测精准度受技术员立尺垂直度等影响大等问题。采用本专利技术能够大大提高监测的自动化水平，提高监控量测频率及时反馈监测数据指导动态设计和施工方案，大大降低人力成本，节约资金。进一步，金属框架做了有利于铟钢尺安装和拆卸的设计，外型上充分节约孔内空间将上部做成略大于铟钢尺宽度的圆形盖子，且设有金属环便于与铟钢尺连接。进一步，转向马达通过其轴端的小齿轮绕齿轮转动，从而带动金属框架、铟钢尺转动。当铟钢尺上升到路面以上，但是背对或呈现对读数不利的视角时，改变铟钢尺朝向，让读数正常进行。进一步，护壁钢筒固定在监控量测孔内壁，用于防护监控量测点的侧壁变形对监控量测孔内部的监控量测装置产生破坏，护盖盖在监控测量孔孔口，用于防护监控测量点不被来往的车辆和行人破坏，护盖和护壁钢筒通过单片机控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于地表沉降监控的铟钢尺自动升降监测装置，其特征在于，包括：测点保护装置(20)、单片机控制盒(11)、铟钢尺升降装置(21)及遥控器(12)；所述的测点保护装置(20)包括护壁钢筒(10)和护盖(9)；护盖(9)设置在护壁钢筒(10)顶部；所述的单片机控制盒(11)设置在护壁钢筒(10)内壁上部；所述的铟钢尺升降装置(21)设置在护壁钢筒(10)内部，包括自动升降装置(4)、金属框架(5)和铟钢尺(7)；自动升降装置(4)与上部的金属框架(5)连接，铟钢尺(7)通过上方悬绳(8)和下方阻尼器(6)与金属框架(5)上下端连接；所述的自动升降装置(4)设置在支承台(2)上，支承台(2)设置在锚固钢筋(1)上；所述的遥控器(12)控制单片机控制盒(11)驱动护盖(9)的开合和自动升降装置(4)的升降。

【技术特征摘要】
1.一种用于地表沉降监控的铟钢尺自动升降监测装置，其特征在于，包括：测点保护装置(20)、单片机控制盒(11)、铟钢尺升降装置(21)及遥控器(12)；所述的测点保护装置(20)包括护壁钢筒(10)和护盖(9)；护盖(9)设置在护壁钢筒(10)顶部；所述的单片机控制盒(11)设置在护壁钢筒(10)内壁上部；所述的铟钢尺升降装置(21)设置在护壁钢筒(10)内部，包括自动升降装置(4)、金属框架(5)和铟钢尺(7)；自动升降装置(4)与上部的金属框架(5)连接，铟钢尺(7)通过上方悬绳(8)和下方阻尼器(6)与金属框架(5)上下端连接；所述的自动升降装置(4)设置在支承台(2)上，支承台(2)设置在锚固钢筋(1)上；所述的遥控器(12)控制单片机控制盒(11)驱动护盖(9)的开合和自动升降装置(4)的升降。2.根据权利要求1所述的一种用于地表沉降监控的铟钢尺自动升降监测装置，其特征在于，使用时，所述的监测装置设置在监控量测孔内，监控量测孔为钻透道路的面层、基层和垫层的孔；护壁钢筒(10)固定在监控量测孔的内壁，护壁钢筒(10)与监控量测孔内壁的间隙用水泥砂浆灌满，护盖(9)上部与道路路面平齐；锚固钢筋(1)与原状土样用混凝土锚固至少50cm，且露出原状土的上部与支承台(2)螺纹连接。3.根据权利要求1所述的一种用于地表沉降监控的铟钢尺自动升降监测装置，其特征在于，所述的自动升降装置(4)包括自动升降装置保护盒(23)、折叠式升降器(3)、传动皮带(19)和升降驱动马达(22)，折叠式升降器(3)和升降驱动马达(22)固定在自动升降装置保护盒(23)上，传动皮带(19)连接折叠式升降器(3)和升降驱动马达(22)，自动升降装置保护盒(23)与支承台(2)连接，折叠式升降器(3)与金属框架(5)连接；遥控器(12)控制单片机控制盒(11)驱动升降驱动马达(22)转动。4.根据权利要求1或3所述的一种用于地表沉降监控的铟钢尺自动升降监测装置，其特征在于，所述的铟钢尺升降装置(21)和自动升降装置(4)之间设置有齿轮(17)，齿轮(17)上部与金属框架(5)通过轴承相连，齿轮(17)下部通过螺栓固定在自动升降装置(4)上部；金属框架(5)上的转向马达(18)通过其轴端的小齿轮与齿轮(17)啮合；...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵珠山，郑钦文，乔汝佳，刘涛，王明卿，张林涛，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61