用于深层测斜的具有数据采集与控制功能的测斜系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于深层测斜的具有数据采集与控制功能的测斜系统及其测斜方法，该测斜系统包括测斜管、牵引电机、自动化测斜采集器以及自动化测斜控制器，所述自动化测斜采集器中的测斜传感器通过所述牵引电机牵引在所述测斜管中做往复运动，且在运动至指定测斜点时采集测斜数据，所述测斜系统的所述自动化测斜采集器在所述自动化测斜控制器的控制下与其协同工作，通过所述自动化测斜采集器的无线模块和自动化测斜控制器的无线模块之间实现无线数据同步，本发明专利技术的测斜系统及方法用于对土体深层进行测斜监测，其具有符合测斜规范测点分布要求，测量频率高、无需人工干预的、成本低、低功耗、测量效率及精度高等优势。

【技术实现步骤摘要】
用于深层测斜的具有数据采集与控制功能的测斜系统
本专利技术涉及土体深层水平位移测量的变形监测领域，具体涉及一种用于深层测斜的具有自动化数据采集与控制功能的测斜系统及其测斜方法。
技术介绍
测斜仪是一种用于测量钻孔、基坑、地基基础、墙体和坝体坡等工程构筑物的顶角、方位角的仪器；测斜管的安装埋设工作，是测斜仪的前期重要组成部分，测斜管的主要作用是倾斜观测；深层土体测斜监测是建筑深基坑施工监测的重要组成部分，通过测斜监测可以了解深层土体的变形大小和运动趋势。目前，常规的土体测斜监测仪主要分为固定式测斜仪和便携式测斜仪。固定式测斜仪通常固定在测斜管内，根据被测深度，将固定式测斜仪进行串联固定至测斜管内，进行数据的实时采集和传输；例如中国专利CN102305618A公开了一种串联固定式无线测斜仪，该测斜仪包括测斜管、与监测主机无线通信的无线采集器，采集测量信号的多个测斜传感变送器，无线采集器设置在测斜管孔口位置，测斜传感变送器设在测斜管内，无线采集器和测斜传感变送器采用RS485工业总线进行通信，该无线测斜仪虽然具有功耗低、测斜精度高，单孔测量量程大等优点，但该固定式测斜仪串联使用成本高，固定式测斜仪安装相对复杂，单个损坏时，更换难度大，并且因固定式测斜仪的长度，测点分布通常无法满足规范0.5m/1m的分布要求；中国专利CN103063197A公开了一种固定式测斜仪系统，该系统包含一组传感器、数据采集系统，数据发送系统以及数据接收系统，其传感器与数据采集系统相连，数据采集系统与数据发送系统相连，数据发送系统将数据通过GPRS传递给数据接收系统，其传感器同样也是采用串联式的传感器连接方式，虽然该测斜系统逐级分时供电给传感器完成采集并上传信号，保证了信号的可靠传递且实现了整个系统的低功耗，但因其多个传感器采用串联的方式其同样存在与上述固定式测斜仪相同的技术缺陷和问题。便携式测斜仪通常是人工使用，定期到测斜管按操作规范，进行测量，无法摆脱人工，测量频率和测点分布受限，工作效率低，受气候和时间的限制无法实现全天候实时化测量。例如中国专利CN105444736A公开了一种智能化手持式深孔测斜仪及测斜方法，该测斜仪包括测量探头、滑轮、手持功能端和后台服务器，通过滑轮在测斜管中滑动进行测量，其方法中，逐一对测斜管内多个测量位置进行倾斜度的测量，其中在同一测量位置处同时对该测量位置所在平面内两个设定方向的倾斜度进行测量，相邻两测量位置具有设定距离，获取各测量位置处的倾斜度数据，根据各测量数据进行处理得到变形位移数据；中国专利CN105973200A公开了一种自动化便携式测斜仪，该测斜仪包括传感器探头、电缆、定位孔盖、绕线盘和设备终端等，其传感器探头与电缆的一端相连，电缆的另一端与绕线盘相连，定位孔盖设置在测斜管的上端部用于对电缆进行定位，该测斜仪采用数据采集方式和测量软件，一定程度上实现了预埋测斜管的倾斜变形的自动化测量，但该测斜仪同样仍需人工辅助，并且测斜频率和测斜点分布受限，其数据采集与传输为非同步模式，采集数据通过设备终端自带的蓝牙传输，数据传输距离有限，且稳定、可靠性相对较差。另外，《建筑施工》2016年第2期，第141-142页，“自动化测斜技术在深层土体水平位移监测中的应用”一文中，介绍一种创新的自动化测斜技术，它通过无线传输将测斜数据实时、自动化传输至应用终端，该技术监测连续性高，不受环境影响，该自动化测斜系统主要由测斜仪、数据采集单元、无线传输系统和应用终端四部分组成，虽然该自动化测斜系统能够实现自动化数据采集、传输、存储及数据处理计算等，但其测斜仪仍然是采用固定式测斜仪，其各测斜传感器采用串联的方式进行测斜，并且该文献也并未公开通过何种具体的自动数据采集及传输的方式实现实时连续跟踪测量。
技术实现思路
为克服现有技术中的不足，本专利技术的目的在于提供一种全自动化的符合测斜规范测点分布要求的，具有测量频率高、无需人工干预的、成本低、低功耗、测量效率及精度高的能够更加真实跟踪深层土体位移变化情况的用于深层测斜的具有自动化数据采集与控制功能的测斜系统及其测斜方法，其技术方案如下：一种用于深层测斜的具有自动化数据采集与控制功能的测斜系统，包括：测斜管、牵引电机、自动化测斜采集器以及自动化测斜控制器，其特征在于，所述自动化测斜采集器包括测斜传感器、存储模块、无线模块以及采集处理器模块；所述自动化测斜控制器包括电机驱动器、测距设备、门磁开关、无线模块及控制处理器模块；所述采集处理器模块分别与所述测斜传感器、存储模块及无线模块之间相互电信号连接，所述控制处理器模块分别与所述电机驱动器、测距设备、门磁开关及无线模块之间相互电信号连接；所述测斜传感器通过所述牵引电机牵引在所述测斜管中做往复运动，且在运动至指定测斜点时，自动化测斜采集器采集该指定测斜点的倾斜数据，在所述自动化测斜采集器的无线模块和自动化测斜控制器的无线模块之间实现无线数据同步。进一步，所述测斜系统还包括数据服务云平台，所述自动化测斜控制器还包括GPRS通信模块，所述GPRS通信模块使测斜数据通过GPRS网络传输至所述数据服务云平台中。进一步，所述自动化测斜采集器的无线模块和自动化测斜控制器的无线模块均为433M通信模块。进一步，所述电机驱动器用于控制所述牵引电机的运动状态和方向，控制牵引电机使得牵引电机牵引测斜传感器在一个采集点测量后下放到下一个采集点，并在完成最后一个测量点的数据采集后，将测斜传感器牵引至测斜管口；所述测距设备用于对采集点的距离进行测量或精确定位采集点位置；所述门磁开关用于检测所述自动化测斜采集器的测斜传感器是否在测斜管口处，并发出检测信号。进一步，所述无线数据同步采用时间同步机制，即制定工作时间表，所述工作时间表由待机时间、采集器工作时间和控制器工作时间组成，使得采集器和控制器在各自的时间节点上完成对应的工作。进一步，所述自动化测斜采集器还包括运动状态检测单元、低功耗电源管理单元及工作状态指示单元，所述运动状态检测单元用于检测采集器的测斜传感器是否处于被牵引电机牵引运动的状态，所述低功耗电源管理单元，能够使的所述自动化测斜采集器间歇性地开关其无线模块电源，在非工作状态处于低功耗模式，所述工作状态指示单元用于对所述自动化测斜采集器的工作状态进行显示。进一步，所述自动化测斜控制器还包括压力检测装置，用于处理所述测斜传感器在运动状态下卡在所述测斜管中的异常，实时检测牵引线上所承受的拉力，当拉力大于设定的阈值，所述电机驱动器停止电机的驱动拉力，并尝试下放一段距离，再继续上拉。另外，本专利技术还提供一种如前述的用于深层测斜的具有自动化数据采集与控制功能的测斜系统的测斜方法，该方法包括以下步骤：1)采用所述测斜系统的所述自动化测斜采集器在所述自动化测斜控制器的控制下对土体深层进行测斜的数据采集的步骤；2)通过所述自动化测斜采集器的无线模块和自动化测斜控制器的无线模块之间实现无线数据同步的数据传输的步骤；3)通过所述自动化测斜采集器的所述GPRS通信模块使测斜数据通过GPRS网络传输至所述数据服务云平台的步骤。进一步，在上述测斜方法中，所述自动化测斜控制器在所述自动化测斜采集器采集测斜数据的过程中其工作过程包括：i)通过所述控制器的门磁开检测所述自动化测斜采本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于深层测斜的具有自动化数据采集与控制功能的测斜系统，包括：测斜管、牵引电机、自动化测斜采集器以及自动化测斜控制器，其特征在于，所述自动化测斜采集器包括测斜传感器、存储模块、无线模块以及采集处理器模块；所述自动化测斜控制器包括电机驱动器、测距设备、门磁开关、无线模块及控制处理器模块；所述采集处理器模块分别与所述测斜传感器、存储模块及无线信模块之间相互电信号连接，所述控制处理器模块分别与所述电机驱动器、测距设备、门磁开关及无线模块之间相互电信号连接；所述测斜传感器通过所述牵引电机牵引在所述测斜管中做往复运动，且在运动至指定测斜点时，自动化测斜采集器采集该指定测斜点的倾斜数据，在所述自动化测斜采集器的无线模块和自动化测斜控制器的无线模块之间实现无线数据同步。

【技术特征摘要】
1.一种用于深层测斜的具有自动化数据采集与控制功能的测斜系统，包括：测斜管、牵引电机、自动化测斜采集器以及自动化测斜控制器，其特征在于，所述自动化测斜采集器包括测斜传感器、存储模块、无线模块以及采集处理器模块；所述自动化测斜控制器包括电机驱动器、测距设备、门磁开关、无线模块及控制处理器模块；所述采集处理器模块分别与所述测斜传感器、存储模块及无线信模块之间相互电信号连接，所述控制处理器模块分别与所述电机驱动器、测距设备、门磁开关及无线模块之间相互电信号连接；所述测斜传感器通过所述牵引电机牵引在所述测斜管中做往复运动，且在运动至指定测斜点时，自动化测斜采集器采集该指定测斜点的倾斜数据，在所述自动化测斜采集器的无线模块和自动化测斜控制器的无线模块之间实现无线数据同步。2.根据权利要求1所述的测斜系统，其特征在于，所述测斜系统还包括数据服务云平台，所述自动化测斜控制器还包括GPRS通信模块，所述GPRS通信模块使测斜数据通过GPRS网络传输至所述数据服务云平台中。3.根据权利要求1所述的测斜系统，其特征在于，所述自动化测斜采集器的无线模块和自动化测斜控制器的无线模块均为433M通信模块。4.根据权利要求1-3任一项所述的测斜系统，其特征在于，所述电机驱动器用于控制所述牵引电机的运动状态和方向，控制牵引电机使得牵引电机牵引测斜传感器在一个采集点测量后下放到下一个采集点，并在完成最后一个测量点的数据采集后，将测斜传感器牵引至测斜管口；所述测距设备用于对采集点的距离进行测量或精确定位采集点位置；所述门磁开关用于检测所述自动化测斜采集器的测斜传感器是否在测斜管口处，并发出检测信号。5.根据权利要求1-3任一项所述的测斜系统，其特征在于，所述无线数据同步采用时间同步机制，即制定工作时间表，所述工作时间表由待机时间、采集器工作时间和控制器工作时间组成，使得采集器和控制器在各自的时间节点上完成对应的工作。6.根据权利要求5所述的测斜系统，其特征在于，所述自动化测斜采集器还包括运动状态检测单元、低功耗电源管理单元及工作状态指示单元，所述运动状态检测单元用于检测采集器的测斜传感器是否处于被牵引电机牵引运动的状态，所述低功耗电源管理单元，能够使的所述自动化测斜采集器间歇性地开关其无线模块电源，在非工作状态处于低功耗模式，所述工作状态指示单元用于对所述自动化测斜采集器的工作状态进行显示。7.根据权利要求5所述的测斜系统，其特征在于，所述自动化测斜控制器还包括压力检测装置，用于处理所述测斜传感器在运动状态下卡在所述测斜管中的异常，实时检测牵引线上所承受的拉力，当拉力大于...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘子江，江雷子，李玮煜，张鹏，郭巍，
申请(专利权)人：上海米度测控科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31