标贯试验检测装置及远程监测系统的制作方法

1.本技术属于勘探工程领域，具体涉及一种标贯试验检测装置及远程监测系统。


背景技术：

2.标准贯入试验(简称标贯试验)是动力触探的一种，是在现场测定砂或粘性土的地基承载力的一种方法。它利用一定的锤击功能，根据打入土中的贯入阻抗，判别土层的变化和土的工程性质，因此岩土层的标贯击数对于确定岩土的工程力学性质具有重要指导意义。
3.在实际的工程勘察活动中，勘察单位依靠钻机队伍实现钻探活动。通常，勘察单位通过按进尺计价和按日计价这两种计价方式将钻探作业承包给钻机队伍。然而，本技术发明人在研发过程中发现，一般情况下，标贯试验是由钻探队伍免费做的，并不能给钻探队伍带来收入；而且，由于标贯试验操作辛苦，占用钻探工作时间，影响钻探队伍每日的进尺量，导致在实际勘察作业中标贯试验普遍存在造假的问题，因此有必要对工程勘察现场的标贯试验进行监测。


技术实现要素：

4.为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本技术提供了一种标贯试验检测装置及远程监测系统。
5.根据本技术实施例的第一方面，本技术提供了一种标贯试验检测装置，其包括处理器以及与所述处理器连接的撞击次数计数模块、定位模块、无线通信模块和供电模块；
6.所述撞击次数计数模块用于对标贯锤撞击钻杆的次数进行计数，并将计数得到的撞击次数发送给所述处理器；所述处理器对每次标贯试验进行计数，得到标贯试验次数；
7.所述定位模块用于获取现场实际钻孔的位置坐标并发送给所述处理器；
8.所述处理器中设置有预设钻孔的位置坐标、钻孔编号、钻孔深度和钻孔类型，所述处理器根据实际钻孔的位置坐标与预设钻孔的位置坐标的比较结果，判定该实际钻孔的位置与预设钻孔的位置是否相符，并将该与实际钻孔的位置相符的预设钻孔的编号作为该实际钻孔的编号，将该与实际钻孔的位置相符的预设钻孔的类型作为该实际钻孔的类型；
9.所述处理器对标贯信息和钻孔信息进行整合处理后通过所述无线通信模块发送出去；所述标贯信息包括撞击次数和标贯试验次数；钻孔信息包括钻孔编号、钻孔位置坐标和钻孔深度。
10.上述标贯试验检测装置中，还包括存储模块，所述存储模块与处理器连接，其用于存储整合处理后的标贯信息和钻孔信息。
11.上述标贯试验检测装置中，所述撞击次数计数模块包括骨架、环状金属片、上升沿计数器、金属弹片和铅球；所述骨架内部为空腔，所述环状金属片、金属弹片和铅球均设置在所述骨架内部的空腔中；
12.所述环状金属片靠近所述骨架的底部设置，其外壁与所述骨架的内壁贴合；所述
环状金属片与上升沿计数器电连接；
13.所述金属弹片沿所述骨架长度方向的中轴线设置，其下部设置在所述环状金属片内部的空腔中，其上部设置在所述骨架内部的空腔中；所述金属弹片与上升沿计数器电连接，其顶端设置有所述铅球，所述铅球能够在所述骨架的空腔中沿所述骨架的长度方向滑移。
14.进一步地，所述骨架的顶部和侧壁上均开设有气孔，所述气孔用于连通所述骨架的内部和外部。
15.进一步地，所述金属弹片的底部通过灌封胶与所述骨架固定连接。
16.进一步地，位于所述骨架的顶部与所述铅球之间，在所述骨架顶部的内壁上设置有缓冲垫，所述缓冲垫用于消减所述铅球撞击所述金属弹片后所述铅球反弹产生的动能。
17.进一步地，所述骨架的一侧固定设置有辅助板，所述辅助板和螺钉配合使用以将所述骨架固定连接在标贯锤上。
18.上述标贯试验检测装置中，所述供电模块包括电源单元、充电电池和太阳能板；所述电源单元的一端与所述充电电池连接，其另一端连接第一充电接口，还通过第二充电接口连接所述太阳能板。
19.上述标贯试验检测装置中，还包括壳体和基板，所述处理器、撞击次数计数模块、定位模块、无线通信模块和供电模块均设置在所述基板上，所述基板固定设置在所述壳体中；
20.所述壳体包括铝制外壳和塑料盖板；所述太阳能板设置在所述塑料盖板的顶面上；所述铝制外壳的一侧面上设置有液晶显示屏和电源开关；所述液晶显示屏和电源开关均与所述处理器连接，其用于显示联网状态、电量状态和内存状态。
21.根据本技术实施例的第二方面，本技术还提供了一种标贯试验远程监测系统，其包括上述任一项所述的标贯试验检测装置和远程监控终端；所述标贯试验检测装置将标贯信息和钻孔信息发送给所述远程监控终端，所述远程监控终端根据接收到的标贯信息和钻孔信息向标贯试验检测装置发送监控指令；所述标贯试验检测装置固定设置在标贯锤上；所述标贯锤上还设置有扣环，所述扣环用于连接钻机钢缆。
22.根据本技术的上述具体实施方式可知，至少具有以下有益效果：本技术提供的标贯试验检测装置通过设置处理器以及与处理器连接的撞击次数计数模块、定位模块、无线通信模块和供电模块，能够实时检测标贯信息和钻孔信息，提高岩土层标贯试验的真实性，降低勘察现场标贯造假的可能性。
23.本技术提供的标贯试验检测装置通过设置撞击次数计数模块，能够对标贯锤撞击钻杆的次数进行精确计数，降低计数的人力成本并提高操作的简便性。
24.本技术提供的标贯试验检测装置通过设置定位模块，能够确保钻探作业中钻进预定坐标位置的钻孔，避免报废孔的出现。
25.本技术提供的标贯试验检测装置具有钻孔坐标定位、标贯数据实时检测、信息接收和上传、太阳能辅助充电、装置状态视图显示等功能。
26.本技术提供的标贯试验远程监测系统能够解决工程勘察中标贯试验缺乏有效监测的问题，增强对勘察区域地下岩土情况的把握，降低编录人员的室外工作强度。本发明具有钻孔坐标定位、标贯数据实时监测、信息接收和上传、太阳能辅助充电、装置状态视图显
示等功能。
27.应了解的是，上述一般描述及以下具体实施方式仅为示例性及阐释性的，其并不能限制本技术所欲主张的范围。
附图说明
28.下面的所附附图是本技术的说明书的一部分，其示出了本技术的实施例，所附附图与说明书的描述一起用来说明本技术的原理。
29.图1为本技术具体实施方式提供的一种标贯试验检测装置的原理图。
30.图2为本技术具体实施方式提供的一种标贯试验检测装置的外部结构示意图。
31.图3为本技术具体实施方式提供的一种标贯试验检测装置的内部结构示意图。
32.图4为本技术具体实施方式提供的一种标贯试验检测装置中撞击次数计数模块的剖视图。
33.图5为本技术具体实施方式提供的一种标贯试验检测装置中撞击次数计数模块的俯视图。
34.图6为本技术具体实施方式提供的一种标贯试验检测装置的应用状态示意图。
35.附图标记说明：
36.1、处理器；
37.2、撞击次数计数模块；
38.21、骨架；211、辅助板；22、环状金属片；23、上升沿计数器；24、金属弹片；25、铅球；26、导线；27、气孔；28、灌封胶；29、缓冲垫；
39.3、定位模块；
40.4、无线通信模块；
41.5、供电模块；51、电源单元；52、充电电池；53、太阳能板；54、第一充电接口；55、第二充电接口；
42.6、存储模块；
43.7、壳体；71、铝制外壳；72、塑料盖板；73、液晶显示屏；74、电源开关；75、固定板；76、固定孔；
44.8、基板；
45.10、标贯锤；101、扣环；102、中心通孔。
具体实施方式
46.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
47.标贯试验是勘察岩土层的工程性能的试验手段，因此研发一种能够监测工程勘察现场标贯试验的装置，能够解决和缓解标贯试验造假问题，确保获取的岩土层真实的工程性能具有重要的工程应用价值，并且能够有效降低编录人员在各个钻孔之间来回走动的次数，降低室外编录人员的工作强度。
48.如图1～图3所示，本技术实施例提供的标贯试验检测装置包括处理器1 以及与处理器1连接的撞击次数计数模块2、定位模块3、无线通信模块4 和供电模块5。
49.其中，撞击次数计数模块2用于对标贯锤10撞击钻杆的次数进行计数，并将计数得到的撞击次数发送给处理器1；处理器1对每次标贯试验进行计数，得到标贯试验次数。
50.定位模块3用于获取现场实际钻孔的位置坐标并发送给处理器1。
51.处理器1中设置有预设钻孔的位置坐标、钻孔编号、钻孔深度和钻孔类型，处理器1将接收到的实际钻孔的位置坐标与预设钻孔的位置坐标进行比较，得到钻孔的位置偏移量。如果钻孔的位置偏移量满足预设的偏移量阈值，则判定该实际钻孔的位置与预设钻孔的位置相符，该实际钻孔的位置满足勘察精度的要求，不需要废掉该钻孔再重新钻孔。另外，将该与实际钻孔的位置相符的预设钻孔的编号作为该实际钻孔的编号，将该与实际钻孔的位置相符的预设钻孔的类型作为该实际钻孔的类型。
52.处理器1对标贯信息和钻孔信息进行整合处理后通过无线通信模块4发送给远程监控终端。
53.其中，标贯信息包括撞击次数和标贯试验次数；钻孔信息包括钻孔编号、钻孔位置坐标和钻孔深度。钻孔类型按取样和测试内容分为技术孔和鉴别孔，其中，技术孔需要进行标准贯入试验。
54.在本实施例中，如图1所示，本技术实施例提供的标贯试验检测装置还包括存储模块6，存储模块6与处理器1连接，其用于存储整合处理后的标贯信息和钻孔信息。
55.供电模块5用于为处理器1、撞击次数计数模块2、定位模块3和无线通信模块4提供工作电压。
56.在一个具体的实施例中，如图4和图5所示，撞击次数计数模块2包括骨架21、环状金属片22、上升沿计数器23、金属弹片24和铅球25。其中，骨架21内部为空腔，环状金属片22、金属弹片24和铅球25均设置在骨架 21内部的空腔中。上升沿计数器23设置在骨架21外部。
57.环状金属片22靠近骨架21的底部设置，其外壁与骨架21的内壁贴合。环状金属片22通过导线26与上升沿计数器23连接。
58.金属弹片24沿骨架21长度方向的中轴线设置，其下部设置在环状金属片22内部的空腔中，其上部设置在骨架21内部的空腔中。金属弹片24的底端通过导线26与上升沿计数器23连接，其顶端设置有铅球25。铅球25 的直径与骨架21的内径匹配设置，使得铅球25能够在骨架21的空腔中沿骨架21的长度方向上下滑移。
59.导线26具有良好的导电性，其可以由铜铝等导电性能良好的金属制成。
60.金属弹片24具有良好的导电性和弹性形变能力，铅球25静止在金属弹片24上时，具有一定形变的金属弹片24不会和环状金属片22发生接触，只有发生完整标贯自由落体运动后的铅球25具有足够的动能，使金属弹片 24发生形变而触碰到环状金属片22，环状金属片22、金属弹片24和上升沿计数器23形成闭合电路。上升沿计数器23会对电路闭合次数进行计数，电路闭合一次，上升沿计数器23计数一次。
61.具体地，铅球25的直径可以设置为骨架21内部空腔直径的0.94～0.98 倍。铅球25的直径小于空腔的直径，这有助于铅球25在空腔中移动。
62.骨架21的顶部和侧壁上均开设有气孔27，气孔27用于连通骨架21的内部和外部，
以减小骨架21内部的气压对铅球25运动的阻力。铅球25在空腔中运动时，由于空腔的空间狭小，空气会产生一定的阻力，不利于铅球 25撞击金属弹片24。通过在骨架21上设置气孔27，骨架21内部与骨架21 外部连通，可以减少骨架21内部气压对铅球25运动的影响。
63.在其他实施例中，金属弹片24的底部通过灌封胶28与骨架21固定连接。
64.位于骨架21的顶部与铅球25之间，在骨架21顶部的内壁上设置有缓冲垫29，缓冲垫29用于消减铅球25撞击金属弹片24后铅球25反弹产生的动能。具体地，缓冲垫29可以采用珍珠棉。
65.在上述各实施例中，如图4所示，骨架21具有良好的绝缘性和强度。骨架21的一侧固定设置有辅助板211，骨架21可以通过辅助板211和螺钉固定连接在标贯锤10上。
66.撞击次数计数模块2固定设置在标贯锤10上使用。标贯锤10发生自由落体后撞击在钻杆上，短时间内从运动状态变为静止状态。撞击次数计数模块2中除铅球25之外结构的运动特征和标贯锤10具有一致性，标贯锤10 撞击钻杆发生骤停，铅球25在骨架21内部继续向下运动后撞击金属弹片24，使金属弹片24产生弹性形变，进而触碰到环状金属片22的内壁，环状金属片22、金属弹片24和上升沿计数器23构成的电路闭合。
67.在铅球25撞击金属弹片24的过程中，铅球25的动能和重力势能转化为金属弹片24的弹性势能。当金属弹片24弹性势能最大时，铅球25的速度为0m/s，铅球25之后在金属弹片24的作用下反弹向上运动，金属弹片 24的弹性势能转化为铅球25的重力势能和动能，有过剩动能的铅球25撞击到缓冲垫29，过剩的动能被缓冲垫29吸收。
68.撞击次数计数模块2的结构简单、轻巧、设计合理、成本较低。
69.通常，标贯锤10的重量为63.5kg，撞击次数计数模块2安装在标贯锤 10上，伴随标贯锤10运动，能够对标贯锤10撞击钻杆的次数进行精确计数。
70.撞击次数计数模块2安装完毕后，不需要人工操作即可自动计数，能够降低计数的人力成本并提高操作的简便性。
71.在一个具体的实施例中，定位模块3采用gps定位器。室外勘探的钻孔的选点通过预设的定位系统进行标注，标注后的钻孔会产生位置坐标信息，将钻孔信息输入到处理器1中。本技术实施例提供的标贯试验检测装置固定在钻孔正上方的标贯锤10上，gps定位器能够获取现场钻孔的实际位置。
72.在一个具体的实施例中，无线通信模块4采用无线发射与接收装置。处理器1通过无线通信模块4可以与远程监控终端进行信息交互，一方面可以将标贯信息和钻孔信息发送给远程监控终端，另一方面可以接收来自远程监控终端的指令。
73.在钻机进行标贯试验时，前15公分的标贯数据不计入最后数据结果，为删除前15公分标贯锤10的撞击次数，编录人员可对本技术实施例提供的标贯试验检测装置发出指令，对数据进行审核和修改。
74.在一个具体的实施例中，如图3所示，供电模块5包括电源单元51、充电电池52和太阳能板53。其中，电源单元51的一端与充电电池52连接，其另一端连接第一充电接口54，还通过第二充电接口55连接太阳能板53。
75.电源单元51用于处理来自太阳能板53的光能和从第一充电接口54输入的电能，使得电源单元51的输出电压能够满足充电电池52的充电需求。
76.在一个具体的实施例中，如图2所示，本技术实施例提供的标贯试验检测装置还包
括壳体7和基板8，处理器1、撞击次数计数模块2、定位模块3、无线通信模块4和供电模块5均设置在基板8上，基板8固定设置在壳体7 中。
77.壳体7包括铝制外壳71和塑料盖板72。太阳能板53设置在塑料盖板 72的顶面上。铝制外壳71的一侧面上设置有液晶显示屏73和电源开关74。液晶显示屏73和电源开关74均与处理器1连接，液晶显示屏73用于显示联网状态、电量状态和内存状态等。
78.第一充电接口54可以设置在铝制外壳71的一侧面上，通过第一充电接口54可以为本技术实施例提供的标贯试验检测装置直接充电，电源单元51 能够对输入的充电电压进行变压。
79.铝制外壳71的棱采用倒角设置。
80.壳体7的两侧设置有固定板75，固定板75上开设有固定孔76，壳体7 通过固定板75上的固定孔76和螺钉将标贯试验检测装置固定连接在标贯锤 10上。
81.如图6所示，标贯锤10上还设置有扣环101，扣环101用于和钻机钢缆连接，传递来自钻机发动机的拉力，钢缆牵引标贯锤10沿着标贯锤10的中心通孔102实现拉伸和自由落体运动，在该过程中本技术实施例提供的标贯试验检测装置与标贯锤10保持运动步伐的一致性，以实现对标贯活动的监测。
82.标贯是勘察过程中重要的原位试验方法，对于岩土的密实度、工程性能有重要的影响，加强标贯监测有利于提高勘察数据的真实性，为后续地基基础设计的选型提供参数。
83.本技术实施例提供的标贯试验检测装置具有记录撞击次数和标贯试验次数功能、钻孔定位功能、太阳能辅助充电功能等。本技术根据勘察现场实际情况，针对标贯监测难的问题，提供很好的解决方案。
84.本技术实施例提供的标贯试验检测装置的使用方法包括以下步骤：
85.s1、通过固定孔和螺钉将标贯试验检测装置固定在标贯锤上。
86.s2、检查标贯试验检测装置的状态，确保电量充足，将标贯试验检测装置开机，检查标贯试验检测装置的联网状态，确保联网的人机交换设备能够实时监测到标贯试验检测装置的信息。
87.s3、标贯作业时，标贯试验检测装置通过定位模块确定钻孔编号，标贯试验检测装置随着标贯锤进行自由落体运动，等待钻杆在标贯锤撞击后钻进地层15公分后，通过联网设备对标贯试验检测装置发出标贯试验记录指令，并记录好。
88.在此期间，标贯锤每撞击钻杆一次，标贯试验检测装置记录一次撞击活动，直至一个标贯试验结束，并根据该钻孔标贯次数。将检测数据按照钻孔进行标号，例如某编号为zkn的钻孔发生三次标贯活动，则该钻孔下的监测数据编号为zkn1、zkn2、zkn3。
89.s4、标贯试验检测装置将获得的标贯活动数据通过互联网发射到联网的远程监控终端，完成一个钻孔的标贯监测活动。
90.基于本技术实施例提供的标贯试验检测装置，本技术还提供了一种标贯试验远程监测系统，其包括标贯试验检测装置和远程监控终端。标贯试验检测装置与远程监控终端进行信息交互，标贯试验检测装置将标贯信息和钻孔信息发送给远程监控终端，远程监控终端根据接收到的标贯信息和钻孔信息向标贯试验检测装置发送监控指令。
91.以上所述仅为本技术示意性的具体实施方式，在不脱离本技术的构思和原则的前提下，任何本领域的技术人员所做出的等同变化与修改，均应属于本技术保护的范围。