一种无线信号传输的深层位移监测设备的制作方法

1.本实用新型涉及深层位移监测技术领域，具体涉及一种无线信号传输的深层位移监测设备。


背景技术：

2.目前的深层位移监测中，主要如下方法进行测量：先预设测斜管，贯穿自土体表面至土体底部。测斜管内部带有定向用的凹槽。测量时，将深层位移监测设备导轮对准凹槽，控制设备线缆缓缓放下直到底部，再缓缓拉上来。在此期间，设备测量数据通过线缆传输至设备控制器，再将控制器内部的存储卡拔出，将数据拷贝至个人计算机进行数据处理和分析。
3.当今市面上所有同类设备均采用线缆进行数据传输。这种线缆通常采用凯夫拉线缆，具有非常强的抗损坏性。但是对于建筑基坑等施工中使用环境时，往往会受到破坏。例如挖掘机无意的将埋设的线缆挖断。另外，在实际测量中的很多情况下，基坑的支护围墙的位移量足以使测斜管发生弯曲变形，使得传感器无法入测斜管中，造成该监测点失效。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种无线信号传输的深层位移监测设备与误差测试方法，克服了现有技术的不足，设计合理，通过无线窄带自组网的通讯手段，实现了施工现场中深层位移监测设备的无线数据传输，无需线缆敷设，有效避免了线缆被破坏的风险。
5.为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：
6.一种无线信号传输的深层位移监测设备，包括测斜管和若干位移监测仪，每个所述位移监测仪均包括柱状外壳，所述柱状外壳内固定安装有三轴加速度计模块、数据处理模块、无线窄带自组网模块和电源模块，所述电源模块的电量输出端分别与三轴加速度计模块、数据处理模块、无线窄带自组网模块和电源模块相连，所述三轴加速度计模块的信号输出端与数据处理模块的信号输入端与相连接，且将采集三向的加速度输出电压值传输到数据处理模块，所述数据处理模块的信号输出端与无线窄带自组网模块相连接；
7.所述柱状外壳的两端分别设置有航接插头和航接插座，相邻两个柱状外壳之间通过航接插头与航接插座采用航插进行连接，且每组位移监测仪的无线窄带自组网模块与无线网关相互之间树型、星型或环形网络连接；且每相邻两个位移监测仪的电源模块之间通过航接插头和航接插座电性连接；位于最上端位移监测仪中电源模块通过供电线缆与外部电源相连接。
8.优选地，所述航接插头外表面套接有密封圈，所述航接插头通过密封圈与航接插座密封连接。
9.优选地，所述测斜管内侧表面沿轴向开设有滚轮导槽，每个所述柱状外壳外表面安装有导向轮，所述导向轮活动连接在滚轮导槽内。
10.优选地，每个所述柱状外壳外表面两侧均开设有调节槽，所述调节槽上端通过转轴转动连接第一连接杆的一端，所述调节槽内滑动连接有限位块，所述限位块外表面通过转轴转动连接第二连接杆的一端，所述第一连接杆的另一端和位于另一侧的第二连接杆另一端之间通过转轴活动连接有导向轮，两组第一连接杆和第二连接杆形成平行四边形结构，所述限位块上表面固定安装弹簧的一端，所述弹簧的另一端固定安装在调节槽上端。
11.本实用新型提供了一种无线信号传输的深层位移监测设备。具备以下有益效果：通过无线窄带自组网的通讯手段，实现了施工现场中深层位移监测设备的无线数据传输，无需线缆敷设，有效避免了线缆被破坏的风险。
附图说明
12.为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
13.图1本实用新型的结构示意图；
14.图2本实用新型中位移监测仪内部的结构原理图；
15.图3本实用新型中位移监测仪的结构示意图；
16.图4图1中a处的局部放大图；
17.图5本实用新型无线窄带自组网原理图；
18.图中标号说明：
19.1、测斜管；2、位移监测仪；3、密封圈；4、调节槽；7、第一连接杆；8、限位块；9、第二连接杆；10、导向轮；11、弹簧；21、柱状外壳；22、三轴加速度计模块；23、数据处理模块；24、无线窄带自组网模块；25、电源模块；26、航接插头；27、航接插座。
具体实施方式
20.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述。
21.实施例一，如图1-5所示，一种无线信号传输的深层位移监测设备，包括测斜管1和若干位移监测仪2，每个位移监测仪2均包括柱状外壳 21，柱状外壳21内固定安装有三轴加速度计模块22、数据处理模块 23、无线窄带自组网模块24和电源模块25，电源模块25的电量输出端分别与三轴加速度计模块22、数据处理模块23、无线窄带自组网模块24和电源模块25相连，三轴加速度计模块22的信号输出端与数据处理模块23的信号输入端与相连接，且将采集三向的加速度输出电压值传输到数据处理模块23，数据处理模块23的信号输出端与无线窄带自组网模块24相连接；
22.柱状外壳21的两端分别设置有航接插头26和航接插座27，相邻两个柱状外壳21之间通过航接插头26与航接插座27采用航插进行连接，且每组位移监测仪2的无线窄带自组网模块24与无线网关相互之间树型、星型或环形网络连接；且每相邻两个位移监测仪2的电源模块25之间通过航接插头26和航接插座27电性连接；位于最上端位移监测仪2中电源模块通过供电线缆与外部电源相连接。
23.工作原理：
24.在安装时，先在在要求监测的监测位置打入深14米孔，再将测斜管1放置在打好的
孔内，在将12节位移监测仪2进行组装，在本实施例中，每节位移监测仪2长度为1米，总长为12米，将组装好的位移监测仪2放置在测斜管1中，并露出供电线缆，并盖上测斜管1的保护盖，供电线缆直接连接12v蓄电池，20ah蓄电池可持续26天的续航。此时，位移监测仪2开始工作，并自行入网。
25.单根测斜管内的12节位移监测仪2均通过无线窄带自组网模块24 形成无线自组网络，若在无线窄带自组网模块24的无线信号覆盖范围内能找到其它同端口的仪器或网关，则同样可进行自发的联网。由于位移监测仪2在埋设的土壤中，信号会有所衰减，但由于自组网的特性，最下方位移监测仪2的无线窄带自组网模块24可通过最上方的无线窄带自组网模块24将整条测斜管的数据传输至网关或其它设备。若该测斜管离网关较远，信号强度不足，则可自行将本测斜管中的所有设备信号通过其它测斜管的无线网络传输至网关。
26.在本实施例中，考虑到无线窄带自组网模块24的带宽较小，位移监测仪2中数据处理模块23可每10分钟计算一次三轴加速度电压值，并转换为倾斜数据，通过无线窄带自组网模块24报告一次数据传输至网关。网关在收到设备信号后，通过4g上传至云端服务器。用户通过个人电脑的浏览器，输入服务器地址，登陆账号密码查看历史监测数据，选择起止日期下载报表。
27.在本实施例中，相邻的位移监测仪2之间通过航接插头26与航接插座27相配合的标准航插进行连接，用于dc12v电源传输，并且航接插头26外表面套接有密封圈3以达到ip68等级。在每节位移监测仪2 中，三轴加速度计模块22通过采集三向的加速度输出电压值传输到数据处理模块23，数据处理模块23为stm32f407vgt6，它会将加速度计电压信号转换并计算得到三向倾斜数据。计算得到的倾斜数据通过无线窄带自组网模块24，无线传输至网关。电源模块25具备稳压功能，可输入9～36v的宽幅电压，输出稳定的5v和3.3v，供应三向加速度计模块、数据处理模块、无线窄带自组网模块的电源。
28.并且无论多少节位移监测仪2进行拼接，每节位移监测仪2、网关之间均可形成树型、星型或环形网络连接，当某一节位移监测仪2遭到破坏，均不影响其它节的正常工作和数据连接。
29.实施例二，作为实施例一的进一步优选方案，测斜管1内侧表面沿轴向开设有滚轮导槽，每个柱状外壳21外表面安装有导向轮10，导向轮10活动连接在滚轮导槽内。每个柱状外壳21外表面两侧均开设有调节槽4，调节槽4上端通过转轴转动连接第一连接杆7的一端，调节槽4内滑动连接有限位块8，限位块8外表面通过转轴转动连接第二连接杆9的一端，第一连接杆7的另一端和位于另一侧的第二连接杆9 另一端之间通过转轴活动连接有导向轮10，两组第一连接杆7和第二连接杆9形成平行四边形结构，限位块8上表面固定安装弹簧11的一端，弹簧11的另一端固定安装在调节槽4上端。
30.通过位移监测仪2两侧对称设置的导向轮10对位移监测仪2起到导向作用，并且当位移监测仪2放置在测斜管1内时，通过挤压柱状外壳21两侧的导向轮10，此时通过限位块8在调节槽4内向下滑动，使导向轮10能够进入到调节槽4内，并带动整个位移监测仪2沿调节槽4向下移动，此时弹簧11处于拉伸状态，因此弹簧11会给予限位块8一个拉力作用，从而通过第一连接杆7和第二连接杆9形成的平行四边形结构作用，从而使两侧的导向轮10会有一个向调节槽4方向的抵触作用，继而使整个位移监测仪2能够稳定安装在测斜管1中间，一提高位移监测仪2的测量精度。
31.实施例三，本实用新型还公开了一种无线信号传输的深层位移监测设备的误差测试方法，包括以下步骤：
32.步骤s1：将若干位移监测仪2组装完成后放入测斜管1内，并将整个测斜管1自然垂吊在门框架上，并通电，确保传感器及监测终端连接互联网，在测斜管1底部连接刚绳；
33.步骤s2：调节钢绳，使钢绳旋紧，并在位移监测仪2的中心线与地平面的垂足位置做好标记p0点；
34.步骤s3：登录监测终端观察界面；界面中包含该传感器x、y两部分水平位移趋势图；
35.在本实施例中，监测终端除数据处理在本地完成外，数据存储、传感器设置、标定过程均在监测终端服务器中完成。在测量过程中，用户可以直接使用任意一台连接互联网的计算，通过网页的方式访问实时数据。在监测终端主界面中，可直接显示不同深度的水平位移情况，包括x、y两轴。
36.步骤s4：水平拉动钢绳任意距离l1，并锁紧钢绳，铅锤所在的垂点标记p1点，量取p0点到p1点的距离，记录测量结果q1；
37.步骤s5：拉动钢绳任意距离l2，并锁紧钢绳，铅锤所在的垂点标记p2点，量取p0点到p2点的距离，记录测量结果q2；
38.步骤s6：重复步骤s5操作，直至拉动钢绳任意距离l5，并锁紧钢绳，铅锤所在的垂点标记p5点，量取p0点到p5点的距离，记录测量结果q5；
39.步骤s7：计算误差反应测量器具的分辨率和测量误差其计算步骤如下：
40.ε＝p-q
41.式中：ε为测量误差mm；p为pn点与p0点之间的距离，pn为第n 次拉动时，铅垂线所在的垂点。q为位移监测仪2的测量值。
42.本实施例通过埋设于测斜管中所产生的倾斜变化量，换算成某一深度的水平位移量。单节位移监测仪2长度固定为一米，通过多位移监测仪2的串联进行不同深度的水平位移测量。
43.以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。