绕线滑动机构、升降装置及土体分层沉降自动化监测系统的制作方法

专利2022-05-10  5



1.本实用新型涉及岩土工程监测技术领域,尤其涉及绕线滑动机构、升降装置及土体分层沉降自动化监测系统。


背景技术:

2.在土木工程建设领域,深层土体分层沉降监测被广泛用于地基处理工程、深基坑或边坡开挖工程、堤防工程、坝体工程等工程项目中,其目的是通过观测地下不同土层的竖向沉降情况,以便于对工程施工质量和安全作出更加准确的分析和判断。
3.目前,常用的深层土体分层沉降的观测方法,多采用人工观测,测试精度受人为因素较大;测试过程中导线的收放(缠绕不平整)耗时较久,对于测试频率较大或工期较长的项目,人工成本较高。
4.因此,现有技术有待进一步的改进和提高。


技术实现要素:

5.鉴于上述现有技术的不足,本实用新型的目的在于提供一种绕线滑动机构、升降装置及土体分层沉降自动化监测系统,旨在解决现有对深层土体分层沉降监测时线体不能平整有序缠绕在绞线盘上的问题。
6.一种绕线滑动机构,用于对线体进行缠绕,包括机架及固定在所述机架上用于收纳所述线体的绞线盘机构,其中,还包括:
7.导向结构,包括导向轴,所述导向轴的两端分别固定在所述机架上;所述绞线机构包括绞线盘,所述绞线盘位于所述导向结构的下方;
8.滑动盘,包括第一结合部及第二结合部,所述第一结合部41套设在所述导向轴上,所述滑动盘可沿所述导向轴滑动;
9.滑轮组,所述滑轮组固定在所述滑动盘的一侧面上;
10.转动机构,所述转动机构固定在所述机架上,包括表面设有传动螺纹的滑动轴,所述滑动轴与所述第二结合部经所述传动螺纹连接,由所述滑动轴转动带动所述滑动盘沿所述滑动轴滑动。
11.可选地,所述的绕线滑动机构,其中,还包括第一限位轴,所述第一限位轴固定在所述第一结合部上,且与若干所述滑轮组位于所述滑动盘的同一侧面上;通过所述第一限位轴将所述滑动盘套设在所述导向轴上。
12.可选地,所述的绕线滑动机构,其中,还包括具有内孔的第二限位轴,所述第二限位轴固定在所述第二结合部上,且与若干所述滑轮组位于所述滑动盘的同一侧面;所述内孔表面设有与所述滑动轴相适配的传动螺纹,通过所述传动螺纹将所述滑动盘与所述滑动轴连接。
13.可选地,所述的绕线滑动机构,其中,所述滑动盘为四边形。
14.可选地,所述的绕线滑动机构,其中,所述滑轮组包括第一滑轮,第二滑轮及第三
滑轮;所述第一滑轮、第二滑轮及第三滑轮分别设置在所述四边形的拐角处;所述第一限位轴位于由所述第一滑轮、第二滑轮及第三滑轮构成的平面内。
15.可选地,所述的绕线滑动机构,其中,所述绕线滑动机构还包括:导线限位机构,所述导线限位机构固定在所述第一滑轮上;所述导线限位机构包括固定卡片以及固定在所述固定卡片内,并排设置的两个限位轮。
16.一种升降装置,其中,包括定滑轮及如上所述的绕线滑动机构;所述定滑轮固定在所述机架上。
17.可选地,所述的升降装置,其中,所述升降装置还包括传动带,所述传动带一端与所述绞线盘皮带连接,另一端与所述传动机构皮带连接。
18.一种土体分层沉降自动化监测系统,包括导线、分层沉降探头、分层沉降管及套设在所述分层沉降管外侧面的磁环,其中,还包括如上所述的升降装置。
19.可选地,所述的土体分层沉降自动化监测系统,其中,还包括控制器及长度测量装置;所述长度测量装置固定在所述定滑轮上,用于测量经过所述定滑轮的导线长度数据;所述控制器包括:测量模块,用于根据所述导线长度数据计算出磁环下沉数据;无线通讯模块,用于将所述磁环下沉数据外发至接收端;测量指令执行模块,用于控制所述升降装置的启停。
20.有益效果:本实用新型所提供的上述绕线滑动机构,通过将线体(导线)穿过所述滑轮组,由滑动轴的转动带动滑动盘运动,使得导线在缠绕的过程中能够跟着一起运动(可以根据需要将导线缠绕在绞线盘不同的位置上),从而使得导线能够平整、有序地缠绕在绞线盘上。
附图说明
21.图1为本实用新型实施例提供的一种土体分层沉降自动化监测系统的立体图;
22.图2为本实用新型实施例提供的一种绕线滑动机构的部分结构图。
23.机架10,绞线机构20,导向结构30,滑动盘40,滑轮组50,转动机构60,支撑脚11,导向轴31,固定块32,第一结合部41,第二结合部42,绞线盘21,导线60,第一限位轴43,第二限位轴44,电机61,滑动轴62,螺旋纹63,电极转动轮64,转动轮65,固定轴66,限位扣67,皮带70,第一滑轮51,第二滑轮52,第三滑轮53,导线限位机构80,固定卡片81,导线限位轮82,定滑轮90,分层沉降管100,分层沉降管管口110,顶盖101,半封闭铝合金保护罩102,蓄电池103,控制器104,开关105,长度检测编码器106。
具体实施方式
24.为了便于理解本实用新型,下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是,本实用新型可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施方式。相反地,提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。
25.除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的,不是旨在于限制本实用新型。
26.在土木工程建设领域,深层土体分层沉降监测被广泛用于于地基处理工程、深基坑或边坡开挖工程、堤防工程、坝体工程等工程项目中,其目的是通过观测地下不同土层的竖向沉降情况,以便于对工程施工质量和安全作出更加准确的分析和判断。目前,常用的深层土体分层沉降的观测方法主要有以下三种:(1)深标点水准仪法:采用钻孔的方式将沉降标放入指定土层深度,观测杆底部与沉降标牢固连接,杆身用pvc套管保护后从孔内伸出地面一定高度;观测时采用水准高程的测量方法进行观测。(2)磁环式沉降仪法:将磁环套随pvc导管送入钻孔内预定深度,然后打开磁环弹簧片卡在周边土层内,使磁环保持与周边土层同步沉降;观测时将分层沉降仪探头放入导管内,依次测量各磁环至管顶的距离,从而计算出其高程。(3)不动杆位移传感器法:该方法是将一根具有一定刚度的导杆通过钻孔的方法插入底部硬土层(n大于40),然后将位移传感器在预定深度内与导杆连接(分导杆中断后与位移传感器两端固结和导杆不中断,位移传感器一端与导管固结,另一端与卡在周边土体上,并可沿导杆上下滑动的套环连接两种方式);通过人工或自动采集设备可测量各位移传感器的位移变化,即可计算出不同深度位置土层的沉降量。
27.其中,方法(1)适合于硬土层,且一个钻孔只能布置一个深标点,对于同一位置不设多个土层监测点的情况则需钻多个孔,占用较多的时间和空间,而且需要2~3人采用水准仪人工测量和数据处理,经济性差,效率低。方法(2)是目前人工观测法中较为普遍采用的一种方法,其监测点埋设方法简单,测试过程也简。其劣势在于采用人工观测,测试精度受人为因素较大;对于测试频率较大或工期较长的项目,人工成本较高;在雷暴等恶略天气下无法进行连续观测。方法(3)需钻孔至硬土层,钻孔较深;对位移传感器的防水性能和耐久性要求较高,测点设置方法也较为繁杂,经济性较差,且测试量程受位移计量程的限制。同时,人工观测时,测试用的导线不能很平整的缠绕在绞线盘上。
28.基于此,本实用新型提供一种能够解决上述技术问题的方案,其详细内容将在后续实施例中得以阐述。
29.请参考图1至图2,如图所示,本实用新型实施例提供一种绕线滑动机构,其包括:机架10、绞线机构20、导向结构30、滑动盘40、滑轮组50以及转动机构60。其中,机架10,固定在所述机架10下部的绞线机构20,所述导向结构30固定在所述机架10上,且位于所述绞线机构20上方;所述导向结构30包括导向轴31及固定块32,通过固定块32将所述导向结构30固定在机架10上。所述滑动盘40包括第一结合部41和第二结合部42,通过所述第一结合部41和所述第二结合部42将所述滑动盘40套设在所述导向轴31上,所述转动机构60固定在所述滑动盘40上的滑轮组50以及固定在机架10上,通过所述转动机构60的转动,带动滑动盘40沿所述导向轴31左右滑动。
30.在本实施例中,通过绞线机构20中的绞线盘21的转动为导线60的缠绕提供动力,即可以将导线60经过滑轮组50后缠绕在绞线盘21上,通过转动机构60的转动可以带动所述滑动盘40沿导向轴31滑动,进而可以根据需要改变导线60在绞线盘21上缠绕的位置,使得导线60可以平整、有序地缠绕在绞线盘21上。容易理解的是,可以通过改变绞线盘21与所述转动机构60的转动方向(与缠绕方向相反),即可以实现对缠绕在绞线盘21上的导线60进行有序的释放。
31.在本实施例中,所述机架10作为整个装置骨架和保护部件,由铝合金机身骨架和透明塑钢防护板(图中未示出)组成,防护板将机身上下、前后、左右六个面全部围蔽,主要
起到保护内部组件的作用。所述机架10与地面接触处设置有支撑脚11。
32.进一步地,还可以在前后侧面防护板在上层中间位置留置一排6个直径10mm的透气孔(图中未示出),起到通风散热和保持内部干燥的作用。
33.如图2所示,在本实施例的一种实施方式中,所述绕线滑动机构还包括第一限位轴43及第二限位轴44,所述第一限位轴43及所述第二限位轴44与所述滑轮组50位于所述滑动盘40的同一侧。具体来说,所述滑动盘40可以为四边形,如为菱形状。所述第二限位轴44可以设置在所述菱形的一个拐角处,所述第一限位轴43可以设置在临近所述菱形对角线的焦点处(第一结合部41)。容易理解的是,所述第一限位轴43及所述第二限位轴44上设置有供所述导向轴31通过的通孔(图中未示出),所述第一限位轴43及所述第二限位轴44可以为凸台状,通过设置凸台状限位轴,可以避免滑动盘40碰触到所述机架10。
34.在本实施例中,所述转动机构60还包括电机61(组),所述电机61(组)与所述滑动轴62固定连接,由所述电机61(组)转动带动所述滑动轴62转动,所述滑动轴62的外表面上设置有螺旋纹63,所述第二限位轴44的内表面上设置有与所述滑动轴62相适配的螺旋纹63,通过螺旋纹63的配合,在滑动轴62发生转动时,可以将转动转化为直线运动,使得第二限位轴44带动滑动盘40沿导向轴31来回滑动。
35.在本实施例中,所述转动机构60与所述绞线盘21之间通过皮带70连接,具体来说,可以通过传动皮带70将电机61转动轮与绞线盘21上的转动轮连接,从而带动绞线盘21转动,控制导线60下放或者提升。
36.在本实施例的一种实施方式中,所述滑轮组50可以包括第一滑轮51、第二滑轮52和第三滑轮53。具体来说,所述第一滑轮51可以设置在与所述第二限位轴44所在拐角相对的一个拐角上,所述第二滑轮52与所述第三滑轮53可以设置在所述菱形的另外两个拐角处。容易理解的是,所述第一限位轴43位于所述第一滑轮51、第二滑轮52及所述第三滑轮53之间。
37.进一步地,在所述第一滑轮51和所述第三滑轮53上还固定有导线限位机构80,所述导线限位机构80包括固定卡片81,在所述固定卡片81内并排设置有两个导线60限位轮82。容易理解的是,导线60从两个导线限位轮82中件经过,通过导线限位轮82的限位作用,使导线60可以沿一个方向运动,不会发生偏移。
38.在本实施例中,导线60穿过第一滑轮51上的导向限位机构后与所述第一滑轮51接触(导线60位于第一滑轮51的下部,第一滑轮51对导线60起到下压作用),导线60经过所述第一滑轮51后绕在第二滑轮52上,导线60经过所述第二滑轮52后,方向改为向下,与第三滑轮53接触,再穿过固定在所述第三滑轮53上的导向限位机构后伸出(缠绕在绞线盘21上)。
39.基于相同的实用新型构思,本实用新型还提供一种升降装置,结合图1,所述升降装置包括一定滑轮90及如前述所述的绕线滑动机构,所述定滑轮90固定在所述机架10的上部,且所述定滑轮90与所述第一滑轮51相对。所述绕线滑动机构的具体结构如前述所述,在此就不再一一赘述。
40.基于相同的实用新型构思,本实用新型还提供一种土体分层沉降自动化监测系统,所述系统包括:导线60、分层沉降探头(未示出)、分层沉降管100及套设在所述分层沉降管100外侧面的磁环(未示出)及前述所述的升降装置。
41.具体来说,采用钻孔埋设法,按要求将分层沉降管100及套设在所述分层沉降管
100外侧面的磁环埋入拟监测地层内指定深度;导线60为柔韧性好、低温变、低拉伸二芯导线60,其绕过定滑轮90,然后穿过滑轮组50,最后缠绕在绞线盘21上;安装时,分层沉降探头顶部与导线60连接,然后放入分层沉降管100管顶以下一定深度,最后,在分层沉降管100的管口110盖上顶盖101,以防止异物进入管内导致阻塞。顶盖101上设置导线槽,可使导线60顺利穿过顶盖101进入分层沉降管100内。
42.转动装置中的电机61可以通过半封闭铝合金保护罩102与机架10固定连接,然后通过传动皮带70将电机转动轮64与绞线盘21上的转动轮65连接,从而带动绞线盘21转动,控制导线60下放或者提升。绞线盘21与转动轮绕穿越其中心的固定轴66同步转动,固定轴66通过两端的限位扣67与机架10固定连接。滑动盘40与第一限位轴43、第二限位轴44固定连接,滑动轴62外表面与第二限位轴44内孔表面设置螺旋丝,电机61和滑动轴62连接,两端通过保护罩进行固定;电机61带动滑动轴62旋转,进而通过第二限位轴44驱动滑动盘40沿导向轴31左右移动,从而保证导线60能平整、有序地缠绕在绞线盘21上。导线限位机构80由两个并排的限位轮和固定卡片81组成,两个限位轮通过预设的弧度夹紧导线60,并使导线60始终与定滑轮90外围的凹槽处于同一平面内,保证滑动盘40在左右摆动的过程中导线60不会脱槽;导线60限位装置通过固定卡片81及滑轮的限位轴(图中未标注)与滑动盘40连接,同时,导线限位装置可绕滑轮的限位轴上下自由旋转,保证在导线60缠绕过程中角度改变时,导线限位机构80能随之改变角度。定滑轮90作用为改变导线60的传递方向,使导线60经过定滑轮90后垂直向下进入分层沉降管100内;同时,定滑轮90通过与其相连的长度检测编码器106固定在机架10的横撑上,长度检测编码器106可通过监测定滑轮90的转动角度进而计算出导线60的下放长度(如转动角度为α,滑轮内半径为r,则导线60下放长度为l=α
·
r)。
43.进一步,土体分层沉降自动化监测系统还包括,控制器104,所述控制器104包括主控芯片,设置在机架10上的若干控制开关105。所述控制器104与所述升降装置通信连接。容易理解的是,所述控制开关105与主控芯片连接,通过所述主控芯片(未示出),按照预设的监测频率或者通过人机对话接收测量指令,然后将测量指令发送至升降装置(该升降装置上设置有测量指令执行模块(未示出),用于接收主控芯片发送的测量指令并控制所述升降装置的启停)。
44.举例来说,控制器104按照预设的监测频率或者通过人机对话接收测量指令,然后将指令发布给提升装置,使提升装置转动并安装预定速率下放探头,当探头遇到磁环时,传递信号给控制器104,控制器104接收信号后,继续将探头下放10cm,然后再缓慢提升探头至控制器104收到探头与磁环相遇的信号,立即停止提升,同时,控制器104记录导线60下放长度;继续将探头提升10cm,然后再次缓慢下放探头至控制器104收到探头与磁环相遇的信号,立即停止下放,同时,再次记录导线60下放长度。取两次测得的导线60下放长度的平均值作为计算磁环深度的测量值。继续下发探头,至探头与第下一个磁环相遇,重复以上操作,至该分层沉降孔内全部磁环均被测出。提升导线60,将导线60有序缠绕在绞线盘21上,并使探头提升至分层沉降管100内预定高度,以保证每次测量时,探头从同一高度下放。
45.在本实施例一种实施方式中,所述主控板还包括无线发送模块(未示出),用于将测试数据通过4g网络传输至云端或电脑客户端,以供分析计算。还可以包括为系统供电的太阳能电池板或蓄电池103。
46.应当理解的是,本实用新型的应用不限于上述的举例,对本领域普通技术人员来说,可以根据上述说明加以改进或变换,所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。
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