结合3D打印与无线Flex传感的桩体位移监测系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种结合3D打印与无线Flex传感的桩体位移监测系统，包括多根PLA管，所述PLA管由3D打印技术打印得到，所述PLA管在打印时一侧预留有安装槽，所述安装槽内放置有Flex传感器，所述PLA管的一端设有第一连接部，另一端设有第二连接部，所述PLA管的第一连接部能与另一根PLA管的第二连接部铰接连接，所述多根PLA管通过第一连接部和第二连接部铰接成一根长管；所述Flex传感器还与无线发射模块相连，所述无线发射模块用于将Flex传感器检测到的信息传输给上位机。本发明专利技术还涉及一种结合3D打印与无线Flex传感的桩体位移监测方法。本发明专利技术能够对建筑桩基础的形变进行快速测量。

Monitoring system and method of pile displacement combined with 3D printing and wireless Flex sensing

The invention relates to a pile displacement monitoring system combining 3D printing and wireless Flex sensing, which comprises a plurality of PLA pipes, which are printed by 3D printing technology. The PLA pipes are provided with installation grooves on one side of the printing process, and Flex sensors are placed in the installation grooves. One end of the PLA pipes is provided with a first connecting part and the other end is provided with a Flex sensor. A second connecting part is provided, the first connecting part of the PLA tube can be articulated with the second connecting part of another PLA tube, and the multiple PLA tubes are articulated into a long tube through the first connecting part and the second connecting part; the Flex sensor is also connected with the wireless transmitting module, which is used to detect the Flex sensor. The information is transmitted to the host computer. The invention also relates to a pile displacement monitoring method combining 3D printing and wireless Flex sensing. The invention can quickly measure the deformation of the building pile foundation.

【技术实现步骤摘要】
结合3D打印与无线Flex传感的桩体位移监测系统及方法
本专利技术涉及桩体位移监测
，特别是涉及一种结合3D打印与无线Flex传感的桩体位移监测系统及方法。
技术介绍
对于岩土工程来讲，测斜有着十分重要的地位和意义。然而，能够开发出一款安装简洁、操作简便、精确度够用且能够远程操作和监测的传感器显得十分重要。对于土工测斜来讲，除了传统测斜仪测量外，现有也有一些新的技术和方法。比如专利CN107941193A，其设计包括了计数装置、静态测量装置、动态测量装置、处理装置和读数装置，装置过多造价不菲。专利CN207081449U，虽然结合了太阳能电池，符合环保的原则，但还沿用传统的计算机做有线的数据采集，传感器导线错综复杂，数据采集十分不便。Flex弯曲传感器，是一种由超薄电阻片组成的电阻式传感器。与传统弯曲传感器相比，Flex弯曲传感器具有更高的精度，便携性也更好，优势更明显。由于Flex弯曲传感器的轻薄特性，Flex弯曲传感器比传统传感器更易通过外部封装被固定在测量部位上，能够更加准确地进行数据采集和输出。同时，外部封装很好的将传感器与外部测量环境隔开，使得传感器极少受外部不利环境影响，从而能够实现垂直多点同步测量以及多次、循环使用等。兼具轻质、便携、可循环、不易被环境影响、移动无线模拟输出等诸多优势的Flex弯曲传感器经过封装即可埋入待测材料进行全自动准分布式测量。Flex弯曲传感器应用了当前较为先进的弯曲传感技术，广泛使用于医学、力学等多个研究领域，在土木工程中，Flex传感器已应用于测定建筑结构表面出现变形或裂缝的发展等其他情况。GPRS移动技术(GeneralPacketRadioService)，是通用分组无线服务技术的简称，它是GSM移动电话用户可用的一种移动数据业务，属于第二代移动通信中的数据传输技术。GPRS是GSM的延续。GPRS和以往连续在频道传输的方式不同，是以封包(Packet)式来传输，因此使用者所负担的费用是以其传输资料单位计算，并非使用其整个频道，理论上较为便宜，出于经济和实际用途考虑，采用GPRS移动技术进行数据传输，信号稳定，数据传输方便、安全。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种结合3D打印与无线Flex传感的桩体位移监测系统及方法，能够对建筑桩基础的形变进行快速测量。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种结合3D打印与无线Flex传感的桩体位移监测系统，包括多根PLA管，所述PLA管由3D打印技术打印得到，所述PLA管在打印时一侧预留有安装槽，所述安装槽内放置有Flex传感器，所述PLA管的一端设有第一连接部，另一端设有第二连接部，所述PLA管的第一连接部能与另一根PLA管的第二连接部铰接连接，所述多根PLA管通过第一连接部和第二连接部铰接成一根长管；所述Flex传感器还与无线发射模块相连，所述无线发射模块用于将Flex传感器检测到的信息传输给上位机。所述无线发射模块为SIM800C模块。所述PLA管共有4-5根。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：还提供一种结合3D打印与无线Flex传感的桩体位移监测方法，采用上述的桩体位移监测系统，包括以下步骤：(1)根据检测的对象确定PLA管使用的根数，并将多根PLA管通过铰接连接的方式组成一根长管；(2)将长管插入待测钢筋混凝土桩的预留槽内，再用混凝土进行灌浆，使长管相对待测钢筋混凝土桩不再相对移动；(3)打开无线发射模块，通过无线发射模块建立Flex传感器与数据接收终端的无线连接；(4)通过数据接收终端获取的数据，并通过Flex传感器数据的变化来换算每个监测点的变形情况，实现对桩上各监测点变形的实时监测。所述步骤(4)中通过标定实验得出转角与Flex传感器数据之间的关系，根据Flex传感器示数随时间变化，利用标定实验得出的Flex传感器数据与转角之间的关系，通过采集数据推算出角度变化，实现测斜的目的。所述步骤(4)中还包括根据角度变化和PLA管自身的尺寸，推算出待测钢筋混凝土桩沿某方向的位移变化的步骤。有益效果由于采用了上述的技术方案，本专利技术与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本专利技术利用3D打印技术打印预留槽的PLA管、连接几个PLA管的铰；通过两支架板的预留槽将Flex传感器固定在里面，桩的变形使传感器沿铰转动，不同的变形使支架转动的角度不同，从而实现对所受弯曲程度(或位移变化)的测量。该传感器还结合GPRS技术，实现数据的远距离实时传输，并通过手机客户端实现实时监测。实测用3D打印能够较快的完成各部件的打印制作，无需其他机械加工，只需简单的组装，方便量产。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是本专利技术信号传输原理图；图3是本专利技术倾角测试原理图。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。本专利技术的实施方式涉及一种结合3D打印与无线Flex传感的桩体位移监测系统，如图1所示，包括多根PLA管3，所述PLA管3由3D打印技术打印得到，所述PLA管3在打印时一侧预留有安装槽，所述安装槽内放置有Flex传感器4，所述PLA管3的一端设有第一连接部5，另一端设有第二连接部5’，所述PLA管3的第一连接部能与另一根PLA管的第二连接部铰接连接，所述多根PLA管3通过第一连接部和第二连接部铰接成一根长管；所述Flex传感器4还与无线发射模块6相连，所述无线发射模块6用于将Flex传感器4检测到的信息传输给上位机。由此可见，本实施方式中长管采用多根PLA管分段的方式进行组装，中间采用第一连接部和第二连接部进行铰接连接，实现更真实的贴合待测桩，对后面建模计算提供方便；此外，PLA管在打印时预留安装槽，方便插入安装Flex传感器，也可以直接将Flex传感器打入PLA材料；除此之外最大的特点是安装了无线发射模块模块，该无线无线发射模块为GPRS模块可实现数据远程无线传输。本专利技术采用3D打印技术，能精准打印零部件，减少人工打磨，与此同时，3D打印材料可选，选用自身轻、质量好的材料，能做出轻便的传感器。Flex传感器的弯曲性与铰接转动结合，来实现通过板的转动来带动传感器的弯曲；同时，Flex无线传感器与3D打印技术的相结合，能够很大程度降低产品制作成本，能获得更大的经济效益，从而能够更好的推广本专利技术的测斜系统。采用多根PLA管组成长管，可将Flex传感器分布插入在几根的PLA管的安装槽内从而能够实现多点同时监测。GPRS作为一个模块，能够通过该模块将数据进行转换，并通过GPRS、CDMA、3G等无线网络传输数据，这样就能由上位机软件进行接收，从而实现远程监测和数据的可视化。数据采集后的传感器模拟量转换成数字量并进行传递，能够进行数数据的分析和数据的监控。通过自定义输入输出I/O，也支持DES、AES、3DES等加密的方法。本实施方式采用的是SIM800C模块，工作频率丰富，也能传输各种信息。SIM800C尺寸为18.5*11.4*3.4mm，尺寸小，方便携带和安装。同时，其性能强劲，能实现多设备同时传本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种结合3D打印与无线Flex传感的桩体位移监测系统，其特征在于，包括多根PLA管，所述PLA管由3D打印技术打印得到，所述PLA管在打印时一侧预留有安装槽，所述安装槽内放置有Flex传感器，所述PLA管的一端设有第一连接部，另一端设有第二连接部，所述PLA管的第一连接部能与另一根PLA管的第二连接部铰接连接，所述多根PLA管通过第一连接部和第二连接部铰接成一根长管；所述Flex传感器还与无线发射模块相连，所述无线发射模块用于将Flex传感器检测到的信息传输给上位机。

【技术特征摘要】
1.一种结合3D打印与无线Flex传感的桩体位移监测系统，其特征在于，包括多根PLA管，所述PLA管由3D打印技术打印得到，所述PLA管在打印时一侧预留有安装槽，所述安装槽内放置有Flex传感器，所述PLA管的一端设有第一连接部，另一端设有第二连接部，所述PLA管的第一连接部能与另一根PLA管的第二连接部铰接连接，所述多根PLA管通过第一连接部和第二连接部铰接成一根长管；所述Flex传感器还与无线发射模块相连，所述无线发射模块用于将Flex传感器检测到的信息传输给上位机。2.根据权利要求1所述的结合3D打印与无线Flex传感的桩体位移监测系统，其特征在于，所述无线发射模块为SIM800C模块。3.根据权利要求1所述的结合3D打印与无线Flex传感的桩体位移监测系统，其特征在于，所述PLA管共有4-5根。4.一种结合3D打印与无线Flex传感的桩体位移监测方法，其特征在于，采用如权利要求1-3中任一所述的桩体位移监测系统，包括以下步骤：(1)根据检测的对...

【专利技术属性】
技术研发人员：张一帆，袁昱，洪成雨，
申请(专利权)人：东华大学，上海大学，
类型：发明
国别省市：上海,31