一种地表高精度大量程位移测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种地表高精度大量程位移测量装置，所述装置包括现场传感模块、其特征在于，所述现场传感模块包括保护罩体、传感转换装置、位移传感器，所述保护罩体用于安装所述传感转换装置，所述传感转换装置上安装有所述位移传感器，所述传感转换装置包括恒力弹簧、变向滑轮、位移变换装置，所述位移传感器上安装有与其同轴的位移滑轮，所述位移滑轮上绕有柔性位移测线。本发明专利技术利用弹簧提供的恒力及物理量转换机构、太阳能供电模块、无线采发模块等几部等几部分相互配合，可长时间处于野外自主工作，无需人工干预，减少人技术人员的劳动强度，结构简单、原理清晰。

【技术实现步骤摘要】
一种地表高精度大量程位移测量装置
本专利技术属于涉及安全预警领域，特别涉及一种地表高精度大量程位移测量装置。
技术介绍
地表位移是地质灾害发生及演变过程中的直接表现，地表位移的大小及位移速率能直接反映灾害体的安全与否，在地灾监测应用中具有十分重要的地位。地质灾害的发生、发展、演化过程，伴随着大量宏观可测物理信息的改变，如地表位移、深部位移、地表倾角、岩土体压力、声发射等。这些物理信息中，又以地表位移最为直接、直观，通过实时捕捉，可以建立其与滑坡成灾演化阶段的映射关系，进而为滑坡预测预报提供必要的基础数据。其变形趋势又与滑坡体所处阶段存在良好的映射关系，且位移量施测相对简单方便，因而工程界普遍利用位移监测对滑坡体的安全状况进行合理评价。地灾领域的地表位移监测设备主要包括GPS、全自动全站仪、恒力拉线式地表位移计等。GPS：全球定位系统的简称，通过导航卫星与地面接收机之间的信号交互可以获知地面测点的绝对位移量。其监测精度依赖于卫星上的铯原子钟，依赖于测量区域的组网方式及数据解算方法，依赖于GPS点同时接收到的导航卫星的数量。此类方法受天气影响较大，雨雾天气一般无法施测。另外，此类方法功耗较大，野外作业需配备大型太阳能电池板及蓄电池，一旦系统断电且未能及时恢复，由于缺少断电期间的数据进行平差处理，监测数据的精度将大打折扣，再者，由于需要大量数据参与平差计算，故解算出的数据实时性较大，对突发位移变形反应不灵敏，有一定的时间滞后性。全自动全站仪：俗称测量机器人，由传统全站仪集成步进马达、CCD影像传感器构成的视频成像系统，并配置智能化的控制及应用软件发展而形成的。利用测量机器人进行滑坡地表变形的测量已在多个滑坡实地应用。施测时需第一次进行学习测量，以后可根据学习记录自动定位对焦到预设测点。与GPS技术相比，测量机器人监测的点更多、速度更快。其缺点是需要测站与监测点之间点点通视、受外界条件的影响更大(如雨天、雾天不能观测)、随距离的增加精度降低较快等。拉线式地表位移计：在固定点与监测点之间通过钢线相连，钢线绕过滑轮与重锤连接，通过滑轮与重锤组合提供的恒力将钢线拉直，监测点的运动带动钢线的运动，进而带动传感探头中角度传感器的转动，此类设备精度高、量程大(可以监测几米到十几米的位移)，且受天气影响小，雨、雾天气均可施测。此种方法的缺点是安装不便，量程需求较大时需要重锤有一定的活动空间，安装高度受到一定限制，另外，由于其测量原理制约，安装时需打开装置罩体，按顺序穿绕测线，非专业人员容易出现安装错误。再者，由于没有计圈装置，滑轮旋转圈数无法计算，无法得知断电期间的位移圈数，给测量结果带来一定隐患。上述几种方法共同存在的问题是：地灾现场的地表位移监测点一般安装于现场有一定高度的安装台(或杆)上，当安装台发生倾斜时造成顶部的监测点发生水平位移，由于没有倾斜误差校正装置，无法获知产生此位移的根源，造成位地表位移量的误判。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种地表高精度大量程位移测量装置，所述装置包括现场传感模块，其特征在于：所述现场传感模块包括保护罩体、传感转换装置、位移传感器，所述保护罩体用于安装所述传感转换装置，所述传感转换装置上安装有所述位移传感器。所述传感转换装置包括恒力弹簧、变向滑轮、位移变换装置。所述位移传感器上安装有与其同轴的位移滑轮，所述位移滑轮上绕有柔性位移测线。进一步地，所述位移变换装置由固定于一体的大轮与小轮组成。进一步地，所述传感转换装置包括计圈机构，该计圈机构为变速结构(可以为涡轮蜗杆或齿轮或皮带轮)。进一步地，所述测量装置还包括安装承台，其作为整个测量装置的加装架，与保护罩体固定，第一角位移传感器、第二角位移传感器、恒力弹簧、变向滑轮均安装固定于所述安装承台上。进一步地，第一测线用于连接所述弹簧与所述位移变换装置，一端与所述弹簧连接，另一端通过变向装置绕于所述位移变换装置上的小轮上；第二测线用于连接所述位移变换装置与位移监测点，一端绕于所述位移变换装置大轮上，另一端延伸连接到被测位移点。进一步地，所述第一角位移传感器与所述安装承台固定，其下方设置的旋转轴上有蜗杆结构，所述旋转轴下部与所述位移变换装置固定；所述第二角位移传感器与安装承台固定，其下方设置的旋转轴上有蜗轮结构，由于蜗轮蜗杆结构的作用，第二角位移传感器可将第一角位移传感器在旋转圈数转换为一个较小的角度变化量。进一步地，所述预警模块为远程预警模块时，所述测量装置包括所述现场传感装置、采发模块、接收模块、远程预警模块、上位机分析模块，所述采发模块采集现场传感模块的信息；所述接收模块通过网络接收所述采发模块采集的所述信息；所述上位机分析模块对所述接收模块接收的所述信息进行分析；所述远程预警模块发出预警。进一步地，所述预警模块为现场预警模块时，所述测量装置包括现场传感装置、采发模块、现场预警模块，所述采发模块采集现场传感模块的信息；所述现场预警模块根据所述信息发出预警。进一步地，所述装置还包括供电模块，其用于给采发模块供电，所述采发模块包括时钟模块、数采模块、无线模块、预警驱动模块、参数设置及存储模块。进一步地，所述供电模块包括太阳能电池板、蓄电池及蓄电池充电保护电路。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术利用弹簧提供的恒力及物理量转换机构、太阳能供电模块、无线采发模块等几部等几部分相互配合，可长时间处于野外自主工作，无需人工干预，减少人技术人员的劳动强度，结构简单、原理清晰。附图说明图1为整个装置系统的结构示意图；图2为现场传感模块的结构示意图；图3为供电模块的结构示意图；图4为采发模块的结构示意图；图5为现场预警模块的结构示意图；图6为远程预警模块的结构示意图。具体实施方式如图1所示，本专利技术公开的地表高精度大量程位移测量装置包括现场传感模块、供电模块、采发模块、接收模块、预警模块、上位机软件。具体地，如图2所示，现场传感模块包括保护罩体、传感转换装置、位移传感器等。在现场传感模块中，保护罩体用于安装传感转换装置，传感转换装置上安装有角度位移传感器，角度位移传感器上安装有与其同轴的位移滑轮，位移滑轮上绕有柔性位移测线；传感转换装置包括恒力弹簧、变向滑轮、位移放大组件等。位移变换装置由固定于一体的大轮与小轮组成，位移变换装置有两个功能，一为将外部产生的线位移转变为内部角位移传感器的角度位移；二为将外部线位移量等比缩小后经变向滑轮传递给恒力弹簧。采用变速结构作为计圈机构，第一轮与角位移传感器1旋转轴同心固定，第二轮与角位移传感器2旋转轴同轴固定，当发生外部位移变化时，将角位移传感器1产生的多圈位移转变为角位移传感器2的一定角度的变化量，从而能实时计算出角位移传感器1旋转的总圈数，解决了超大量程与测量精度之间的矛盾关系。变向滑轮主要起到增加弹簧伸缩量程扩展及弹簧力重定向的作用，通过此滑轮，能使弹簧在整个机构内的活动空间最大化，最大限度的提高本装置的测量量程。限位块用于所述装置出厂时测线的预定位，出厂时，将测线2预拉，使内部恒力弹簧产生一定的拉伸，限位块与测线2固定，使整个装置内部各处产生一定的拉力，从而避免了此装置在运输及安装过程中可能出现的内部测线脱位。无需打开保护罩体即可完成此装置的现场安装。安装承台用于整个测量机构的加装架，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地表高精度大量程位移测量装置，所述装置包括现场传感模块、其特征在于，所述现场传感模块包括保护罩体、传感转换装置、位移传感器，所述保护罩体用于安装所述传感转换装置，所述传感转换装置上安装有所述位移传感器，所述传感转换装置包括恒力弹簧、变向滑轮、位移变换装置，所述位移传感器上安装有与其同轴的位移滑轮，所述位移滑轮上绕有柔性位移测线。

【技术特征摘要】
1.一种地表高精度大量程位移测量装置，所述装置包括现场传感模块、其特征在于，所述现场传感模块包括保护罩体、传感转换装置、位移传感器，所述保护罩体用于安装所述传感转换装置，所述传感转换装置上安装有所述位移传感器，所述传感转换装置包括恒力弹簧、变向滑轮、位移变换装置，所述位移传感器上安装有与其同轴的位移滑轮，所述位移滑轮上绕有柔性位移测线，所述位移变换装置由固定于一体的大轮与小轮组成。2.根据权利要求1所述的装置，所述传感转换装置包括计圈机构，该计圈机构为变速结构，所述变速结构是涡轮蜗杆，或者是齿轮或皮带轮。3.根据权利要求1所述的装置，所述测量装置还包括安装承台，其作为整个测量装置的加装架，与保护罩体固定，第一角位移传感器、第二角位移传感器、恒力弹簧、变向滑轮均安装固定于所述安装承台上。4.根据权利要求3所述的装置，第一测线用于连接所述弹簧与所述位移变换装置，一端与所述弹簧连接，另一端通过变向装置绕于所述位移变换装置上的小轮上；第二测线用于连接所述位移变换装置与位移监测点，一端绕于所述位移变换装置大轮上，另一端延伸连接到被测位移点。5.根据权利要求3所述的装置，所述第一角位移传感器与...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏世玉，杨建国，何飞，向晓军，向强，贺建波，邓涛，陈立川，吴孟，杨富军，陈柏林，赵火焱，
申请(专利权)人：重庆地质矿产研究院，
类型：发明
国别省市：重庆;85