用于危岩监测的拉线传感器及监测系统技术方案

本发明专利技术提供一种用于危岩监测的拉线传感器及监测系统，它包括绕线轮和拉线转辊；绕线轮可转动的支承在壳体内，绕线轮用于卷绕拉线，绕线轮与弹性装置连接，以使绕线轮将拉线向一个方向张紧；拉线转辊可转动的支承在壳体内，从绕线轮引出的拉线在拉线转辊上卷绕多圈，并引出壳体，还设有用于检测拉线转辊的转角的读取装置。监测系统，它包括拉线传感器和锚固杆，拉线传感器固设在危岩的基础侧，锚固杆固设在危岩的滑移侧；拉线传感器与锚固杆之间设有开挖槽，保护管设置在开挖槽内，连接钢丝绳和拉线穿入到保护管内。通过采用绕线轮与拉线转辊分离的方案，克服了现有技术中拉线卷绕直径的误差。采用开槽布置的方案，施工更加快捷。

【技术实现步骤摘要】
用于危岩监测的拉线传感器及监测系统
本专利技术涉及拉线传感器领域，特别是一种用于危岩监测的拉线传感器及监测系统。
技术介绍
我国幅员辽阔，有三分之二的国土属于山地地貌，是世界上遭受山体崩塌灾害最严重的国家之一，而危岩崩塌会给人民的财产造成重大损失、人身安全受到威胁。根据地质环境分析，危岩的形成包括内部条件和外部条件两类，内部条件包括地层岩性、坡体结构、高陡临空面；外部条件包括降雨、风化、地震、温度、植被、人类工程活动等。常用的监测方式包括1、建设基准点和监测点，通过全站仪对基准点与监测点之间的相对位置进行监测。2、采用激光位移监测系统。3、设置自动化应力监测点。4、设置自动化拉线式位移监测系统。其中自动化拉线式位移监测系统由于成本低廉，便于实现无人值守的监测而被作为危岩监测必不可少的监测手段。常用的拉线式位移传感器如中国专利文献CN109655022A、CN110631614A的结构类似。采用该类结构的拉线式位移传感器存在的较大问题在于精度不够，具体表现为，为实现较大的测量量程，因此需要采用较大直径的绕线轮，而拉线位移的检测通常检测绕线轮的转角，而实际上卷绕在绕线轮上的每层拉线因为卷绕直径不同，由转角计算得到的拉线长度存在误差，而卷绕顺序较乱的状态下，拉线的长度更不可控。更进一步的，现有的拉线式位移传感器的所需的能耗较高，通常需要配置独立的太阳能电池系统来供电，导致成本高昂，或者持续使用时间较短，而在危岩区域更换电池的危险性较高。现有技术的岩土监测均采用了预埋式方案，例如中国专利文献CN102162234A或CN109115168A的方案，但是预埋式方案的施工方法需要开挖足够的深度，用于危岩监测的施工较为困难。
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用于危岩监测的拉线传感器及监测系统，能够确保位移监测的精度；优选的方案中，能够大幅降低拉线传感器的能耗，以大幅延长拉线传感器的继航时间；还便于在危岩监测的现场布置。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种用于危岩监测的拉线传感器，它包括绕线轮和拉线转辊；绕线轮可转动的支承在壳体内，绕线轮用于卷绕拉线，绕线轮与弹性装置连接，以使绕线轮将拉线向一个方向张紧；拉线转辊可转动的支承在壳体内，从绕线轮引出的拉线在拉线转辊上卷绕多圈，并引出壳体，还设有用于检测拉线转辊的转角的读取装置。优选的方案中，所述的弹性装置为盘簧，弹性装置的一端与壳体固定连接，另一端与绕线轮固定连接。优选的方案中，所述的弹性装置为弹性体，弹性体的一端与绕线轮固定连接，弹性体的另一端与壳体固定连接。优选的方案中，壳体的一侧或两侧设有延伸臂，延伸臂与壳体连通，弹性体设置在壳体内，绕线轮的转轴与弹性体的一端连接，延伸臂的自由端设有固定端头，固定端头与弹性体的另一端连接。优选的方案中，绕线轮与拉线转辊之间设有第一导管，第一导管位于靠近拉线转辊一端的位置；还设有第二导管，第二导管用于将拉线转辊上的拉线引出，第二导管位于靠近拉线转辊另一端的位置。优选的方案中，所述的读取装置中，编码盘与拉线转辊固定连接，采集装置与壳体固定连接，采集装置用于读取编码盘上的编码；采集装置与主控装置电连接，用于将读取的数据发送至主控装置。优选的方案中，所述的读取装置中，编码盘与拉线转辊固定连接，编码盘上设有多个沿圆周均布的磁铁；采集装置与壳体固定连接，在采集装置设有至少两个电磁线圈，两个电磁线圈之间的角度相距为除180°以外的角度。优选的方案中，拉线转辊通过增速器与电磁线圈与编码盘连接，电磁线圈与主控装置的INT引脚电连接，以在出现位移的时候通过电磁线圈产生的电流唤醒主控装置；电磁线圈与数模转换装置电连接，数模转换装置与主控装置电连接。一种采用上述的用于危岩监测的拉线传感器的监测系统，它包括拉线传感器和锚固杆，拉线传感器固设在危岩的基础侧，锚固杆固设在危岩的滑移侧；连接钢丝绳的一端与锚固杆固定连接，连接钢丝绳的另一端与拉线传感器的连接头固定连接；拉线传感器与锚固杆之间设有开挖槽，保护管设置在开挖槽内，连接钢丝绳和拉线穿入到保护管内。优选的方案中，拉线与危岩上的裂隙大致垂直；拉线传感器通过无线收发装置与基站电连接，基站用于收集各个拉线传感器采集的数据发送至终端或服务器。本专利技术提供的一种用于危岩监测的拉线传感器及监测系统，通过采用绕线轮与拉线转辊分离的方案，克服了现有技术中拉线卷绕直径的误差。经测试，采用有机材质的拉线在拉线转辊上卷绕3圈即能够确保拉线与拉线转辊之间没有相对滑移。通过采用弹性体预张紧的方案，大幅增加了拉线传感器的量程，本例中的量程能够达到50m以上。设置的电磁线圈检测方案，能够大幅增加拉线传感器的继航时间，经测算2节18650标准锂电池，能够继航超过6年，便于实现对危岩的长期监测。通过采用近场通讯集中发送到基站的方案，也大幅缩小了拉线传感器的体积，延长了继航时间。采用开槽布置的方案，与造孔埋设的方案相比，施工更加快捷。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明：图1为本专利技术在危岩的现场布置示意图。图2为本专利技术的单个拉线传感器现场布置的示意图。图3为本专利技术的拉线传感器的结构示意图。图4为本专利技术的读取装置的结构示意图。图5为本专利技术的另一优选的读取装置的结构示意图。图6为本专利技术的控制电路结构框图。图中：拉线传感器1，连接头101，壳体102，绕线轮103，延伸臂104，弹性体105，固定端头106，第一导管107，拉线转辊108，第二导管109，管体110，第三导管111，采集装置112，光电传感器1121，电磁线圈1122，主控装置1123，无线收发装置1124，数模转换装置1125，编码盘113，编码1131，磁铁1132，连接头114，基站2，危岩3，裂隙4，拉线5，锚固杆6，连接钢丝绳61，锚固头62，开挖槽7，保护管8。具体实施方式实施例1：如图1~6中，一种用于危岩监测的拉线传感器，它包括绕线轮103和拉线转辊108；如图3中所示，绕线轮103可转动的支承在壳体102内，绕线轮103用于卷绕拉线5，绕线轮103与弹性装置连接，以使绕线轮103将拉线5向一个方向张紧；拉线转辊108可转动的支承在壳体102内，从绕线轮103引出的拉线5在拉线转辊108上卷绕多圈，并引出壳体102，还设有用于检测拉线转辊108的转角的读取装置。由此结构，通过采用将绕线轮103和拉线转辊108单独设置的方案，使拉线在拉线转辊108始终只会卷绕一层，从而克服了现有技术中，因拉线在拉线转辊108表面卷绕多层导致的测量精度误差的问题。经测试，通常拉线5在拉线转辊108表面卷绕超过3圈，即可确保拉线5与拉线转辊108之间没有相对滑移，即拉线的拉出距离与拉线转辊108的转角精确对应，且没有因为相对滑移而产生精度误差。本例中，通常使用时，拉线在拉线转辊108表面卷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于危岩监测的拉线传感器，其特征是：它包括绕线轮（103）和拉线转辊（108）；/n绕线轮（103）可转动的支承在壳体（102）内，绕线轮（103）用于卷绕拉线（5），绕线轮（103）与弹性装置连接，以使绕线轮（103）将拉线（5）向一个方向张紧；/n拉线转辊（108）可转动的支承在壳体（102）内，从绕线轮（103）引出的拉线（5）在拉线转辊（108）上卷绕多圈，并引出壳体（102），还设有用于检测拉线转辊（108）的转角的读取装置。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于危岩监测的拉线传感器，其特征是：它包括绕线轮（103）和拉线转辊（108）；
绕线轮（103）可转动的支承在壳体（102）内，绕线轮（103）用于卷绕拉线（5），绕线轮（103）与弹性装置连接，以使绕线轮（103）将拉线（5）向一个方向张紧；
拉线转辊（108）可转动的支承在壳体（102）内，从绕线轮（103）引出的拉线（5）在拉线转辊（108）上卷绕多圈，并引出壳体（102），还设有用于检测拉线转辊（108）的转角的读取装置。


2.根据权利要求1所述的一种用于危岩监测的拉线传感器，其特征是：所述的弹性装置为盘簧，弹性装置的一端与壳体（102）固定连接，另一端与绕线轮（103）固定连接。


3.根据权利要求1所述的一种用于危岩监测的拉线传感器，其特征是：所述的弹性装置为弹性体（105），弹性体（105）的一端与绕线轮（103）固定连接，弹性体（105）的另一端与壳体（102）固定连接。


4.根据权利要求3所述的一种用于危岩监测的拉线传感器，其特征是：壳体（102）的一侧或两侧设有延伸臂（104），延伸臂（104）与壳体（102）连通，弹性体（105）设置在壳体内，绕线轮（103）的转轴与弹性体（105）的一端连接，延伸臂（104）的自由端设有固定端头（106），固定端头（106）与弹性体（105）的另一端连接。


5.根据权利要求1所述的一种用于危岩监测的拉线传感器，其特征是：绕线轮（103）与拉线转辊（108）之间设有第一导管（107），第一导管（107）位于靠近拉线转辊（108）一端的位置；
还设有第二导管（109），第二导管（109）用于将拉线转辊（108）上的拉线（5）引出，第二导管（109）位于靠近拉线转辊（108）另一端的位置。


6.根据权利要求1所述的一种用于危岩监测的拉线传感器，其特征是：所述的读取装置中，编码盘（113）与拉线转辊（108）固定连接，采集装置（11...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙向楠，吴俊江，孙花玲，陈佩凡，程东，李希，雷艳兵，熊建武，涂胜，李光誉，李新明，文超，
申请(专利权)人：中国葛洲坝集团第一工程有限公司，中国能源建设集团科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42