基于智能锚具的锚杆轴力远程监测系统技术方案

本实用新型专利技术涉及基于智能锚具的锚杆轴力远程监测系统，包括智能锚具、处理器、服务器以及接收器，智能锚具与处理器通讯连接，处理器与接收器通讯连接，智能锚具包括锚环、用于夹持锚杆筋体的分体式锚具、用于感测所述锚环的环向应变的应变片以及与应变片连接的数据采集器，锚环套装在分体式锚具外，应变片沿锚环的环向固定在锚环的锁环外壁中心。本实用新型专利技术适用于采用锚索及可回收锚索的锚固工程，具有结构简单，操作方便，安全可达的优点。

【技术实现步骤摘要】
基于智能锚具的锚杆轴力远程监测系统
本技术涉及一种基于智能锚具的锚杆轴力远程监测系统及采用该系统的监测方法，适用于临时性锚固工程中锚杆轴力的远程监测。
技术介绍
工程建设中，岩土锚固工程越来越多，锚杆在使用阶段的实际受力太低、太高及异常变化均对锚杆锚固工程的稳定有重要影响，因此，锚杆轴力大小的监测对锚固工程的安全极其重要。目前，对锚杆轴力的监测主要是在锚头安装振弦式测力计，定期采用采集器现场采集数据计算轴力，尽管能较好地对锚杆轴力进行监测，但是仍存在以下主要问题：(1)测力计十分昂贵，一般一支测力计的市场价格在900-5000元，不利于在一项锚固工程中大量使用；(2)属于一次性消耗产品，测力计需要安装固定在锚具下面，而一般工程中采用锚具式锚具，且为避免锚头钢绞线干扰后续施工，一般将锚头钢绞线截断，无法拆除锚具，导致测力计无法拆卸重复使用；(3)测力计监测锚杆数量十分有限，由于测力计贵，且基本属于一次性消耗品，在实际工程中，普遍采用仅仅对预估最危险的1-3个断面的竖向一列锚杆进行轴力监测，导致其余绝大多数锚杆轴力变化处于失控状态，对工程安全的监控与防护极其不利；(4)测力计尺寸较大，需要占用一定的净空，导致围护结构至地下结构净空加大，增加了土方开挖工程量，延长了工程工期；(5)不能实时自动化远程监测，人工监测锚杆轴力难以实时监测，遇到锚杆轴力变化异常时，人工监测可能滞后，导致无法及时预警；另外，在特殊条件下，如暴雨、施工环境恶化等，开展人工监测可能危及技术员人身安全。有鉴于此，本专利技术人对智能锚具及其监测系统和方法进行深入研究，遂有本案产生。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种基于智能锚具的锚杆轴力远程监测系统及其监测方法，其具有成本低、能够保障工程安全的优点。为了达到上述目的，本技术采用这样的技术方案：基于智能锚具的锚杆轴力远程监测系统，包括智能锚具、处理器、服务器以及接收器，智能锚具与处理器通讯连接，处理器与接收器通讯连接，智能锚具包括锚环、用于夹持锚杆筋体的分体式锚具、用于感测所述锚环的环向应变的应变片以及与应变片连接的数据采集器，锚环套装在分体式锚具外，应变片沿锚环的环向固定在锚环的锁环外壁中心。作为本技术的一种优选方式，所述处理器通过无线通讯方式与所述数据采集器通讯连接，处理器连接服务器，服务器通过无线通信方式与接收器连接。作为本技术的一种优选方式，所述接收器为Pad、智能手机、PC。作为本技术的一种优选方式，所述锚环包括第一锚环和第二锚环，第一锚环和第二锚环通过连接件锁定在一起，第一锚环和第二锚环围成用于安装分体式锚具的锚具安装槽。作为本技术的一种优选方式，还包括补偿片，补偿片沿所述锚环的轴向固定在锚环的锁环外壁，补偿片连接至所述数据采集器。作为本技术的一种优选方式，所述分体式锚具包括两片相同的第一分体式锚具和一片第二分体式锚具，第二分体式锚具设置在两片第一分体式锚具之间，所述第一分体式锚具上设置有第一半锥孔和第一半穿筋孔，所述第二分体式锚具的两侧均设置有与第一半锥孔匹配的第二半锥孔和与第一半穿筋孔匹配的第二半穿筋孔，第一半锥孔和第二半锥孔围成锥孔，每根所述钢绞线通过两片夹片安装在锥孔中。作为本技术的一种优选方式，所述第一锚环和所述第二锚环均包括半圆形的锁环和设置在所述锁环的两端的锁耳，所述锁耳上设置有螺栓穿孔，所述连接件为螺栓和螺母。作为本技术的一种优选方式，所述第二分体式锚具的两端设有限位舌，所述限位舌抵压在所述锚环上。作为本技术的一种优选方式，所述应变片和所述补偿片通过粘贴的方式固定在所述锚环上，所述应变片为电阻应变片。本技术还提出一种监测方法，采用基于智能锚具的锚杆轴力远程监测系统，包括如下步骤：(1)智能锚具安装锚环的安装：将应变片和补偿片按规定方向粘贴安装在第一锚环的锁环的外壁并封装，将第一锚环和第二锚环的锁耳并拢，在螺栓穿孔内穿入螺栓，用螺母锁紧锚环，完成锚环的安装；分体式锚具装配：将组装完毕的锚环套入需要锁定锚杆钢绞线上，并压抵在传力结构梁或板上，将第一分体式锚具、第二分体式锚具套入锚杆钢绞线，并使装配完毕的分体式锚具安装如锚环的内孔，按住分体式锚具不动，转动锚环直至锁环的外壁中心顶点切线与第二分体式锚具的长边平行后，停止转动锚环，再向锥孔中插入夹片，完成分体式锚具装配；(2)数据信号连接将智能锚具上的应变片和补偿片通过导线连接至数据采集器，再将数据采集器连接至处理器，处理器连接至服务器，通过服务器向接收器发送相应的信息；(3)锚杆轴力远程监测采用千斤顶张拉锚杆钢绞线，按设计预加力锁定，锚杆轴力实时采集至采集器，并进一步实时传输至接收器，持续监测锚杆轴力至锚杆支护功能结束。采用本技术的技术方案，具有如下优点：(1)采用分体式锚具、分体式锚环及其上粘贴的应变片组成智能锚具，可替换传统采用测力计测试锚杆轴力的方法，通过应变片检测锚环的环形应变数据并传送至数据采集器，传统测力计价格昂贵，单支市场价格约900-3000元，而单支应变片约0.5-2.0元；(2)数据采集器将采集应变片的信息，并发送至处理器进行处理后，发送至接收器，大大节省监测成本，可对工程中所有锚杆进行监测，且监测成本低；(3)实现在线、同步、实时、远程监测，可对潜在工程险情及时预警，保障工程安全；(4)工程结束后，智能锚具可拆卸回收，并重复利用，节能环保。附图说明图1为本技术自解锁锚具第一种实施方式装配完成后锁定状态的俯视图。图2为本技术图1的仰视图。图3为本技术图1的前视图。图4为本技术图1的左视图。图5为本技术锚环第一种实施方式的装配俯视图。图6为本技术第一锚环的第一种实施方式的俯视图。图7为本技术第一锚环第一种实施方式的仰视图。图8为本技术图6的前视图。图9为本技术图6的左视图。图10为本技术第二锚环第一种实施方式的俯视图。图11为本技术第二锚环第一种实施方式的仰视图。图12为本技术图10的前视图。图13为本技术图10的左视图。图14为本技术分体式锚具第一种实施方式装配后的俯视图。图15为本技术分体式锚具第一种实施方式装配后的仰视图。图16为本技术分体式锚具第一种实施方式的拆分图。图17为本技术第一分体式锚具第一种实施方式的正视图。图18为本技术第一分体式锚具第一种实施方式的左视图。图19为本技术第二分体式锚具第一种实施方式的左视图。图20为本技术T形螺丝正视图。图21为本技术自解锁锚具第一种实施方式的解锁状态俯视图。图22为本技术自解锁锚具第一种实施方式的锚环解锁状态左视图。图23为本技术自解锁锚具第二种实施方式的锁定状态俯视图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于智能锚具的锚杆轴力远程监测系统，其特征在于：包括智能锚具、处理器、服务器以及接收器，智能锚具与处理器通讯连接，处理器与接收器通讯连接，智能锚具包括锚环、用于夹持锚杆钢绞线的分体式锚具、用于感测所述锚环的环向应变的应变片以及与应变片连接的数据采集器，锚环套装在分体式锚具外，应变片沿锚环的环向固定在锚环的锁环外壁。/n

【技术特征摘要】
1.基于智能锚具的锚杆轴力远程监测系统，其特征在于：包括智能锚具、处理器、服务器以及接收器，智能锚具与处理器通讯连接，处理器与接收器通讯连接，智能锚具包括锚环、用于夹持锚杆钢绞线的分体式锚具、用于感测所述锚环的环向应变的应变片以及与应变片连接的数据采集器，锚环套装在分体式锚具外，应变片沿锚环的环向固定在锚环的锁环外壁。


2.如权利要求1所述的基于智能锚具的锚杆轴力远程监测系统，其特征在于：所述处理器通过无线通讯方式与所述数据采集器通讯连接，处理器连接服务器，服务器通过无线通信方式与接收器连接。


3.如权利要求2所述的基于智能锚具的锚杆轴力远程监测系统，其特征在于：所述接收器为Pad、智能手机、PC或其它显示终端。


4.如权利要求3所述的基于智能锚具的锚杆轴力远程监测系统，其特征在于：所述锚环包括第一锚环和第二锚环，第一锚环和第二锚环通过连接件锁定在一起，第一锚环和第二锚环围成用于安装分体式锚具的锚具安装槽。


5.如权利要求4所述的基于智能锚具的锚杆轴力远程监测系统，其特征在于：还包括补偿片，补偿片沿所述锚环的轴向固定在...

【专利技术属性】
技术研发人员：涂兵雄，林振德，陈云彬，朱宏栋，李志伟，侯军军，肖朝昀，黄金狮，程强，章钧翔，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：新型
国别省市：福建;35