一种分布式注浆过程动态监测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种分布式注浆过程动态监测装置及方法，包括：用户控制终端，所述用户控制终端具有第一数据传输模块；数据采集系统，所述数据采集系统包括一条或多条用于对注浆区域视电阻率进行采集的数据采集通道，ZigBee网络，所述ZigBee网络包括第一数据传输模块和第二数据传输模块，所述第一数据传输模块和第二数据传输模块均为ZigBee模块，所述第一数据传输模块为协调器，所述第二数据传输模块为路由器或终端；本发明专利技术仅用一个用户控制终端通过ZigBee网络与数据采集系统中的多个数据采集终端进行连接并进行操控，以监测注浆区域在注浆过程中的视电阻率变化情况，进而实现对注浆效果的评价。效果的评价。效果的评价。

【技术实现步骤摘要】
一种分布式注浆过程动态监测装置及方法


[0001]本专利技术属于数据采集
，尤其涉及一种分布式注浆过程动态监测装置及方法。

技术介绍

[0002]注浆技术是用液压、气压或电化学的方法，将某些经过一定时间后能够固化的浆液注入到岩土石的孔隙、裂缝中，使岩土成为强度高、抗渗性好、稳定性高的新结构体，这种技术已被广泛地应用在地下水害防治、岩体加固和岩溶塌陷填充等领域。
[0003]在注浆过程中需要对注浆效果进行检测和评估，高密度电阻率法（multi
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electrode resistivity method）作为一种无伤检测方法被大量应用在注浆效果监测中。高密度电阻率法采用一次布置多个电极的数据采集方式，对注浆后区域进行电阻率检测。
[0004]在现有的使用高密度电阻率法进行注浆效果监测的应用中，采用集中式或分布式的设计，大多为单独使用主机或将主机与转换器结合使用，单独使用主机时将导致可用的通道数较少，而将主机与转换器组合时需要大量的连接线材。高密度电法在枣庄某建设场采空区注浆效果检测中的应用（孟庆鲁等2017）、高密度电法在乌鲁木齐东北某煤田采空区注浆效果检测中的应用（赵利华等2017）、高密度电法在云桂铁路路基岩溶注浆检测的应用（马文涛等2015）采用中地装（重庆）地质仪器公司生产的 DUK
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2A 高密度电法系统和重庆奔腾数控技术研究所生产的WDJD－3多功能数字直流激电仪及 WDZJ－3多路电极转换器。这两种测量仪器目前的最新版本为DUK
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4和WGMD
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9，附图１为WGMD
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9系统的组配件构成图。其中 WGMD
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9系统包括测量主机WDA
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1、多路电极转换器 WDZJ
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4、电池组和掌上电脑组合使用，带蓝牙无线通讯技术的掌上电脑遥控仪器主机，距仪器主机10米范围内，可实现设置参数、启动测量、传输显示测量结果。单独使用 WDA
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1主机进行测量时，最多支持60个电极通道，可以通过连接电极转换器支持更多的电极通道，测量通道的测量范围为
±
80V（24位A/D）。虽然这些检测系统会使用掌上电脑通过蓝牙模块对主机进行操控，但是蓝牙模块的传输距离有限，最远只能覆盖10m的范围，无法满足更远距离大跨度数据采集时的数据传输。
[0005]中国专利CN106570227A“一种超高密度电法的电极排列优化方法及装置”中，采集装置包括主控设备和若干智能电极，智能电极采用独立的单片机进行控制，电极转换速度快，主控装置与智能电极间通过ZigBee技术无线传输数据，减少了现场的布线。但是该专利中每一个智能电极都需配备一个单片机控制系统和ZigBee模块，在进行扩展更多的通道时，成本较大。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供一种分布式注浆过程动态监测装置及方法，能够通过多个数据采集终端组成的数据采集系统对注浆区域的视电阻率的变化进行监测。
[0007]本专利技术是这样实现的，一种分布式注浆过程动态监测装置，包括：用户控制终端，所述用户控制终端具有第一数据传输模块；
数据采集系统，所述数据采集系统包括一条或多条用于对注浆区域视电阻率进行采集的数据采集通道，每条所述数据采集通道包括一个数据采集终端或通过级联串口级联的多个数据采集终端，每个所述数据采集终端具有第二数据传输模块；ZigBee网络，所述ZigBee网络包括第一数据传输模块和第二数据传输模块，所述第一数据传输模块和第二数据传输模块均为ZigBee模块，所述第一数据传输模块为协调器，所述第二数据传输模块为路由器或终端；多个所述数据采集终端中，其中一个数据采集终端作为数据采集主机终端，并通过ZigBee网络与所述用户控制终端进行通信；剩余所述数据采集终端作为数据采集从机终端，并通过串口级联线接收数据采集主机终端的控制指令。
[0008]进一步的，每个所述数据采集终端分别被配置为拥有不同且固定的ID号，所述用户控制终端被配置为通过ID号向对应的数据采集终端发送控制命令，所述数据采集主机终端通过ID号向数据采集从机终端发送控制命令。
[0009]进一步的，所述用户控制终端还包括第一控制模块和触屏显示模块，所述触屏显示模块为液晶触摸屏，所述液晶触摸屏显示所述第一控制模块中的界面显示程序；所述液晶触摸屏被配置为根据用户的操作产生触摸信号并传输至第一控制模块；所述第一控制模块被配置为接收所述液晶触摸屏的触摸信号，判断触摸位置，获得控制指令，将控制指令通过第一数据传输模块传输至数据采集终端。
[0010]进一步的，所述用户控制终端设置有第一供电模块，所述数据采集终端设置有第二供电模块，所述第一供电模块包括用于为用户控制终端供电的12V充电电池，所述第二供电模块包括用于为数据采集终端供电的12V充电电池和用于为接地电极供电的电池组。
[0011]进一步的，所述数据采集终端还包括级联串口、第二控制模块、模数转换模块、串行控制电路和继电器组，多个所述数据采集终端的级联串口之间依次通过电缆电性连接，形成一条数据采集通道；所述第二控制模块包括MCU和MCU核心电路，所述MCU与第二数据传输模块电性连接，将采集的数据通过ZigBee网络送到用户控制终端；所述模数转换模块包括ADS1263芯片和模数转换电路，所述ADS1263芯片具有第一转换通道和第二转换通道。
[0012]进一步的，每个所述数据采集终端包括8个模拟开关，所述串行控制电路包括30个电极，所述继电器组包括60个继电器，每个电极连接两个继电器和两个模拟开关；每个模拟开关的一个通道端口与一个电极连接，所述MCU输出串行控制数据控制继电器的开关。
[0013]进一步的，每个所述数据采集终端分别设置有第一级联插头和第二级联插头，所述数据采集终端的第一级联插头与上一数据采集终端的第二级联插头电性连接，所述数据采集终端的第二级联插头与下一数据采集终端的第一级联插头电性连接；当ID号较小的数据采集终端与ID号较大的数据采集终端连接时，ID号较小的数据采集终端作为主机，ID号较大的数据采集终端作为从机；所述主机通过串口与所述从机通信，所述从机接收串口指令并控制继电器组对相应的电极进行放电控制，所述主机通过与从机相连的端口进行电压采集，采集完成后主机将数据通过第二数据传输模块发送到用户控制终端。
[0014]本专利技术还提供一种基于上述分布式注浆过程动态监测装置的监测方法，包括以下步骤：S1、将电极插到待测注浆区域的上方，把电缆头插入数据采集终端中的插头；S2、连接供电电池组，打开数据采集系统的电源开关，将用户控制终端与数据采集
系统通过Zigbee网络连接配对；S3、在用户控制终端上选择需要连接的数据采集终端ID号，用户控制终端发送指令至相应ID号的数据采集终端；S4、数据采集终端响应用户控制终端的命令，进行数据采集；S5、数据采集完成后，数据采集主机终端将数据打包发送到用户控制终端；S6、用户控制终端本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分布式注浆过程动态监测装置，其特征在于，包括：用户控制终端，所述用户控制终端具有第一数据传输模块；数据采集系统，所述数据采集系统包括一条或多条用于对注浆区域视电阻率进行采集的数据采集通道，每条所述数据采集通道包括一个数据采集终端或通过级联串口级联的多个数据采集终端，每个所述数据采集终端具有第二数据传输模块；ZigBee网络，所述ZigBee网络包括第一数据传输模块和第二数据传输模块，所述第一数据传输模块和第二数据传输模块均为ZigBee模块，所述第一数据传输模块为协调器，所述第二数据传输模块为路由器或终端；多个所述数据采集终端中，其中一个数据采集终端作为数据采集主机终端，并通过ZigBee网络与所述用户控制终端进行通信；剩余所述数据采集终端作为数据采集从机终端，并通过串口级联线接收数据采集主机终端的控制指令。2.根据权利要求1所述的一种分布式注浆过程动态监测装置，其特征在于：每个所述数据采集终端分别被配置为拥有不同且固定的ID号，所述用户控制终端被配置为通过ID号向对应的数据采集终端发送控制命令，所述数据采集主机终端通过ID号向数据采集从机终端发送控制命令。3.根据权利要求1所述的一种分布式注浆过程动态监测装置，其特征在于：所述用户控制终端还包括第一控制模块和触屏显示模块，所述触屏显示模块为液晶触摸屏，所述液晶触摸屏显示所述第一控制模块中的界面显示程序；所述液晶触摸屏被配置为根据用户的操作产生触摸信号并传输至第一控制模块；所述第一控制模块被配置为接收所述液晶触摸屏的触摸信号，判断触摸位置，获得控制指令，将控制指令通过第一数据传输模块传输至数据采集终端。4.根据权利要求1所述的一种分布式注浆过程动态监测装置，其特征在于：所述用户控制终端设置有第一供电模块，所述数据采集终端设置有第二供电模块，所述第一供电模块包括用于为用户控制终端供电的12V充电电池，所述第二供电模块包括用于为数据采集终端供电的12V充电电池和用于为接地电极供电的电池组。5.根据权利要求2所述的一种分布式注浆过程动态监测装置，其特征在于：所述数据采集终端还包括级联串口、第二控制模块、模数转换模块、串行控制电路和继电器组，多个所述数据采集终端的级联串口之间依次通过电缆电性连接，形成一条数据采集通道；所述第二控制模块包括MCU和MCU核心电路，所述MCU与第二数据传输模块电性连接，将采集的数据通过ZigBee网络发送到用户控制终端；所述模数转换模块包括ADS1263芯片和模数转换电路，所述ADS1263芯片具有第一转换通道和第二转换通道。6.根据权利要求5所述的一种分布式注浆过程动态监测装置，其特征在于：每个所述数据采集终端包括8个模拟开关，所述串行控制电路包括30个电极，所述继电器组包括60个继电器，每个电极连接两个继电器和两个模拟开关；每个模拟开关的一个通道端口与一...

【专利技术属性】
技术研发人员：林凡强，钟伟，王向鹏，孙宏宇，张鸿伟，黄珂琪，李小辉，刘之讯，
申请(专利权)人：成都理工博大工程科技有限公司，
类型：发明
国别省市：