一种用于水利工程的全自动测斜仪及测量方法技术

本发明专利技术公开了一种用于水利工程的全自动测斜仪及测量方法，涉及测斜仪技术领域，包括主控模块和测量单元，所述主控模块设于测斜管的顶部，主控模块内设有主控制单元、放线控制单元和控电控制单元，所述测量单元设于测斜管内，测量测斜管的倾斜角度，测量单元获取在测斜管内与垂直方向的夹角变化趋势，主控制单元根据夹角变化趋势计算测斜管的倾斜角度；该全自动测斜仪在使用过程中无需技术人员进行校准处理，简化了技术人员的工作流程，方便技术人员长期同时使用多个全自动测斜仪进行测斜管的监测工作，尤其在水利工程中，技术人员无需现场进行校准，通过后端PC就能对水利大坝进行长期的监测工作。行长期的监测工作。行长期的监测工作。

【技术实现步骤摘要】
一种用于水利工程的全自动测斜仪及测量方法


[0001]本专利技术涉及测斜仪
，具体涉及一种用于水利工程的全自动测斜仪及测量方法。

技术介绍

[0002]现有授权公告号为CN107677244B的中国专利公开的一种全自动测斜仪、授权公告号为CN108398119B的中国专利公开的快速精准的测斜仪以及授权公告号为CN111912390B的中国专利公开的一种防护型测斜仪，此类测斜仪均使用测斜杆对来测量预设的测斜管的坡度变化，该测斜杆均是通过长线吊在测斜管内，测斜杆的侧面均安装滑轮来保证测斜杆在测斜管上移动不受干扰；
[0003]但是在实际使用过程中，由于测斜杆与滑轮之间的摩擦力作用，以及长线受到外部环境的干扰，导致测斜杆的中轴线与竖直线产生偏移，即导致测斜杆的中轴线与竖直线之间产生夹角，导致测斜杆在测量测斜管内壁的坡度时，增加了测斜杆的测量误差，使测斜杆测量出的测斜管倾斜数据结果误差较大，不利于采用。

技术实现思路

[0004]为了克服上述的技术问题，本专利技术的目的在于提供一种用于水利工程的全自动测斜仪及测量方法，以解决现有技术中，由于测斜杆与滑轮之间的摩擦力作用，以及长线受到外部环境的干扰，导致测斜杆的中轴线与竖直线产生偏移，导致测斜杆在测量测斜管内壁的坡度时，增加了测斜杆的测量误差的问题。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0006]具体是提供一个一种用于水利工程的全自动测斜仪，包括主控模块和测量模块，主控模块设于测斜管的顶部，主控模块内设有主控制单元和放线控制单元，测量模块包括控电控制单元和测量单元，测量单元设于测斜管内，测量测斜管的倾斜角度，测量单元获取在测斜管内与垂直方向的夹角变化趋势，主控制单元根据夹角变化趋势计算测斜管的倾斜角度。
[0007]作为本专利技术进一步的方案：所述主控制单元包括主控制器、通讯处理器、定位模块和调试模块。
[0008]作为本专利技术进一步的方案：所述放线控制单元包括放线驱动器、放线检测器、机械零点检测器、线盘驱动轮、编码器轮、限位轮和钢丝绳，所述钢丝绳的一端与测量单元固定连接，所述钢丝绳的另一端通过编码器轮缠绕在线盘驱动轮的侧面。
[0009]作为本专利技术进一步的方案：所述控电控制单元包括连接套管，所述连接套管的顶端固定连接有吊接头，所述连接套管的底端固定连接有测斜杆，所述连接套管的内部设有测量芯片、MEMS传感器、供电电池、无线通讯模块和无线充电模块。
[0010]作为本专利技术进一步的方案：所述测斜杆的侧面安装有两组限位滑轮，两组限位滑轮之间的距离为50cm。
[0011]作为本专利技术进一步的方案：所述测斜杆的内部设有轴心杆，所述轴心杆与测斜杆的中轴线重合，所述轴心杆的底端固定连接有球形端头，所述球形端头的侧面嵌套有角运动检测套，所述球形端头的底端中心位置固定连接有摩擦导头，所述摩擦导头与角运动检测套的内壁接触。
[0012]作为本专利技术进一步的方案：所述角运动检测套的顶端安装有多个滚轮，多个滚轮呈圆环形等距设置，且形成的圆环形的直径小于球形端头的最大直径。
[0013]作为本专利技术进一步的方案：所述轴心杆内部穿插电极一，电极一的一端与摩擦导头连接，角运动检测套的内侧中心位置穿插电极二，角运动检测套的内壁设置电阻层，电极二的一端与电阻层接触，电极一的另一端与电极二的另一端之间连接有电源。
[0014]一种用于水利工程的全自动测斜仪测量方法，该测量方法使用上述的全自动测斜仪实现，包括以下步骤：
[0015]S1：连接套管中的无线通讯模块等待全自动测斜仪中的通讯处理器发起通讯请求，测量单元处于睡眠模式；
[0016]S2：全自动测斜仪中的通讯处理器发起通讯请求，连接套管中的无线通讯模块接收通讯处理器的通讯请求；
[0017]S3：无线通讯模块接收通讯处理器的通讯请求后，开始进入测量模式，并通知主控制器；
[0018]S4：主控制器通过控电控制单元将测量单元放到测斜管的底部，然后主控制器通过控电控制单元提升测量单元来完成对测斜管的测量；
[0019]S5：测量单元根据测量任务重复执行测量；
[0020]S6：测量单元上升到机器零点后，完成测量过程；
[0021]S7：主控制器通过通讯处理器与无线通讯模块建立通讯连接，测量单元将测量数据通过无线通讯模块和通讯处理器传输至主控制器，主控制单元根据测量数据计算测斜管的倾斜角度；
[0022]S8：主控制器将测量数据通过无线网络或者移动储存卡传输至PC终端。
[0023]作为本专利技术进一步的方案：所述S5包括以下步骤：
[0024]S5.1：放线驱动器控制编码器轮转动，转动的编码器轮通过钢丝绳提升测量单元，测量单元在预设时间内上升50cm；
[0025]S5.2：等待安全冗余时间；
[0026]S5.3：测量单元唤醒，MEMS传感器开始工作，开始测量MEMS传感器的角度值以及测量单元在测斜管内与垂直方向的角度值，并把数据储存在测量芯片中，所需时间为；
[0027]S5.4：完成测量，测量单元进入睡眠模式。
[0028]作为本专利技术进一步的方案：所述S7中主控制单元根据测量数据计算测斜管的倾斜角度，具体如下：
[0029]主控制单元获取测量单元获取的测斜杆在测斜管内与垂直方向的角度值，测量单元将MEMS传感器的角度值传输至主控制单元，测斜管的实际角度值为，则：
[0030][，]＋[，]×
i；
[0031]其中是时刻测斜杆上升的高度，[，]是在测斜杆上升高度时测斜杆在测斜管内与垂直方向的角度值，[，]是在测斜杆上升高度时MEMS传感器的角度值，是在测斜杆上升高度时测斜管的实际角度值，其中i是所在竖直面相对于的方向：
[0032]若与同向，则i=1；
[0033]若与不同向，则i=－1。
[0034]本专利技术的有益效果：
[0035]本专利技术中，全自动测斜仪在给出测斜管的倾斜角度时就排除了测斜杆由于振动、摩擦力等原因产生的倾斜因素，每进行一次计算都是相对于对全自动测斜仪进行一次校准，因此该全自动测斜仪在使用过程中无须技术人员进行校准处理，简化了技术人员的工作流程，方便技术人员长期同时使用多个全自动测斜仪进行测斜管的监测工作，尤其在水利工程中，技术人员无需现场进行校准，通过后端PC就能对水利大坝进行长期的监测工作。
附图说明
[0036]下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。
[0037]图1是本专利技术的结构示意图；
[0038]图2是本专利技术中放线控制单元的结构示意图；
[0039]图3是本专利技术中测量模块的主视图；
[0040]图4是本专利技术中角运动检测套的结构示意图；
[0041]图5是本专利技术中角运动检测套的主视图；
[0042]图6是本专利技术中角运动检测套的剖视图；
[0043]图7是本专利技术中角运动检测套的偏移图；
[0044]图8是本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于水利工程的全自动测斜仪，其特征在于，包括：主控模块和测量模块；所述主控模块设于测斜管（5）的顶部，主控模块内设有主控制单元（1）和放线控制单元（2）；所述测量模块包括控电控制单元（3）和测量单元（4），测量单元（4）设于测斜管（5）内，测量测斜管（5）的倾斜角度，测量单元（4）获取在测斜管（5）内与垂直方向的夹角变化趋势，主控制单元（1）根据夹角变化趋势计算测斜管（5）的倾斜角度。2.根据权利要求1所述的一种用于水利工程的全自动测斜仪，其特征在于，所述主控制单元（1）包括主控制器（11）、通讯处理器（12）、定位模块（13）和调试模块（14）。3.根据权利要求2所述的一种用于水利工程的全自动测斜仪，其特征在于，所述放线控制单元（2）包括放线驱动器（21）、放线检测器（22）、机械零点检测器（23）、线盘驱动轮（24）、编码器轮（25）、限位轮（26）和钢丝绳（27），所述钢丝绳（27）的一端与测量单元（4）固定连接，所述钢丝绳（27）的另一端通过编码器轮（25）后缠绕在线盘驱动轮（24）的侧面。4.根据权利要求3所述的一种用于水利工程的全自动测斜仪，其特征在于，所述控电控制单元（3）包括连接套管（36），所述连接套管（36）的顶端固定连接有吊接头（39），所述连接套管（36）的底端固定连接有测斜杆（37），所述连接套管（36）的内部设有测量芯片（31）、MEMS传感器（32）、供电电池（33）、无线通讯模块（34）和无线充电模块（35）。5.根据权利要求4所述的一种用于水利工程的全自动测斜仪，其特征在于，所述测斜杆（37）的侧面安装有两组限位滑轮（38），两组限位滑轮（38）之间的距离为50cm。6.根据权利要求5所述的一种用于水利工程的全自动测斜仪，其特征在于，所述测斜杆（37）的内部设有轴心杆（371），所述轴心杆（371）与测斜杆（37）的中轴线重合，所述轴心杆（371）的底端固定连接有球形端头（372），所述球形端头（372）的侧面嵌套有角运动检测套（373），所述球形端头（372）的底端中心位置固定连接有摩擦导头（376），所述摩擦导头（376）与角运动检测套（373）的内壁接触。7.根据权利要求6所述的一种用于水利工程的全自动测斜仪，其特征在于，所述角运动检测套（373）的顶端安装有多个滚轮（375），多个滚轮（375）呈圆环形等距设置，且形成的圆环形的直径小于球形端头（372）的最大直径。8.根据权利要求7所述的一种用于水利工程的全自动测斜仪，其特征在于，所述轴心杆（371）内部穿插电极一，电极一的一端与摩擦导头（376）连接，角运动检测套（373）的内侧中心位置穿插电极二，角运动检测套（373）的内壁设置电阻层，电极二的一端与电阻层接触，电极一的另一端与电极二的另一端之间连接有电源。9...

【专利技术属性】
技术研发人员：周理想，赵军，杨上镔，李诚，王天佑，
申请(专利权)人：广州华水生态科技有限公司，
类型：发明
国别省市：