一種智能化手持式深孔測(cè)斜儀及測(cè)斜系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種智能化手持式深孔測(cè)斜儀及測(cè)斜系統(tǒng)，所述智能化手持式深孔測(cè)斜儀包括測(cè)量探頭以及連接于測(cè)量探頭上并可適配地在所述測(cè)斜管中滑動(dòng)以使測(cè)量探頭可定位于測(cè)斜管中多個(gè)測(cè)量位置處的滑輪；所述測(cè)量探頭內(nèi)設(shè)置有用以測(cè)量第一設(shè)定方向傾斜度的第一傾角傳感器和用以測(cè)量第二設(shè)定方向傾斜度的第二傾角傳感器，所述第一傾角傳感器和第二傾角傳感器位于同一平面上。測(cè)斜系統(tǒng)還包括后手持功能端和后臺(tái)服務(wù)器。本實(shí)用新型通過(guò)測(cè)量探頭在測(cè)量井內(nèi)雙方向的傾斜度測(cè)量，從而提高測(cè)量的效率。同時(shí)實(shí)現(xiàn)了手持設(shè)備的小型輕便化，增加了數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)回傳的功能，減少測(cè)量數(shù)據(jù)丟失、人為對(duì)數(shù)據(jù)的操縱等不確定因素，使工程管理更加科學(xué)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種智能化手持式深孔測(cè)斜儀及測(cè)斜系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及巖土工程中對(duì)邊坡深部變形監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種智能化手持 式深孔測(cè)斜儀及測(cè)斜系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 巖土工程中對(duì)邊坡的傾斜測(cè)量是很重要的一環(huán)，但是現(xiàn)有技術(shù)中測(cè)量井傾斜測(cè)試 儀器的測(cè)量方向只有一個(gè)方向，不能同時(shí)測(cè)量一個(gè)平面內(nèi)的兩個(gè)方向，使得測(cè)量效率不高， 同時(shí)測(cè)量?jī)蓚€(gè)方向時(shí)需要測(cè)量?jī)纱?，兩次測(cè)量的數(shù)據(jù)很難在同一位置，造成兩個(gè)方向的數(shù) 據(jù)合成存在誤差，并且現(xiàn)有技術(shù)中的測(cè)量井傾斜測(cè)試儀器不具有GPRS模塊，不能做到數(shù)據(jù) 的實(shí)時(shí)傳送，測(cè)量的數(shù)據(jù)管理不夠科學(xué)。而且測(cè)量探頭的步進(jìn)也不能調(diào)節(jié)，只能按固定的步 進(jìn)測(cè)量，測(cè)量不夠靈活。工程人員若想在測(cè)量中根據(jù)需要靈活應(yīng)用存在缺陷。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0003] 本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，而提出一種智 能化手持式深孔測(cè)斜儀及測(cè)斜系統(tǒng)，以提高測(cè)量數(shù)據(jù)的精確性。
[0004] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提出一種智能化手持式深孔測(cè)斜儀，用以測(cè)量 深孔內(nèi)測(cè)斜管各測(cè)量位置處的傾斜量，所述智能化手持式深孔測(cè)斜儀包括測(cè)量探頭以及 連接于測(cè)量探頭上并可適配地在所述測(cè)斜管中滑動(dòng)以使測(cè)量探頭可定位于測(cè)斜管中多個(gè) 測(cè)量位置處的滑輪；所述測(cè)量探頭內(nèi)設(shè)置有用以測(cè)量第一設(shè)定方向傾斜度的第一傾角傳感 器和用以測(cè)量第二設(shè)定方向傾斜度的第二傾角傳感器，所述第一設(shè)定方向和第二設(shè)定方向 位于與測(cè)量探頭軸線(xiàn)垂直的平面內(nèi)。
[0005] 優(yōu)選地，滑輪成對(duì)設(shè)置，每對(duì)滑輪中的兩個(gè)滑輪分列于所述測(cè)量探頭兩側(cè)，每對(duì)滑 輪中兩滑輪連線(xiàn)平行于所述第一設(shè)定方向。
[0006] 優(yōu)選地，第一設(shè)定方向和所述第二設(shè)定方向相互垂直。
[0007] 本實(shí)用新型還提出一種智能化手持式深孔測(cè)斜系統(tǒng)，包括手持功能端和與所述手 持功能端相連接的如上述的智能化手持式深孔測(cè)斜儀；所述手持功能端包括：用以處理智 能化手持式深孔測(cè)斜儀的測(cè)量數(shù)據(jù)并控制其它元件的CPU、用以將測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸給CPU的 數(shù)據(jù)傳輸接口和用以進(jìn)行人機(jī)交互的人機(jī)接口，所述數(shù)據(jù)傳輸接口連接所述CPU，所述人機(jī) 接口連接所述CPU。
[0008] 優(yōu)選地，智能化手持式深孔測(cè)量分析儀包括用以調(diào)節(jié)測(cè)量探頭在測(cè)斜管中步進(jìn)的 步進(jìn)參數(shù)調(diào)節(jié)模塊，所述步進(jìn)參數(shù)調(diào)節(jié)模塊連接所述CPU。
[0009] 優(yōu)選地，還包括后臺(tái)服務(wù)器，所述手持功能端還包括GPRS模塊，所述GPRS模塊用 以將所述CPU處理過(guò)的所述測(cè)量數(shù)據(jù)發(fā)送給所述后臺(tái)服務(wù)器。
[0010] 優(yōu)選地，手持功能端還包括：界面參數(shù)設(shè)置模塊，用以設(shè)置工程信息參數(shù)。
[0011] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果包括：本實(shí)用新型通過(guò)在測(cè)量探頭測(cè)試 測(cè)量井內(nèi)雙方向的傾斜度，從而提高儀器的工作效率，消除兩個(gè)方向數(shù)據(jù)合成時(shí)存在的誤 差。同時(shí)本實(shí)用新型可以實(shí)時(shí)向上述后臺(tái)服務(wù)器傳輸上述測(cè)量數(shù)據(jù)，減少上述測(cè)量數(shù)據(jù)存 在的不確定因素，使工程的管理更加科學(xué)。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的智能化手持式深孔測(cè)斜儀的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013] 圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的測(cè)斜管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014] 圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例的智能化手持式深孔測(cè)斜系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
[0015] 圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例的測(cè)斜方法的流程圖。
[0016]

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】：智能化手持式深孔測(cè)斜儀1、測(cè)量探頭11、第一傾角傳感器111、第二 傾角傳感器112、滑輪12、手持功能端2、CPU 21、數(shù)據(jù)傳輸接口 22、人機(jī)接口 23、步進(jìn)參 數(shù)調(diào)節(jié)模塊24、GPRS模塊25、界面參數(shù)設(shè)置模塊26、電池模塊27、后臺(tái)服務(wù)器3、測(cè)斜管 5、導(dǎo)槽51。

【具體實(shí)施方式】
[0017] 為了進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型的原理和結(jié)構(gòu)，現(xiàn)結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施 例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0018] 參閱圖1，本發(fā)明提供一種智能化手持式深孔測(cè)斜儀1，其包括測(cè)量探頭11以及連 接于測(cè)量探頭11上并可適配地在測(cè)斜管5 (測(cè)斜管的結(jié)構(gòu)可參照?qǐng)D2)的導(dǎo)槽51中滑動(dòng)以 使測(cè)量探頭11可定位于測(cè)斜管5中多個(gè)測(cè)量位置處的滑輪12 ;-般情況下，滑輪12成對(duì) 設(shè)置，每對(duì)滑輪12中的兩滑輪12分列于測(cè)量探頭11兩側(cè)；滑輪12與測(cè)量探頭11的連接 處可以轉(zhuǎn)動(dòng)，在測(cè)斜管5發(fā)生扭轉(zhuǎn)的情況下也可順利地沿測(cè)斜管5滑動(dòng)。測(cè)量探頭11內(nèi)設(shè) 置有用以測(cè)量第一設(shè)定方向傾斜度的第一傾角傳感器111和用以測(cè)量第二設(shè)定方向傾斜 度的第二傾角傳感器112,第一設(shè)定方向和第二設(shè)定方向位于與測(cè)量探頭軸線(xiàn)L垂直的平 面內(nèi)同一平面內(nèi)。由于安裝的限制，兩個(gè)傳感器并不一定完全位于同一平面，但在誤差允許 范圍內(nèi)，可認(rèn)為兩個(gè)傳感器測(cè)量的是同一平面內(nèi)的相應(yīng)數(shù)據(jù)。較優(yōu)地，第一設(shè)定方向和第二 設(shè)定方向相互垂直，可將這兩個(gè)方向稱(chēng)為平面上的X方向和Y方向。在測(cè)量探頭內(nèi)設(shè)置兩 傾角傳感器111U12時(shí)，對(duì)各傳感器進(jìn)行合理排布使兩者滿(mǎn)足測(cè)量要求分別測(cè)量同一平面 上X方向和Y方向的傾角。圖3中對(duì)各傳感器的位置僅為示意，在實(shí)際結(jié)構(gòu)中依據(jù)其所要 測(cè)量的方向而設(shè)定安裝位置。
[0019] 該智能化手持式深孔測(cè)斜儀1在使用時(shí)，滑輪12沿著測(cè)斜管5內(nèi)的導(dǎo)槽51滑動(dòng)， 到達(dá)某一位置處時(shí)停住，測(cè)量探頭11中的兩傾角傳感器111U12獲取傾斜度數(shù)據(jù)。而后， 滑輪12每次滑動(dòng)一設(shè)定的距離到達(dá)下一測(cè)量位置，測(cè)量探頭11得到相應(yīng)的測(cè)量數(shù)據(jù)直至 測(cè)量完畢。由于滑輪12直接接觸測(cè)斜管5,滑輪12的滑動(dòng)軌跡即可直接反映測(cè)斜管5的變 形，較優(yōu)地，使第一設(shè)定方向與一對(duì)滑輪12中兩滑輪12的連線(xiàn)相平行，由第一傾角傳感器 111測(cè)量得到傾斜度，更準(zhǔn)確地反映真實(shí)變形情況。
[0020] 請(qǐng)參閱圖3,本實(shí)用新型還提供了一種智能化手持式深孔測(cè)量分析系統(tǒng)，智能化手 持式深孔測(cè)量分析系統(tǒng)包括至少一個(gè)智能化手持式深孔測(cè)量分析儀1、手持功能端2和后 臺(tái)服務(wù)器3。
[0021] 該系統(tǒng)根據(jù)智能化手持式深孔測(cè)斜儀1所測(cè)得的數(shù)據(jù)直接處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù) 的科學(xué)管理。
[0022] 該系統(tǒng)包括如上所述的智能化手持式深孔測(cè)斜儀1以及與智能化手持式深孔測(cè) 斜儀1對(duì)應(yīng)連接的手持功能端2,通過(guò)手持功能端2實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的管理。該系統(tǒng)還可進(jìn) 一步地包括后臺(tái)服務(wù)器3,該后臺(tái)服務(wù)器3作為數(shù)據(jù)監(jiān)控中心，接收由手持功能端2實(shí)時(shí)傳 送的測(cè)量數(shù)據(jù)，減少測(cè)量數(shù)據(jù)丟失、人為對(duì)數(shù)據(jù)操縱等不確定因素，使工程管理更加科學(xué)； 工作人員可以在后臺(tái)服務(wù)器3接受多個(gè)手持功能端2傳輸?shù)臏y(cè)量數(shù)據(jù)，并可做實(shí)時(shí)的分析， 提供檢測(cè)工程的決策效率。
[0023] 手持功能端2,手持功能端2包括：CPU21、數(shù)據(jù)傳輸接口 22、人機(jī)接口 23、步進(jìn)參 數(shù)調(diào)節(jié)模塊24、GPRS模塊25和界面參數(shù)設(shè)置模塊26。
[0024] CPU21，用以處理所述測(cè)量數(shù)據(jù)并控制其它元件。
[0025] 數(shù)據(jù)傳輸接口 22,用以將測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸給CPU21，測(cè)量探頭1測(cè)量產(chǎn)生的測(cè)量數(shù)據(jù) 通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸接口 22傳輸?shù)紺PU21中。
[0026] 人機(jī)接口 23,用以進(jìn)行人機(jī)交互。人機(jī)交互指的是接收操作人員的指令和反饋信 息。因此，人機(jī)接口 23包括輸入設(shè)備和輸出設(shè)備。在本實(shí)施例中，輸出設(shè)備為液晶顯不屏， 輸入設(shè)備為按鍵。也可以采用觸摸屏的方式將輸入設(shè)備和輸出設(shè)備整合在一起。輸入更加 方便，顯示也更加直觀。
[0027] 步進(jìn)參數(shù)調(diào)節(jié)模塊24,用以調(diào)節(jié)測(cè)量探頭1在測(cè)斜管中的步進(jìn)和處理測(cè)量數(shù)據(jù)中 的步進(jìn)值。步進(jìn)指的是測(cè)量探頭1在測(cè)量井中每進(jìn)行一次測(cè)量時(shí)下降的深度，步進(jìn)的不同 會(huì)影響的測(cè)量的精確度，因此可以調(diào)節(jié)步進(jìn)能夠調(diào)節(jié)測(cè)量的精度并且也可以適應(yīng)更多的測(cè) 量狀況。測(cè)量探頭1可以通過(guò)手動(dòng)或電動(dòng)的方式在測(cè)量井中移動(dòng)，當(dāng)采用手動(dòng)方式時(shí)，由手 動(dòng)控制測(cè)量探頭1在測(cè)量井中的步進(jìn)，再通過(guò)步進(jìn)參數(shù)調(diào)節(jié)模塊24改變智能化手持式深孔 測(cè)量分析儀內(nèi)的步進(jìn)值，使得在進(jìn)行計(jì)算時(shí)按照新的步進(jìn)值進(jìn)行計(jì)算；當(dāng)采用電動(dòng)方式時(shí)， 可以通過(guò)步進(jìn)參數(shù)調(diào)節(jié)模塊24直接控制測(cè)量探頭1的移動(dòng)，并且改變智能化手持式深孔測(cè) 量分析儀內(nèi)的步進(jìn)值使得在進(jìn)行計(jì)算時(shí)按照新的步進(jìn)值進(jìn)行計(jì)算。
[0028] GPRS模塊25,用以將所述CPU處理過(guò)的所述測(cè)量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送給外界。由于測(cè)量 工作多在野外進(jìn)行，所以每次測(cè)量需要將所有的地方都測(cè)量完畢之后再提交。這樣增加了 數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和運(yùn)輸中人為對(duì)數(shù)據(jù)操縱、數(shù)據(jù)丟失等不確定性，這樣數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與可靠性就 受到很大的懷疑。通過(guò)GPRS模塊25直接實(shí)時(shí)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)提交給后臺(tái)服務(wù)器4就減少了上述 不確定性，工作人員可以在后臺(tái)服務(wù)器4處直接同時(shí)接受多處準(zhǔn)確可靠的測(cè)量數(shù)據(jù)。
[0029] 界面參數(shù)設(shè)置模塊26,用以接收指令設(shè)置界面參數(shù)。設(shè)置的內(nèi)容可以包括項(xiàng)目名 稱(chēng)設(shè)置和測(cè)試環(huán)境等，可以記錄許多測(cè)量數(shù)據(jù)以外的信息，使得數(shù)據(jù)信息更加詳實(shí)。
[0030] 電池模塊27,電池模塊27用以為所述測(cè)量探頭11和所述手持功能端2提供電力。 由于是手持式的測(cè)量機(jī)構(gòu)，所以采用可充電池的方式供電，使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，儀器輕便。
[0031] 本發(fā)明還提供一種智能化手持式深孔測(cè)斜方法，該方法應(yīng)用于對(duì)邊坡深部的滑動(dòng) 監(jiān)測(cè)，該方法通過(guò)對(duì)深孔內(nèi)測(cè)斜管的監(jiān)測(cè)而得到深孔所在邊坡的變形位移數(shù)據(jù)，測(cè)斜管在 深孔內(nèi)的埋設(shè)可以利用現(xiàn)有技術(shù)，通過(guò)本方法所獲得的該變形位移數(shù)據(jù)包括滑動(dòng)部位、時(shí) 間、滑動(dòng)水平距離（即滑動(dòng)位移）等。
[0032] 參閱圖4,本發(fā)明的測(cè)斜方法包括如下步驟：
[0033] S10:逐一對(duì)測(cè)斜管內(nèi)多個(gè)測(cè)量位置進(jìn)行傾斜度的測(cè)量，其中在同一測(cè)量位置處同 時(shí)對(duì)該測(cè)量位置所在平面內(nèi)兩個(gè)設(shè)定方向的傾斜度進(jìn)行測(cè)量，相鄰兩測(cè)量位置具有設(shè)定距 離。較優(yōu)地，兩個(gè)設(shè)定方向相互垂直，多個(gè)測(cè)量位置中各測(cè)量位置等距離分布。
[0034] S20:獲取各測(cè)量位置處的傾斜度數(shù)據(jù)，根據(jù)各測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到邊坡的變形 位移數(shù)據(jù)。具體地，根據(jù)各測(cè)量位置處的傾斜度以及相鄰兩測(cè)量位置的設(shè)定距離計(jì)算測(cè)斜 管在相鄰兩測(cè)量位置之間的單步滑動(dòng)位移，對(duì)各單步滑動(dòng)位置相加得到測(cè)斜管總的滑動(dòng)位 移。
[0035] 由于測(cè)斜管5存在扭動(dòng)，測(cè)斜管5多個(gè)測(cè)量位置處的A+、A-、B+、B-四個(gè)方向不完 全重合，存在一定的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，本發(fā)明對(duì)在測(cè)量A軸和B軸的傾斜角度的同時(shí)，還對(duì)A+方向 的方位角進(jìn)行測(cè)量，確定每次測(cè)量的A+軸的傾斜角度所對(duì)應(yīng)的方位。方位角的定義為探管 軸線(xiàn)方向在水平面上的投影與地球磁北方向順時(shí)針計(jì)量的夾角。定義相鄰兩測(cè)量位置處的 距離為L(zhǎng)，L大致為測(cè)斜管5內(nèi)相鄰兩測(cè)量位置之間的管壁長(zhǎng)度。
[0036] 測(cè)斜管5的滑動(dòng)位移（即水平方向的偏移距離）的計(jì)算過(guò)程如下。
[0037] 第i次單步測(cè)量得到的參數(shù)為：A軸傾斜角度θ ρ B軸傾斜角度Y it)
[0038] 計(jì)算可得到：第i次單步測(cè)量的A軸方向單步滑動(dòng)位移：Δ i = L ?sin Θ i。第i次 單步測(cè)量的B軸方向單步滑動(dòng)位移

【權(quán)利要求】
1. 一種智能化手持式深孔測(cè)斜儀，用以測(cè)量深孔內(nèi)測(cè)斜管各測(cè)量位置處的傾斜量，其 特征在于：所述智能化手持式深孔測(cè)斜儀包括測(cè)量探頭以及連接于測(cè)量探頭上并可適配地 在所述測(cè)斜管中滑動(dòng)以使測(cè)量探頭可定位于測(cè)斜管中多個(gè)測(cè)量位置處的滑輪； 所述測(cè)量探頭內(nèi)設(shè)置有用以測(cè)量第一設(shè)定方向傾斜度的第一傾角傳感器和用以測(cè)量 第二設(shè)定方向傾斜度的第二傾角傳感器，所述第一設(shè)定方向和第二設(shè)定方向位于與測(cè)量探 頭軸線(xiàn)垂直的平面內(nèi)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能化手持式深孔測(cè)斜儀，其特征在于：所述滑輪成對(duì)設(shè)置， 每對(duì)滑輪中的兩個(gè)滑輪分列于所述測(cè)量探頭兩側(cè)，每對(duì)滑輪中兩滑輪連線(xiàn)平行于所述第一 設(shè)定方向。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能化手持式深孔測(cè)斜儀，其特征在于：所述第一設(shè)定方向 和所述第二設(shè)定方向相互垂直。
4. 一種智能化手持式深孔測(cè)斜系統(tǒng)，其特征在于，包括手持功能端和與所述手持功能 端相連接的如權(quán)利要求1~3中任一項(xiàng)所述的智能化手持式深孔測(cè)斜儀； 所述手持功能端包括：用以處理所述智能化手持式深孔測(cè)斜儀的測(cè)量數(shù)據(jù)并控制其它 元件的CPU、用以將測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸給CPU的數(shù)據(jù)傳輸接口和用以進(jìn)行人機(jī)交互的人機(jī)接口， 所述數(shù)據(jù)傳輸接口連接所述CPU，所述人機(jī)接口連接所述CPU。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的智能化手持式深孔測(cè)斜系統(tǒng)，其特征在于，所述智能化手持 式深孔測(cè)量分析儀包括用以調(diào)節(jié)測(cè)量探頭在測(cè)斜管中步進(jìn)的步進(jìn)參數(shù)調(diào)節(jié)模塊，所述步進(jìn) 參數(shù)調(diào)節(jié)模塊連接所述CPU。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的智能化手持式深孔測(cè)斜系統(tǒng)，其特征在于，還包括后臺(tái)服務(wù) 器，所述手持功能端還包括GPRS模塊，所述GPRS模塊用以將所述CPU處理過(guò)的所述測(cè)量數(shù) 據(jù)發(fā)送給所述后臺(tái)服務(wù)器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的智能化手持式深孔測(cè)斜系統(tǒng)，其特征在于，所述手持功能端 還包括：界面參數(shù)設(shè)置模塊，用以設(shè)置工程信息參數(shù)。
【文檔編號(hào)】G01C9/00GK204064293SQ201420562180
【公開(kāi)日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2014年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月26日
【發(fā)明者】王建松, 廖小平, 劉慶元, 朱本珍, 李龍飛, 高和斌, 熊晉, 潘孝城 申請(qǐng)人:中鐵西北科學(xué)研究院有限公司深圳南方分院