一種軟土地基沉降自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種軟土地基沉降自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置。本實(shí)用新型包括支架、機(jī)箱模塊和測(cè)頭模塊，所述的支架與機(jī)箱模塊可手動(dòng)連接和拆卸，測(cè)頭模塊和機(jī)箱模塊內(nèi)部電路采用時(shí)鐘同步的方法，測(cè)頭內(nèi)電路用于記錄沉降磁環(huán)觸發(fā)干簧管時(shí)數(shù)組下標(biāo)，機(jī)箱內(nèi)電路用于記錄時(shí)刻對(duì)應(yīng)拉繩傳感器的輸出電壓，通過(guò)測(cè)頭、機(jī)箱近距離無(wú)線通信查詢沉降磁環(huán)位置對(duì)應(yīng)的拉繩傳感器輸出電壓值，實(shí)現(xiàn)對(duì)軟土沉降的測(cè)量。本實(shí)用新型自動(dòng)化程度高，能實(shí)現(xiàn)對(duì)軟土沉降的精確測(cè)量。
【專利說(shuō)明】
一種軟土地基沉降自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及測(cè)量領(lǐng)域，尤其涉及一種軟土地基沉降自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]在軟土地基上修筑高層建筑、高速公路和高速鐵路，由于受到壓力作用，軟土地基會(huì)發(fā)生壓縮變形，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致地基沉降。因此，建設(shè)前對(duì)路基進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量具有重要意義。
[0003]目前，市面上，傳統(tǒng)的鋼尺沉降儀仍然占據(jù)主導(dǎo)地位，它的主要原理是測(cè)量前在地下埋入沉降導(dǎo)管、底蓋和沉降磁環(huán)，測(cè)量時(shí)將內(nèi)部安裝了磁場(chǎng)感應(yīng)器的測(cè)頭放入沉降導(dǎo)管， 當(dāng)遇到外磁場(chǎng)作用時(shí)，便會(huì)接通接收系統(tǒng)，接收系統(tǒng)中的蜂鳴器發(fā)出連續(xù)不斷的蜂鳴聲響，地面上人工記下鋼尺的讀數(shù)。這種沉降儀使用時(shí)需要人工操作，測(cè)量效率低，且鋼尺的測(cè)量精度低，人為讀數(shù)誤差大，難以滿足現(xiàn)在高速鐵路等建設(shè)中的高精度要求。
[0004]近年來(lái)也出現(xiàn)了一些軟土沉降自動(dòng)檢測(cè)儀器，其按照數(shù)據(jù)傳輸方式可以分為兩類:一類是通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)測(cè)量定位裝置上下運(yùn)動(dòng)，測(cè)量定位裝置上另接一條數(shù)據(jù)線傳輸數(shù)據(jù)到上端測(cè)箱顯示;另一類是通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)測(cè)量定位裝置上下運(yùn)動(dòng)，采用無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)。其之所以不能產(chǎn)品化，存在以下缺點(diǎn):(1)無(wú)線電波被地下土層和混凝土結(jié)構(gòu)大量吸收，且受標(biāo)準(zhǔn)沉降導(dǎo)管直徑尺寸的限制，無(wú)線觸發(fā)瞄準(zhǔn)電路中能夠選用的無(wú)線收發(fā)模塊尺寸和發(fā)射功率受限，無(wú)法滿足大量程時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸;(2)測(cè)量定位裝置分別與位移傳感器的拉繩和數(shù)據(jù)傳輸線相連接，這種兩線連接的方式，在測(cè)量快速下降中，測(cè)量定位裝置會(huì)發(fā)生旋轉(zhuǎn)晃動(dòng)，導(dǎo)致傳感器的拉繩和數(shù)據(jù)傳輸線發(fā)生絞纏，影響測(cè)量的精度。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的在于提供了一種軟土地基沉降自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化高精度的測(cè)量軟土地基沉降。
[0006]本實(shí)用新型包括支架、機(jī)箱模塊和測(cè)頭模塊。
[0007]所述的機(jī)箱模塊下端設(shè)置有螺紋孔，所述的支架上端設(shè)置有螺紋桿，所述的機(jī)箱模塊通過(guò)下端設(shè)置的螺紋孔與支架上端設(shè)置的螺紋桿相配合連接，所述的測(cè)頭模塊位于所述機(jī)箱模塊的下端，所述的支架與機(jī)箱模塊可手動(dòng)連接和拆卸。
[0008]所述的機(jī)箱模塊包括:指示燈、按鍵、液晶顯示屏、電源、電機(jī)、抱箍、拉繩式位移傳感器、STM32主控板、FLASH儲(chǔ)存芯片、三角鐵、無(wú)線收發(fā)模塊、電機(jī)座、調(diào)節(jié)柱、精密絲杠、機(jī)箱殼體和拉繩。
[0009]所述的指示燈用于指示對(duì)應(yīng)的按鍵按下與否，所述的按鍵用于控制儀器的工作， 所述的液晶顯示屏用于顯示測(cè)量的數(shù)據(jù)，所述的機(jī)箱殼體包括上機(jī)箱殼體、側(cè)機(jī)箱殼體、下機(jī)箱殼體，所述的液晶顯示屏與所述的側(cè)機(jī)箱殼體相固連。
[0010]所述的抱箍將所述的電源固定在所述的側(cè)機(jī)箱殼體上，所述的拉繩式位移傳感器通過(guò)螺栓與所述的上機(jī)箱殼體相連接，所述的拉繩式位移傳感器下端設(shè)置有所述的拉繩，所述的STM32主控板與所述的側(cè)機(jī)箱殼體相連接，所述的FLASH儲(chǔ)存芯片與所述的STM32主控板相連接，所述的無(wú)線收發(fā)模塊與所述的下機(jī)箱殼體相連接，所述的電機(jī)座通過(guò)螺栓固定在所述的下機(jī)箱殼體上，所述的電機(jī)與所述的電機(jī)座通過(guò)螺栓相連接，所述的精密絲杜通過(guò)聯(lián)軸器與所述的電機(jī)相連接，所述的調(diào)節(jié)柱側(cè)邊開(kāi)有通槽，所述的調(diào)節(jié)柱通過(guò)螺絲固定在所述的下機(jī)箱殼體上。
[0011]所述的拉繩式位移傳感器下端設(shè)置的拉繩纏繞在所述精密絲杠上，拉繩與精密絲杠的摩擦力用于帶動(dòng)所述測(cè)頭模塊豎直上下運(yùn)動(dòng)，所述的調(diào)節(jié)柱用于調(diào)節(jié)拉繩垂直向上沿著精密絲杠運(yùn)動(dòng)。
[0012]所述的測(cè)頭模塊包括:測(cè)頭殼體、拉環(huán)、測(cè)頭蓋、滑輪、側(cè)板、干簧管、支架、電壓轉(zhuǎn)換模塊、無(wú)線收發(fā)模塊、DM430主控板和電源。[〇〇13]所述的測(cè)頭殼體內(nèi)孔設(shè)置有螺紋，所述的測(cè)頭蓋外柱設(shè)置有螺紋，上端設(shè)置有圓環(huán)，所述的測(cè)頭殼體通過(guò)螺紋與所述的測(cè)頭蓋相配合連接，所述的測(cè)頭殼體和測(cè)頭蓋均為黃銅材質(zhì)。
[0014] 所述的拉繩與所述的拉環(huán)連接，所述的測(cè)頭蓋通過(guò)上端設(shè)置的圓環(huán)與所述的拉環(huán)相連接，所述的側(cè)板與所述的測(cè)頭殼體相固連，所述的測(cè)頭殼體上設(shè)置有螺紋孔，所述的滑輪通過(guò)螺紋與所述的測(cè)頭殼體相配合連接；
[0015]所述的測(cè)頭模塊在標(biāo)準(zhǔn)沉降管內(nèi)下降時(shí)，使所述的滑輪沿著標(biāo)準(zhǔn)沉降管內(nèi)的槽滑動(dòng)，避免所述測(cè)頭模塊旋轉(zhuǎn)造成的測(cè)量誤差，提高測(cè)量精度；
[0016]所述的支架分為上下兩層，所述的干簧管通過(guò)螺絲固定在所述支架的下層，所述的電壓轉(zhuǎn)換模塊與所述的DM430主控板相連接，所述的電壓轉(zhuǎn)換模塊、無(wú)線收發(fā)模塊、DM430 主控板和電源用石蠟固定在所述的支架上層空心柱內(nèi)，所述的支架下端用石蠟固定在所述的測(cè)頭殼體中。
[0017]本實(shí)用新型能夠克服現(xiàn)有軟土沉降測(cè)量中測(cè)量信息難以傳遞到地面接收端的難題，實(shí)現(xiàn)在沉降管、深井等惡劣環(huán)境中大量程尺寸的精確測(cè)量?！靖綀D說(shuō)明】
[0018]圖1是本實(shí)用新型的立體結(jié)構(gòu)圖；
[0019]圖2是本實(shí)用新型隱藏在機(jī)箱外蓋后的立體結(jié)構(gòu)圖；
[0020]圖3是本實(shí)用新型電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分的立體結(jié)構(gòu)圖；[0021 ]圖4是本實(shí)用新型液晶部分的局部放大圖；
[0022]圖5是本實(shí)用新型測(cè)頭模塊的立體結(jié)構(gòu)圖
[0023]圖6是本實(shí)用新型測(cè)頭模塊內(nèi)部的立體結(jié)構(gòu)圖
[0024]圖7是本實(shí)用新型測(cè)控系統(tǒng)的電路示意圖；[〇〇25]圖8是本實(shí)用新型的工作流程圖；[〇〇26]圖9是本實(shí)用新型測(cè)量原理的簡(jiǎn)化示意圖；[〇〇27]圖10是本實(shí)用新型測(cè)頭模塊的電路原理圖；[〇〇28] 圖11是本實(shí)用新型STM32F103ZET6處理器的電路原理圖；[〇〇29]圖12是本實(shí)用新型主控板的一部分外圍電路原理圖；[〇〇3〇]圖13是本實(shí)用新型主控板的另一部分外圍電路原理圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0031]以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。
[0032]如圖1所示，本實(shí)用新型包括支架1、機(jī)箱模塊2和測(cè)頭模塊3;所述的機(jī)箱模塊2下端設(shè)置有螺紋孔，所述的支架1上端設(shè)置有螺紋桿，所述的機(jī)箱模塊2通過(guò)下端設(shè)置的螺紋孔與支架1上端設(shè)置的螺紋桿相配合連接，所述的測(cè)頭模塊3位于所述機(jī)箱模塊2的下端。
[0033]測(cè)量軟土沉降前，將所述的支架1與所述的機(jī)箱模塊2連接，測(cè)量結(jié)束后可以將其手動(dòng)拆卸。[〇〇34] 如圖2，3，4所示，所述的機(jī)箱模塊2包括指示燈201、按鍵202、液晶顯示屏203、電源 204、電機(jī)205、抱箍206、拉繩式位移傳感器207、STM32F103ZET6處理器208、FLASH儲(chǔ)存芯片 209、三角鐵210、無(wú)線收發(fā)模塊211、電機(jī)座212、調(diào)節(jié)柱213、精密絲杠214、機(jī)箱殼體215和拉繩 216〇[〇〇35]所述的指示燈201用于指示對(duì)應(yīng)的按鍵202按下與否，所述的按鍵202用于控制儀器的工作，所述的液晶顯示屏203用于顯示測(cè)量的數(shù)據(jù)，所述的機(jī)箱殼體215包括上機(jī)箱殼體、側(cè)機(jī)箱殼體、下機(jī)箱殼體，所述的液晶顯示屏203與所述的側(cè)機(jī)箱殼體相固連。[〇〇36]所述的抱箍206將所述的電源204固定在所述的側(cè)機(jī)箱殼體上，所述的拉繩式位移傳感器207通過(guò)螺栓與所述的上機(jī)箱殼體相連接，所述的拉繩式位移傳感器207下端設(shè)置有所述的拉繩216,所述的STM32F103ZET6處理器208與所述的側(cè)機(jī)箱殼體相連接，所述的 FLASH儲(chǔ)存芯片209與所述的STM32F103ZET6處理器相連接，所述的無(wú)線收發(fā)模塊211與所述的下機(jī)箱殼體相連接，所述的電機(jī)座212通過(guò)螺栓固定在所述的下機(jī)箱殼體上，所述的電機(jī) 205與所述的電機(jī)座212通過(guò)螺栓相連接，所述的精密絲杠214通過(guò)聯(lián)軸器與所述的電機(jī)205 相連接，所述的調(diào)節(jié)柱213側(cè)邊開(kāi)有通槽，所述的調(diào)節(jié)柱213通過(guò)螺絲固定在所述的下機(jī)箱殼體上。[〇〇37] 所述的拉繩式位移傳感器207下端設(shè)置的拉繩216纏繞在所述精密絲杠214上，拉繩與精密絲杠的摩擦力用于帶動(dòng)所述測(cè)頭模塊3豎直上下運(yùn)動(dòng)，所述的調(diào)節(jié)柱213用于調(diào)節(jié)拉繩216垂直向上沿著精密絲杠214運(yùn)動(dòng)。[〇〇38] 如圖5，6所示，所述的測(cè)頭模塊3包括測(cè)頭殼體301、拉環(huán)302、測(cè)頭蓋303、滑輪304、 側(cè)板305、干簧管306、支架307、電壓轉(zhuǎn)換模塊308、無(wú)線收發(fā)模塊309、DM430主控板310和電源311。[〇〇39]所述的測(cè)頭殼體301內(nèi)孔設(shè)置有螺紋，所述的測(cè)頭蓋303外柱設(shè)置有螺紋，上端設(shè)置有圓環(huán)，所述的測(cè)頭殼體301通過(guò)螺紋與所述的測(cè)頭蓋303相配合連接，所述的測(cè)頭殼體 301和測(cè)頭蓋303均為黃銅材質(zhì)。
[0040]所述的拉繩216與所述的拉環(huán)302連接，所述的測(cè)頭蓋303通過(guò)上端設(shè)置的圓環(huán)與所述的拉環(huán)302相連接，所述的側(cè)板305與所述的測(cè)頭殼體301相固連，所述的測(cè)頭殼體301 上設(shè)置有螺紋孔，所述的滑輪304通過(guò)螺紋與所述的測(cè)頭殼體301相配合連接。
[0041]所述的測(cè)頭模塊3在標(biāo)準(zhǔn)沉降管內(nèi)下降時(shí)，使所述的滑輪304沿著標(biāo)準(zhǔn)沉降管內(nèi)的槽滑動(dòng)，避免所述測(cè)頭模塊3旋轉(zhuǎn)造成的測(cè)量誤差，提高測(cè)量精度。[〇〇42]所述的支架307分為上下兩層，所述的干簧管306通過(guò)螺絲固定在所述支架307的下層，所述的電壓轉(zhuǎn)換模塊308與所述的DM430主控板310相連接，所述的電壓轉(zhuǎn)換模塊308、無(wú)線收發(fā)模塊309、DM430主控板310和電源311用石蠟固定在所述的支架307上層空心柱內(nèi)， 所述的支架307下端用石蠟固定在所述的測(cè)頭殼體301中。[〇〇43]如圖7所示，一種軟土地基沉降自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀的測(cè)控系統(tǒng)電路示意圖，所述的測(cè)控系統(tǒng)電路示意圖包括測(cè)頭內(nèi)部MSP430測(cè)控系統(tǒng)和機(jī)箱內(nèi)部STM32測(cè)控系統(tǒng);所述的MSP430測(cè)控系統(tǒng)包括MSP430F149處理器、干簧管觸發(fā)電路、7805電壓轉(zhuǎn)換電路和電源接口，電源I為整個(gè)MSP430測(cè)控系統(tǒng)供電；所述的STM32測(cè)控系統(tǒng)包括STM32F103ZET6處理器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、TFT液晶接口電路、EEPR0M儲(chǔ)存器電路、nRF24101無(wú)線收發(fā)電路、FLASH儲(chǔ)存芯片電路、時(shí)鐘電路和拉繩傳感器電壓轉(zhuǎn)換電路，電源II為整個(gè)STM32測(cè)控系統(tǒng)供電。[〇〇44]如圖8,9所示，本實(shí)用新型的工作流程是:STM32F103ZET6處理器2檢測(cè)到START按鍵信號(hào)，系統(tǒng)開(kāi)始工作，機(jī)箱內(nèi)的STM32F103ZET6處理器2開(kāi)始啟動(dòng)計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)，并同時(shí)控制無(wú)線收發(fā)模塊211向測(cè)頭內(nèi)的MSP430F149處理器1發(fā)射命令，使MSP430F149處理器1開(kāi)始計(jì)時(shí)；STM32F103ZET6處理器2每隔10ms采集一次拉繩式位移傳感器207輸出的電壓，并將電壓值按照順序保存在設(shè)置的數(shù)組S[]中，STM32F103ZET6處理器2將數(shù)組S[]的值保存在外設(shè)的 FLASH存儲(chǔ)芯片中，MSP430F149處理器1的計(jì)時(shí)器每隔10ms將其參數(shù)i自加一次，并檢測(cè)是否有干簧管觸發(fā)信號(hào)。[〇〇45]當(dāng)有沉降磁鐵觸發(fā)干簧管，干簧管輸出一個(gè)下降沿，此時(shí)MSP430F149處理器1將參數(shù)i的值賦值給參數(shù)b。[〇〇46]測(cè)量結(jié)束后，STM32F103ZET6處理器2控制電機(jī)帶動(dòng)測(cè)頭以近似勻速上升，上升一個(gè)固定的時(shí)間后，測(cè)頭模塊3處于一個(gè)近似固定距離，MSP430F149處理器1控制無(wú)線收發(fā)模塊309將參數(shù)b的值打包發(fā)射，機(jī)箱內(nèi)的無(wú)線收發(fā)模塊211接受到參數(shù)b后，將其作為數(shù)組S[] 的下標(biāo)查找數(shù)組中對(duì)應(yīng)的元素，讀取其中的傳感器電壓值，并調(diào)用函數(shù)將其轉(zhuǎn)換為位移在液晶顯示器上顯示。
[0047]如圖9，MSP430F149處理器1、STM32F103ZET6處理器2同時(shí)啟動(dòng)后，參數(shù)i=0,數(shù)組S[]下標(biāo)為〇;每隔10msMSP430F149處理器1控制參數(shù)i自加一次，且STM32F103ZET6處理器2采集一次拉繩式位移傳感器207的輸出電壓并將電壓值保存在數(shù)組S[]中；例如，當(dāng)在i=4后有沉降磁環(huán)觸發(fā)干簧管，在i=5時(shí)MSP430F149處理器1會(huì)檢測(cè)到觸發(fā)信號(hào)，然后將參數(shù)i=5的值賦給參數(shù)b;測(cè)量結(jié)束后，STM32F103ZET6處理器1控制無(wú)線收發(fā)模塊309將b=5傳輸給無(wú)線收發(fā)模塊211，進(jìn)而傳送給STM32F103ZET6處理器2;STM32F103ZET6處理器2將b=5作為數(shù)組S[] 的下標(biāo)，讀出S[5]中拉繩式位移傳感器207的輸出電壓，調(diào)用拉繩傳感器的電壓位移線性回歸直線方程找出對(duì)應(yīng)的位移值，該位移即是沉降磁環(huán)所處的近似位移。[〇〇48]作為本設(shè)計(jì)的一種優(yōu)選設(shè)計(jì)，控制測(cè)頭模塊的下降時(shí)間是120s，在實(shí)現(xiàn)10m的測(cè)量時(shí)，10ms的時(shí)間段對(duì)應(yīng)的最大位移誤差是0.833mm;考慮測(cè)頭內(nèi)部電路的具體使用要求，所述的MSP430F149處理器1選擇超低功耗的MSP430F149處理器，根據(jù)機(jī)箱部分設(shè)計(jì)要求， STM32F103ZET6處理器2選用功能更加強(qiáng)大的STM32F103ZET6處理器。[〇〇49]本實(shí)用新型的測(cè)量原理可以概述為利用兩個(gè)MSP430F149處理器的時(shí)間同步，根據(jù)時(shí)刻節(jié)點(diǎn)找出對(duì)應(yīng)時(shí)刻拉繩傳感器的輸出電壓，從而對(duì)應(yīng)出該時(shí)刻節(jié)點(diǎn)的位移，即是沉降磁環(huán)所處的位移。
[0050]如圖10，11，12，13所示，本實(shí)用新型的測(cè)控系統(tǒng)電路包括測(cè)頭內(nèi)電路和機(jī)箱內(nèi)電路兩部分，所述的機(jī)箱內(nèi)電路包括STM3 2F10 3ZET6處理器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、TFT液晶接口電路、EEPROM儲(chǔ)存器電路、nRF24101無(wú)線收發(fā)電路、FLASH儲(chǔ)存芯片電路、時(shí)鐘電路和拉繩傳感器電壓轉(zhuǎn)換電路；[〇〇51 ] 所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路輸入引腳IN1、IN2分別與STM32F103ZET6ET6處理器的46、47 引腳連接，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的輸出引腳0UT1、0UT2分別連接電機(jī)的兩個(gè)輸入端，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的GND、VCC5、VCC3.3分別接電源接口 C0N1的GND、VCC5、VCC3.3 ;電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路利用 STM32F103ZET6處理器的定時(shí)器輸出PWM波來(lái)控制直流電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0052]所述的 TFT液晶接口電路的D0UT、PENIRQ#、CS#、LCD_BLDIN、DCLK、LCD_RST# 引腳分別與STM32F103ZET6ET6處理器的18、21、22、47、49、92、126引腳連接，1?1'液晶接口電路的 1?、^)、耶、1^:0_05引腳分別與51]\02卩1032￡16￡16處理器的1、118、119、127引腳連接，1卩1'液晶接口電路的DB00-DB15引腳分別與STM32F103ZET6ET6處理器的PD14-15、PD0-1、PE7-15、 ro8-10引腳連接，TFT液晶接口電路的GND、VCC3.3分別接電源接口 C0N1的GND、VCC3.3; TFT 液晶用來(lái)顯示設(shè)備的工作狀態(tài)和監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)信息。
[0053] 所述的EEPROM儲(chǔ)存器電路的SCUSDA引腳分別與STM32F103ZET6ET6處理器的69、 70引腳連接，EEPROM儲(chǔ)存器電路的GND、VCC3.3分別接電源接口 C0N1的GND、VCC3.3 ;EEPR0M 儲(chǔ)存芯片AT24C02容量為2Kb，可掉電保存一些參數(shù)數(shù)據(jù)，用來(lái)儲(chǔ)存檢測(cè)到的磁環(huán)位置數(shù)據(jù)fg息。[〇〇54] 所述的nRF24101無(wú)線收發(fā)電路的06、03^3(:1(、1130、1031、11^引腳分別與 STM32F103ZET6ET6處理器的93、132、41、42、43、44引腳連接，111^24101無(wú)線收發(fā)電路的6冊(cè)、 VCC3 ? 3 分別接電源接口 C0N1 的 GND、VCC3 ? 3。
[0055] 所述的FLASH儲(chǔ)存芯片電路的03、0^、00、01引腳分別與3了]\02?1032￡了6￡了6處理器的110、133、134、135引腳連接，F(xiàn)LASH儲(chǔ)存芯片電路的GND、VCC3.3分別接電源接口⑶N1的 GND、VCC3.3;選用的FLASH儲(chǔ)存芯片為SPI接口的串行FLASH，型號(hào)為W25Q64，容量為8MB，用來(lái)儲(chǔ)存每1 〇ms檢測(cè)到的傳感器輸出的電壓值。
[0056]所述的時(shí)鐘電路的 05(:_預(yù)、05(:_01]1'、？(:14/05032_預(yù)、？(:15/05032_01]1'引腳分別與 STM32F103ZET6ET6處理器的23、24、8、9引腳連接，時(shí)鐘電路的GND接電源接口 C0N1的GND。 [〇〇57]所述的拉繩傳感器電壓轉(zhuǎn)換電路的仏接拉繩傳感器的輸出端，拉繩傳感器電壓轉(zhuǎn)換電路的PC2/ADC2_IN1與STM32F103ZET6ET6處理器的28引腳連接，拉繩傳感器電壓轉(zhuǎn)換電路的GND、VCC5分別接電源接口 C0N1的GND、VCC5;所述拉繩傳感器電壓轉(zhuǎn)換電路把傳感器輸出的0-10v電壓轉(zhuǎn)換為STM32F103ZET6處理器可承受的0-3.3v電壓。[〇〇58] 所述的測(cè)頭內(nèi)電路包括MSP430F149處理器、nRF24101無(wú)線收發(fā)電路、干簧管觸發(fā)電路、電源接口和7805電壓轉(zhuǎn)換電路。[〇〇59] 所述的7805電壓轉(zhuǎn)換電路的輸入端選用9V電池供電，輸出端的GND、Vcc-5與電源接口的GND、Vcc-5相連接；電源接口的GND、Vcc-3.3引腳分別與MSP430F149處理器的63、1引腳相連接，7805電壓轉(zhuǎn)換電路用于測(cè)頭內(nèi)部電路的各電路供電。
[0060] 所述的nRF24101無(wú)線收發(fā)電路的06、03^3(:1(1031、1030、11^引腳分別與 MSP430F149處理器的15、27、33、31、32、14引腳相連接，111^24101無(wú)線收發(fā)電路的6冊(cè)、￥(^-3.3引腳分別于C0N2對(duì)應(yīng)的GND、Vcc-3.3引腳連接，引腳CE、IRQ與引腳CSN、SCK、M0S1、MIS0 配合使用，用于數(shù)據(jù)的傳輸。[0061 ]所述的干簧管觸發(fā)電路的GND、Vcc-3.3引腳分別于電源接口對(duì)應(yīng)的GND、Vcc-3.3引腳連接，干簧管觸發(fā)電路的輸出引腳DO與MSP430F149處理器的40引腳相連接，引腳DO用于傳輸干簧管的觸發(fā)信號(hào)。[〇〇62] 在進(jìn)行工程測(cè)量時(shí)，首先打孔埋設(shè)沉降管和沉降磁環(huán)，使沉降磁環(huán)和軟土同步沉降；然后在沉降管上方安放軟土地基沉降自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置;首次測(cè)量時(shí)，將測(cè)頭模塊3通過(guò)拉環(huán)302與拉繩216相連接，啟動(dòng)START按鍵，電機(jī)205使得測(cè)頭模塊3上的滑輪304沿著沉降管內(nèi)的槽垂直滑動(dòng)，此時(shí)STM32F103ZET6處理器開(kāi)始啟動(dòng)計(jì)時(shí)器工作，每隔10ms采集一次拉繩式位移傳感器207輸出的電壓，并將電壓值按順序保存在外設(shè)的FLASH存儲(chǔ)芯片的數(shù)組S[] 中，與此同時(shí)，STM32F103ZET6處理器控制無(wú)線收發(fā)模塊211發(fā)射信號(hào)給無(wú)線收發(fā)模塊309， 無(wú)線收發(fā)模塊309接收到信號(hào)后傳遞給MSP430F149處理器，啟動(dòng)MSP430F149的計(jì)時(shí)器將一個(gè)從零開(kāi)始的參數(shù)i每隔l〇ms自加一次，并每隔10ms檢測(cè)一次干簧管觸發(fā)信號(hào)；當(dāng)檢測(cè)到沉降磁環(huán)觸發(fā)干簧管的信號(hào)后，MSP430F149處理器的計(jì)時(shí)器記下此時(shí)的參數(shù)i，并將參數(shù)i的值賦給參數(shù)b。[〇〇63]下降測(cè)量完成后，電機(jī)205通過(guò)精密絲杠214帶動(dòng)測(cè)頭模塊上升，當(dāng)上升到可以無(wú)線通信的距離時(shí)，MSP430F149處理器控制無(wú)線收發(fā)模塊309將參數(shù)b打包發(fā)送給無(wú)線收發(fā)模塊211，STM32F103ZET6處理器讀取參數(shù)b后保存在EEPR0M儲(chǔ)存芯片中，并將b作為數(shù)組S[]的下標(biāo)在外設(shè)的FLASH存儲(chǔ)芯片查詢對(duì)應(yīng)元素的拉繩式位移傳感器207輸出的電壓，然后將電壓值轉(zhuǎn)換成位移值在TFT液晶顯示器上顯示。
[0064]本裝置能夠克服現(xiàn)有軟土沉降測(cè)量中測(cè)量信息難以傳遞到地面接收端的難題，實(shí)現(xiàn)軟土地基沉降的精確測(cè)量，此外，本裝置還可用于地下水位等大量程尺寸的精確測(cè)量。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種軟土地基沉降自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置，包括支架(1)、機(jī)箱模塊(2)和測(cè)頭模塊(3)，其特 征在于:所述的機(jī)箱模塊(2)下端設(shè)置有螺紋孔，所述的支架(1)上端設(shè)置有螺紋桿，所述的機(jī) 箱模塊(2)通過(guò)下端設(shè)置的螺紋孔與支架(1)上端設(shè)置的螺紋桿相配合連接，所述的測(cè)頭模 塊(3)位于所述機(jī)箱模塊(2)的下端，所述的支架(1)與機(jī)箱模塊(2)可手動(dòng)連接和拆卸；所述的機(jī)箱模塊(2)包括:指示燈(201)、按鍵(202)、液晶顯示屏(203)、電源(204)、電 機(jī)(205)、抱箍(206)、拉繩式位移傳感器(207)、STM32主控板(208)、FLASH儲(chǔ)存芯片(209)、 三角鐵(210)、無(wú)線收發(fā)模塊(211)、電機(jī)座(212)、調(diào)節(jié)柱(213)、精密絲杠(214)、機(jī)箱殼體 (215)和拉繩(216);所述的指示燈(201)用于指示對(duì)應(yīng)的按鍵(202)按下與否，所述的按鍵(202)用于控制 儀器的工作，所述的液晶顯示屏(203)用于顯示測(cè)量的數(shù)據(jù)，所述的機(jī)箱殼體(215)包括上 機(jī)箱殼體、側(cè)機(jī)箱殼體、下機(jī)箱殼體，所述的液晶顯示屏(203)與所述的側(cè)機(jī)箱殼體相固連；所述的抱箍(206)將所述的電源(204)固定在所述的側(cè)機(jī)箱殼體上，所述的拉繩式位移 傳感器(207)通過(guò)螺栓與所述的上機(jī)箱殼體相連接，所述的拉繩式位移傳感器(207)下端設(shè) 置有所述的拉繩(216 )，所述的STM32主控板(208)與所述的側(cè)機(jī)箱殼體相連接，所述的 FLASH儲(chǔ)存芯片(209)與所述的STM32主控板相連接，所述的無(wú)線收發(fā)模塊(211)與所述的下 機(jī)箱殼體相連接，所述的電機(jī)座(212)通過(guò)螺栓固定在所述的下機(jī)箱殼體上，所述的電機(jī) (205)與所述的電機(jī)座(212)通過(guò)螺栓相連接，所述的精密絲杠(214)通過(guò)聯(lián)軸器與所述的 電機(jī)(20 5)相連接，所述的調(diào)節(jié)柱(213)側(cè)邊開(kāi)有通槽，所述的調(diào)節(jié)柱(213)通過(guò)螺絲固定 在所述的下機(jī)箱殼體上；所述的拉繩式位移傳感器(207)下端設(shè)置的拉繩(216)纏繞在所述精密絲杠(214)上， 拉繩與精密絲杠的摩擦力用于帶動(dòng)所述測(cè)頭模塊(3)豎直上下運(yùn)動(dòng)，所述的調(diào)節(jié)柱(213)用 于調(diào)節(jié)拉繩(216)垂直向上沿著精密絲杠(214)運(yùn)動(dòng)；所述的測(cè)頭模塊(3)包括:測(cè)頭殼體(301)、拉環(huán)(302)、測(cè)頭蓋(303)、滑輪(304)、側(cè)板 (305)、干簧管(306)、支架(307)、電壓轉(zhuǎn)換模塊(308)、無(wú)線收發(fā)模塊(309)、DM430主控板 (310)和電源(311);所述的測(cè)頭殼體(301)內(nèi)孔設(shè)置有螺紋，所述的測(cè)頭蓋(303)外柱設(shè)置有螺紋，上端設(shè) 置有圓環(huán)，所述的測(cè)頭殼體(301)通過(guò)螺紋與所述的測(cè)頭蓋(303)相配合連接，所述的測(cè)頭 殼體(301)和測(cè)頭蓋(303)均為黃銅材質(zhì)；所述的拉繩(216)與所述的拉環(huán)(302)連接，所述的測(cè)頭蓋(303)通過(guò)上端設(shè)置的圓環(huán) 與所述的拉環(huán)(302)相連接，所述的側(cè)板(305)與所述的測(cè)頭殼體(301)相固連，所述的測(cè)頭 殼體(301)上設(shè)置有螺紋孔，所述的滑輪(304)通過(guò)螺紋與所述的測(cè)頭殼體(301)相配合連 接；所述的測(cè)頭模塊(3)在標(biāo)準(zhǔn)沉降管內(nèi)下降時(shí)，使所述的滑輪(304)沿著標(biāo)準(zhǔn)沉降管內(nèi)的 槽滑動(dòng)，避免所述測(cè)頭模塊(3)旋轉(zhuǎn)造成的測(cè)量誤差，提高測(cè)量精度；所述的支架(307)分為上下兩層，所述的干簧管(306)通過(guò)螺絲固定在所述支架(307) 的下層，所述的電壓轉(zhuǎn)換模塊(308)與所述的DM430主控板(310)相連接，所述的電壓轉(zhuǎn)換模 塊(308)、無(wú)線收發(fā)模塊(309)、DM430主控板(310)和電源(311)用石蠟固定在所述的支架 (307)上層空心柱內(nèi)，所述的支架(307)下端用石蠟固定在所述的測(cè)頭殼體(301)中。
【文檔編號(hào)】G01C5/00GK205607376SQ201620373795
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年4月28日
【發(fā)明人】劉續(xù), 汪成立, 禹靜, 李東升
【申請(qǐng)人】中國(guó)計(jì)量大學(xué)