一种基于物联网的地铁盾构施工地面塌陷监测装置的制作方法

本实用新型涉及地面塌陷监测的技术领域，尤其是涉及一种基于物联网的地铁盾构施工地面塌陷监测装置。

背景技术：

目前为满足社会的告诉发展，城市轨道交通也处于快速发展阶段，各大城市都建设有四通八达的地铁线网，现有的地铁隧道常通过盾构机的盾构打通。

现有的地铁隧道施工不可避免的对地层扰动、造成失水和地层应力损失引起沿线建（构）筑物沉降、位移、变形，施工沿线地面容易发生塌陷，由于地面塌陷具有突发性、隐蔽性、不确定性和时空效应等特点，为了有效的保障工程的安全进行，并见减少地面塌陷所带来的灾难性后果，对盾构施工上方易塌陷路面进行全天候、实时监测，提供及时、可靠的监测数据和预警信息，对确保盾构施工安全有着积极的作用。

公告号为cn204902826u的中国专利公开了一种基于物联网的地铁盾构施工地面塌陷监测装置，包括现场地面塌陷监测单元和地面塌陷远程监控单元，现场地面塌陷监测单元包括全站仪和棱镜，地面塌陷远程监控单元向全站仪发出测量控制指令，接收处理全站仪输出的测量信息，并对地面沉降信息进行可视化显示，从而对地面塌陷趋势进行预警；

使用时，在盾构施工上方地面监测区域安装所述现场地面塌陷监测单元，保证至少埋设3个基准点，在该区域地面监测位置上安装棱镜,各个棱镜与全站仪间通视，通过地面塌陷远程监控单元进行装置配置，将所述测点的编号、类型、初始位置信息输入所述地面塌陷远程监控单元。

现有的全站仪包括机体和用于支撑机体的支架，支架包括顶架和不少于两根底杆，机体设置顶架上，底杆顶端与顶架铰接，底杆底端呈尖端设置，操作者设置全站仪时先将全站仪移动至指定位置，随后操作者向外转动底杆以使底杆相互远离，形成对机体的稳固支撑，此时底杆尖端部抵在地面上，完成了对全站仪的设置，操作者即可对机体进行调试以进行监测。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：在一些硬质地面对全站仪进行设置时，尖端设置的底杆底部易导致设置完成后的底杆出现打滑情况，在对地铁盾构施工地面塌陷监测时易影响监测的情况反馈的准确性。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种基于物联网的地铁盾构施工地面塌陷监测装置，具有可提高监测情况反馈的准确性的优点。

本实用新型的上述实用新型目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种基于物联网的地铁盾构施工地面塌陷监测装置，包括现场地面塌陷监测单元和地面塌陷远程监控单元，所述现场地面塌陷监测单元包括用于根据测量控制指令对相应位置测点进行测量并输出测量信息的全站仪，所述地面塌陷远程监控单元用于与全站仪连接，所述全站仪用于输出测量信号，所述地面塌陷远程监测单元用于向全站仪发出测量控制信号、接收测量信号并对地面沉降信息进行可视化显示，所述全站仪包括机体和支撑架，所述支撑架包括顶架和底杆，所述底杆在顶架底部圆周分布有多个，所述机体安装在顶架上，所述底杆顶端与顶架铰接，所述底杆底部开设有安装槽，所述安装槽槽壁上转动连接有连接块，所述连接块一端设置有用于与地面抵接的摩擦块，另一端可拆卸连接有用于插入软质地面的钉地件，所述安装槽顶壁上开设有插槽，所述底杆底部设置有用于插入插槽以限制连接块转动的限转组件。

通过采用上述技术方案，在对地铁盾构施工后，操作者在地铁盾构施工上方的地面上方设置全站仪和棱镜，随后操作者即可通过地面塌陷远程监控单元呈现的信息对地面塌陷与否进行监测。

操作者对全站仪进行设置时，操作者到地铁盾构施工上方的地面上查看地面材质，若地面为软质地面则操作者转动连接块以使钉地件朝下设置，随后操作者再通过限转组件限制连接块的转动，操作者即可移动全站仪以使钉地件插入地面，实现对全站仪位置的固定；

而地铁盾构施工上方的地面为硬质地面时，操作者转动连接块进而使摩擦块朝向下设置，随后操作者再通过限转组件限制连接块的转动，操作者即可移动全站仪以使摩擦块抵接在地面上，实现对全站仪位置的固定；

对于不同的地面材质，操作者可选择用摩擦块或钉地件限制全站仪的移动，避免全站仪再设置完成后出现打滑现象而影响对地铁盾构施工地面塌陷的监测，提高监测情况反馈的准确性。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述限转组件包括两个滑块，所述连接块两端各开设有供两个滑块嵌入的第一滑槽，所述滑块与第一滑槽滑动连接，所述摩擦块、钉地件分别设置在两滑块一端处，所述滑块一端用于与嵌入插槽，所述第一滑槽侧壁开设有第一卡槽，所述卡槽在第一滑槽一侧壁上沿滑块滑动方向间隔开设有不少于两个，所述滑块上设置有用于与卡槽卡接从而限制滑块滑动的弹性卡接组件。

通过采用上述技术方案，需要以钉地件对准下方设置时，操作者转动连接块以确定设置有钉地件的滑块位于设置有摩擦块的滑块的下方，随后操作者向上滑动设置有摩擦块的滑块，使滑块、摩擦块嵌入插槽中，同时弹性卡接组件限制住一端嵌入插槽的滑块的滑动，实现了对连接块转动的限制；

需要以摩擦块对准下方设置时，操作者先将钉地件从滑块上拆下，操作者在再转动连接块使摩擦块朝下设置，随后操作者向上滑动原本设置有钉地件的滑块，使该滑块嵌入插孔中，同时弹性卡接组件限制住一段嵌入插孔的滑块的滑动，实现了对连接块转动的限制；

操作者通过滑动滑块即可实现对连接块转动的限制，操作方便。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述连接块上开设有与第一滑槽相通的第一开口，所述滑块上固定有拨块，所述拨块穿出第一开口，所述拨块与第一开口沿滑块滑动方向滑动连接。

通过采用上述技术方案，操作者通过滑动拨块的带动下滑块的移动，使滑块插入插孔或从插孔移出，方便操作者对连接块转动的限制和解除限制进行操作。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述弹性卡接组件包括第一弹性件和用于卡入第一卡槽的第一卡块，所述滑块侧部开设有第一凹槽，所述第一卡块与第一凹槽沿垂直于滑块滑动的方向滑动连接，所述第一弹性件设置于第一凹槽内，所述第一弹性件两端分别与第一凹槽槽壁和第一卡块连接，所述第一卡块一端凸出第一凹槽，所述第一卡块凸出第一凹槽的一端呈球状。

通过采用上述技术方案，初始状态下第一卡块与一第一卡槽卡接，当操作者需要限制连接块的转动时，操作者向上滑动所处位置较高的滑块，在第一滑槽槽壁的推动下第一卡块滑入第一凹槽且第一弹性件弹性形变，当滑块向上滑动至第一卡块与另一所处位置较高的第一卡槽对准时，在第一弹性件的弹性作用下第一卡块滑出第一凹槽并与该第一卡槽卡接，此时滑块一端已经嵌入插槽中，实现了对连接块转动的限制，当需要解除连接块转动的限制操作者通过拨块下滑滑块从而使滑块从插槽中移出即可，操作者只需滑动滑块即可通过弹性卡接组件实现对滑块的滑动限制或解除滑动限制，操作方便。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述第一卡槽在第一滑槽两侧壁处均有设置，所述第一凹槽和弹性卡接组件在连接块两侧处均有设置。

通过采用上述技术方案，不少于两组的弹性卡接组件以及对应的第一卡槽的设置加强了对滑块滑动的限制，确保对滑块滑动的正常限制以及对连接块转动的正常限制。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述底杆上开设有供钉地件嵌入的收纳槽，所述底杆上滑动连接有用于挡住收纳槽的挡板，所述底杆上设置有用于限制挡板滑动的弹性限位组件。

通过采用上述技术方案，当需要将摩擦块朝向下设置时操作者需先将钉地件从滑块上取下，钉地件取下后可置于收纳槽中以避免钉地件的遗失，挡板挡住收纳槽以避免钉地件的掉落，弹性限位组件限制住挡板的滑动从而避免操作者在搬运全站仪时挡板由于重力作用滑动而使收纳槽敞开，避免钉地件的掉落、遗失。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述底杆上固定有凸起，所述挡板与凸起滑动连接，所述凸起在一底杆上间隔设置有两个，所述凸起相互朝向的一面上开设有第二卡槽，所述弹性限位组件包括第二卡块和第二弹性件，所述挡板侧部开设有第二凹槽，所述第二卡块与第二凹槽沿垂直于挡板滑动的方向滑动连接，所述第二弹性件设置于第二凹槽内，所述第二弹性件两端分别与第二凹槽槽壁和第二卡块连接，所述第二卡块一端凸出第二凹槽，所述第二卡块凸出第二凹槽的一端呈球状，所述第二卡槽与第二卡块球状端适配。

通过采用上述技术方案，操作者将钉地件放入收纳槽后滑动挡板，此时第二卡块完全位于第二凹槽内且第二卡块球状端与凸起持续抵接，第二弹性件弹性形变，待挡板滑动至第二卡块对准第二卡槽时，在第二弹性件的弹力作用下第一卡块球状端滑出第二凹槽且与第二卡槽卡接，进而限制了挡板的滑动，操作者仅通过滑动挡板即可完成对挡板滑动的限制，操作方便。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述钉地件与滑块螺纹连接。

通过采用上述技术方案，操作者可通过旋转钉地件实现对钉地件在滑块上的安装于拆卸，操作方便。

综上所述，本实用新型包括以下至少一种有益技术效果：

1.对于不同的地面材质，操作者可选择用摩擦块或钉地件限制全站仪的移动，避免全站仪再设置完成后出现打滑现象而影响对地铁盾构施工地面塌陷的监测，提高监测情况反馈的准确性；

2.操作者通过滑动滑块即可将滑块滑入插槽并使第一卡块与第一卡槽卡接，实现对连接块转动的限制，操作方便；

3.作者仅通过滑动挡板即可完成对挡板滑动的限制，操作方便。

附图说明

图1是本实施例的原理框图。

图2是本实施例中全站仪的结构示意图。

图3是图2中a处的放大图。

图4是本实施例中连接块、滑块、弹性卡接组件的剖视图。

图5是图2中b处的放大图。

图6是本实施例中挡板、凸起、弹性限位组件的剖视图。

图中，1、地面塌陷远程监控单元；2、机体；3、顶架；4、底杆；41、安装槽；42、插槽；43、收纳槽；5、连接块；51、第一滑槽；52、第一卡槽；53、第一开口；6、滑块；61、第一凹槽；62、摩擦块；63、钉地件；64、拨块；7、第一卡块；8、第一弹簧；9、挡板；91、第二卡槽；10、凸起；101、第二滑槽；102、第二凹槽；11、第二卡块；12、第二弹簧。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

参照图1，为本实用新型公开的一种基于物联网的地铁盾构施工地面塌陷监测装置，包括现场地面塌陷监测单元和地面塌陷远程监控单元1，现场地面塌陷监测单元包括全站仪，全站仪设置在盾构施工位置上方的地面上，盾构施工位置上方的地面上还设置有用于与全站仪配合进行地面塌陷监测的棱镜，进行监测时操作者在盾构施工位置上方的底面上选取至少三个基准点，并分别在三个基准点上设置棱镜，随后操作者在需进行监测的监测点上设置棱镜，测量时棱镜与全站仪应通视，以保证全站仪可以对每个棱镜进行测量。

地面塌陷远程监控单元1与全站仪通过无线方式连接，地面塌陷远程监控单元1向全站仪发出测量控制指令，全站仪测量后将测量信息发送至地面塌陷远程监控单元1，地面塌陷远程监控单元1处理全站仪输出的测量信息，对地面沉降信息进行可视化显示，对塌陷趋势进行预警。

参照图2和图3，全站仪包括机体2和支撑架，支撑架包括顶架3和底杆4，底杆4在顶架3底部圆周分布有多个，本实施例中底杆4设置有三个，机体2通过螺钉安装在顶架3上，底杆4顶端与顶架3铰接，底杆4底部开设有安装槽41，安装槽41贯穿底板的正面、背面和底部，安装槽41侧壁上转动连接有连接块5，连接块5为矩形块，连接块5长度方向与底杆4长度方向相同，连接块5长度小于安装槽41沿底杆4长度方向开设的深度，连接块5侧面中部通过转轴实现与安装槽41槽壁的转动连接。

参照图3和图4，安装槽41顶壁上开设有插槽42，底杆4底部设置有用于插入插槽42以限制连接块5转动的限转组件，限转组件包括两个滑块6，连接块5两端各开设有供两个滑块6嵌入的第一滑槽51，滑块6与第一滑槽51沿连接块5长度方向滑动连接，滑块6一端用于与嵌入插槽42，插槽42槽口形状与滑块6截面适配。

参照图4，第一滑槽51两侧壁开设有第一卡槽52，第一卡槽52在第一滑槽51一侧壁上沿滑块6滑动方向间隔开设有两个，滑块6上设置有用于与第一卡槽52卡接从而限制滑块6滑动的弹性卡接组件，弹性卡接组件包括第一卡块7和第一弹性件，滑块6两侧壁上开设有第一凹槽61，第一卡块7与第一凹槽61沿垂直于滑块6滑动的方向水平滑动连接，第一弹性件包括第一弹簧8，第一弹簧8设置于第一凹槽61内，第一弹簧8两端分别与第一凹槽61槽壁和第一卡块7固定，第一卡块7一端凸出第一凹槽61，第一卡块7凸出第一凹槽61的一端呈球状，第一卡槽52与第一卡块7球状端适配，第一卡块7球状端与第一卡槽52卡接。

参照图3和图4，一滑块6露出第一滑槽51的端部固定有摩擦块62，另一滑块6露出第一滑槽51的端部螺纹连接有钉地件63，摩擦块62用于与硬质地面抵接，钉地件63呈钉状且用于插入软质地面，插槽42还用于供摩擦块62嵌入，当安装有摩擦块62的滑块6端部插入插槽42时摩擦块62嵌入插槽42，安装槽41沿底杆4长度方向开设的深度与连接块5长度之差大于摩擦块62沿连接块5长度方向的厚度。

参照图3，连接块5露出安装槽41的一面上开设有与第一滑槽51相通的第一开口53，滑块6上固定有拨块64，拨块64穿出第一开口53，拨块64与第一开口53沿滑块6滑动方向滑动连接。

参照图5，底杆4杆身上开设有供从滑块6上拆下的钉地件63嵌入的收纳槽43，底杆4上固定有设置于收纳槽43两侧处的凸起10，底杆4上设置有用于挡住收纳槽43的挡板9，凸起10相互朝向的一面开设有第二滑槽101，挡板9与第二滑槽101沿底杆4长度方向滑动连接，挡板9与底杆4沿底杆4长度方向滑动配合。

参照图5和图6，底杆4上设置有用于限制挡板9滑动的弹性限位组件，弹性限位组件包括第二卡块11和第二弹型件，挡板9两侧部开设有第二凹槽102，第二卡块11与第二凹槽102沿垂直于挡板9滑动的方向滑动连接，第二弹性件包括第二弹簧12，第二弹簧12位于第二凹槽102内，第二弹簧12两端分别与第二卡块11和第二凹槽102槽壁固定，第二卡块11一端凸出第二凹槽102的，第二卡块11凸出第二凹槽102的一端呈球状，第二滑槽101两侧壁上开设有第二卡槽91，第二卡块11用于与第二卡槽91卡接，第二卡槽91与第二卡块11球状端适配。

本实施例的实施原理为：初始状态下摩擦块62朝下设置且用于安装钉地件63的滑块6一端卡入插槽42，此时用于安装钉地件63的滑块6两侧的第一卡块7、固定有摩擦块62的滑块6两侧的第一卡块7均与第一滑槽51内靠近插槽42的第一卡槽52卡接，操作者对全站仪进行设置时，操作者到地铁盾构施工位置上方的地面上查看地面材质，若地面为软质地面，则需以钉地件63插入地面以对全站仪进行位置固定，操作者滑动下滑固定在用于安装钉地件63的滑块6上的拨块64，带动该滑块6下滑，在第一滑槽51槽壁的推动下该滑块6两侧的第一卡块7滑入第一凹槽61，第一弹簧8压缩，第一卡块7与接近插槽42的第一卡槽52解除卡接，滑块6继续下滑至第一滑槽51尽头时，第一卡块7与远离插槽42的第一卡槽52对准，在第一弹簧8的弹力作用下第一卡块7滑入远离插槽42第一卡槽52进而限制住滑块6的滑动；

操作者转动连接块5以使用于安装钉地件63的滑块6朝下设置，随后操作者上滑与安装有摩擦块62的滑块6固定的拨块64，使安装有摩擦块62的滑块6一端嵌入插槽42，且使安装有摩擦块62的滑块6两侧的第一卡块7与靠近插槽42的第一卡槽52卡接；

操作者滑动挡板9，在挡板9的推动下第二卡块11滑入第二卡槽91，第二弹簧12压缩，操作者继续滑动挡板9，挡板9与第二卡块11持续抵接，挡板9滑动至于第二卡块11解除抵接后，在第二弹簧12的弹力作用下第二卡块11滑动且第二卡块11球状端凸出第二连接槽，挡板9滑动至收纳槽43完全露出后操作者即可从收纳槽43中取出钉地件63，操作者将钉地件63旋紧在用于安装钉地件63的滑块6上，操作者再反向滑动挡板9，挡板9与第二卡块11抵接，在挡板9的推动下第二卡块11与第二卡槽91解除卡接，第二弹簧12压缩，待挡板9滑动至完全挡住收纳槽43时第二卡块11对准第二卡槽91，在第二弹簧12弹力作用下第二卡块11球状端滑出第二凹槽102并与第二卡槽91卡接，实现了随后操作者即可移动全站仪以使钉地件63插入地面，实现对全站仪位置的固定。

当需将钉地件63朝下设置的全站仪移动至硬质地面上设置时，操作者将钉地件63旋下，随后操作者滑动档案以解除第二卡块11与第二卡槽91的卡接并使收纳槽43露出，操作者将钉地件63放入收纳槽43，随后反向滑动挡板9使挡板9重新挡住收纳槽43并使第二卡块11与第二卡槽91卡接，操作者再下滑固定在安装有摩擦块62的滑块6上的拨块64，使摩擦块62、安装有摩擦块62的滑块6从插槽42移出，操作者转动连接块5以使摩擦块62朝下设置，操作者再上滑安装在用于安装钉地件63的滑块6上的拨块64以带动该滑块6嵌入插槽42，且使用于安装钉地件63滑块6两侧的第一卡块7、安装有摩擦块62的滑块6两侧的第一卡块7均嵌入靠近插槽42的第一卡槽52内，实现了对滑块6滑动的限制以及对连接块5转动的限制，操作者即可移动全站仪以使摩擦块62与地面抵接，实现对全站仪位置的固定。

全站仪、棱镜位置设置完毕后，操作者操作地面塌陷远程监控单元1，地面塌陷远程监控单元1向全站仪发出测量控制指令，全站仪对地面塌陷情况进行检测，全站仪将测量信息发送至地面塌陷远程监控单元1，地面塌陷远程监控单元1处理全站仪输出的测量信息，对地面沉降信息进行可视化显示。

本具体实施方式的实施例均为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。