專利名稱：基坑管涌探測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種基坑管涌檢測設(shè)備，具體涉及一種基于流場擬合法的在基坑開挖前進行管涌探測裝置。
背景技術(shù)：
近年來，隨著大規(guī)模工程的建設(shè)的增多，基坑深度和面積不斷增加。由于施工工藝和技術(shù)的限制，加之基坑工程的復(fù)雜性，在基坑開挖過程中，坑內(nèi)、坑外地下水水頭差將會產(chǎn)生滲流壓力。在這個壓力作用下，若地連墻出現(xiàn)縫隙，地連墻外的地下水將沿著地連墻的接縫處縫隙或者混凝土澆筑不密實的地方流入基坑，造成管涌，危害基坑安全。CN101429764公開了一種地下連續(xù)墻槽段接縫處滲漏水檢測及封堵修復(fù)裝置及其方法，其操作步驟是將漏水檢測機封堵修復(fù)裝置隨地連墻埋入地下，待地連墻澆筑完成后用專業(yè)的測水設(shè)備放入預(yù)先埋好的鋼管內(nèi)檢測地連墻是否漏水。若無漏水只在鋼管內(nèi)填充等于或高于地連墻強度等級的水泥砂漿。若漏水，則向鋼管內(nèi)加壓注漿，通過鋼管上的注漿孔注入鋼管周圍的混凝土空隙中進行堵漏。上述發(fā)明的集成了滲漏探測和修復(fù)兩種功能，但其操作作復(fù)雜，探測工程量大，成本高，浪費人力物力，并不適合在實際探測中應(yīng)用。CN101639540A公開了一種止水帷幕滲漏通道隱患的探測方法，其具體步驟是基坑開挖前，在帷幕兩側(cè)各打下一個供電電極，在帷幕外側(cè)垂直鉆探探測孔。在探測孔內(nèi)放置電極距固定的測量電極M、N,通過導(dǎo)線連接到電子自動補償儀的輸入端口，測量記錄M、N中點，深度為X處的補償自然電位后的電位差V (x)，并用發(fā)射電流I進行歸一化處理，繪制V(x)/I曲線，該曲線的過零點即為滲漏存在的位置。此種方法對于探測精度高，但是這種方法需要在待測帷幕外側(cè)垂直鉆探測孔，增大了探測施工量和探測成本，耽誤工期，也不適合在實際工地上大規(guī)模推廣。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種在基坑開挖前進行的基坑管涌探測的基坑管涌探測儀。本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的基坑管涌探測儀，是由上位機I經(jīng)Zigbee主機模塊分別連接Zigbee從機模塊I 3、Zigbee從機模塊II 4a、Zigbee從機模塊II 4b、Zigbee從機模塊II 4c乃至Zigbee從機模塊II 4n, Zigbee從機模塊I 3與發(fā)射機5連接,Zigbee從機模塊II 4a與接收機6a連接,Zigbee從機模塊II 4b與接收機6b連接,Zigbee從機模塊II 4c與接收機6c連接,乃至Zigbee從機模塊II 4n與接收機6n連接構(gòu)成。發(fā)射機5是由發(fā)射單片機7經(jīng)信號源8、驅(qū)動電路10和發(fā)射橋路11分別連接發(fā)射電極12a和接發(fā)射電極12b，發(fā)射單片機7經(jīng)電源9與發(fā)射橋路11連接構(gòu)成。接收機6是由阻抗匹配電路16經(jīng)程控放大電路17、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路18、幅值比較電路19和頻譜分析模塊21與存儲器22連接，接收單片機13分別連接模數(shù)轉(zhuǎn)換電路18和存儲器22，接收電極14和參考電極15分別與阻抗匹配電路16連接構(gòu)成?；庸苡刻綔y儀由上位機，發(fā)射機和多個接收機構(gòu)成。發(fā)射機連接兩個發(fā)射電極，每個接收機都分別連接接收電極和參考電極。上位機與發(fā)射機和接收機的通信由Zigbee無線通信完成，上位機連接Zigbee主機模塊,發(fā)射機和每個接收機分別連接一個Zigbee從機模塊，實現(xiàn)每點數(shù)據(jù)的實時傳輸。上位機控制發(fā)射機的發(fā)射電流幅值及接收機的采樣頻率和采樣點數(shù)并將接收機上傳的數(shù)據(jù)進行處理分析，繪制測區(qū)的電位分布等勢線圖。在基坑地連墻的內(nèi)外分別放置發(fā)射機，都發(fā)射IHz雙極性方波產(chǎn)生激發(fā)電場，在探測過程中發(fā)射機位置不動。多個接收機在基坑內(nèi)部測量，每個接收機在和地連墻平行的一條直線的不同點處上測取兩電極間的電壓數(shù)據(jù)，多個接收機測量了基坑內(nèi)部多條測線上的電壓，可得到電位等值線圖。電位等值線圖中電位值異常增大使等值線異常密集，該處便是基坑管涌產(chǎn)生位置。有益效果本實用新型在基坑開挖前進行基坑管涌的探測，可探測到基坑地連墻是否存在管涌，并確定該管涌的位置。不需要鉆探測孔，減少了探測工程量，操作簡捷，節(jié)省了人力物力資源，提高了探測效率。探測結(jié)果直接顯示管涌產(chǎn)生位置，提高了探測準(zhǔn)確性，為修復(fù)工作提供準(zhǔn)確定位。該裝置操作簡捷，成本低廉。

圖1是基坑管涌探測儀結(jié)構(gòu)框圖。圖2是圖1中發(fā)射機5結(jié)構(gòu)框圖。圖3是圖1中接收機6結(jié)構(gòu)框圖。I上位機,2Zigbee主機模塊,3Zigbee從機模塊I , 4Zigbee從機模塊II, 5發(fā)射機，6接收機，7發(fā)射單片機，8信號源，9電源，10驅(qū)動電路，11發(fā)射橋路，12發(fā)射電極，13接收單片機，14接收電極，15參考電極，16阻抗匹配電路，17程控放大電路，18模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，19幅值比較電路，20放大器控制電路，21頻譜分析模塊，22存儲器。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細說明?；庸苡刻綔y儀，是由上位機I經(jīng)Zigbee主機模塊分別連接Zigbee從機模塊I 3、Zigbee從機模塊II 4a、Zigbee從機模塊II 4b、Zigbee從機模塊II 4c乃至Zigbee從機模塊II 4n, Zigbee從機模塊I 3與發(fā)射機5連接,Zigbee從機模塊II 4a與接收機6a連接,Zigbee從機模塊II 4b與接收機6b連接,Zigbee從機模塊II 4c與接收機6c連接,乃至Zigbee從機模塊II 4n與接收機6n連接構(gòu)成。發(fā)射機5是由發(fā)射單片機7經(jīng)信號源8、驅(qū)動電路10和發(fā)射橋路11分別連接發(fā)射電極12a和接發(fā)射電極12b，發(fā)射單片機7經(jīng)電源9與發(fā)射橋路11連接構(gòu)成。接收機6是由阻抗匹配電路16經(jīng)程控放大電路17、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路18、幅值比較電路19和頻譜分析模塊21與存儲器22連接，接收單片機13分別連接模數(shù)轉(zhuǎn)換電路18和存儲器22，接收電極14和參考電極15分別與阻抗匹配電路16連接構(gòu)成。本實用新型為解決其技術(shù)問題提供上位機、發(fā)射機、兩個發(fā)射電極、多個接收機、多個接收電極。數(shù)據(jù)傳輸方式為無線通信模式，上位機I連接Zigbee主機模塊2，發(fā)射機5連接Zigbee從機模塊5,每個接收機8連接Zigbee從機模塊4。上位機I實現(xiàn)對發(fā)射機5發(fā)射電流幅值的控制。發(fā)射機5包括發(fā)射機內(nèi)部單片機MCU7，信號源8，電源9，驅(qū)動電路10，發(fā)射橋路11和發(fā)射電極12。發(fā)射機內(nèi)部單片機MCU7接收到上位機I發(fā)出的控制信號設(shè)置信號源8和電源9的參數(shù)，信號源8輸出兩路IHz相位相差180°的單極性方波，經(jīng)過驅(qū)動電路10和發(fā)射橋路11后轉(zhuǎn)變?yōu)榉悼烧{(diào)的IHz雙極性方波經(jīng)發(fā)射電極12a、12b發(fā)射。上位機I對接收機6采樣頻率和采樣點數(shù)進行控制并對接收機6上傳的數(shù)據(jù)進行處理分析，繪制測區(qū)的電位分布等勢線圖。接收機6包括接收機內(nèi)部單片機MCU13，接收電極14，參考電極15，阻抗匹配電路16，程控放大電路17，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路18，幅值比較電路19，放大器控制電路20，頻譜分析模塊21，存儲器FIF022。接收電極14和參考電極15拾取到的信號經(jīng)阻抗匹配電路16調(diào)理后送入程控放大電路17進行放大，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路18進行轉(zhuǎn)換后，經(jīng)幅值比較電路19判斷信號幅值是否滿足要求，若滿足要求進入頻譜分析模塊21進行快速傅里葉變換，否則通過放大器控制電路20調(diào)整程控放大電路的放大倍數(shù)再次信號進行放大采集比較，直到滿足信號的幅值要求。經(jīng)過頻譜分析模塊21得到的信號頻譜存入存儲器FIF022。接收機內(nèi)部單片機MCU13讀取存儲器FIF022，將頻譜數(shù)據(jù)經(jīng)與接收機相連的Zigbee從機模塊4發(fā)送至上位機I。每個接收機結(jié)構(gòu)及原理完全相同。
權(quán)利要求1.一種基坑管涌探測儀，其特征在于，是由上位機(I)經(jīng)Zigbee主機模塊分別連接Zigbee從機模塊I (3)、Zigbee從機模塊II 4a、Zigbee從機模塊II 4b、Zigbee從機模塊II 4c乃至Zigbee從機模塊II 4n, Zigbee從機模塊I (3)與發(fā)射機(5)連接，Zigbee從機模塊II 4a與接收機6a連接，Zigbee從機模塊II 4b與接收機6b連接，Zigbee從機模塊II4c與接收機6c連接,乃至Zigbee從機模塊II 4n與接收機6n連接構(gòu)成。
2.按照權(quán)利要求1所述的基坑管涌探測儀，其特征在于，發(fā)射機(5)是由發(fā)射單片機(7)經(jīng)信號源(8)、驅(qū)動電路(10)和發(fā)射橋路(11)分別連接發(fā)射電極(12a)和接發(fā)射電極(12b)，發(fā)射單片機(7)經(jīng)電源(9)與發(fā)射橋路(11)連接構(gòu)成。
3.按照權(quán)利要求1所述的基坑管涌探測儀，其特征在于，接收機6a、接收機6b、接收機6c乃至接收機6n均是由阻抗匹配電路(16)經(jīng)程控放大電路(17)、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(18)、幅值比較電路(19)和頻譜分析模塊(21)與存儲器(22)連接，接收單片機(13)分別連接模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(18)和存儲器(22)，接收電極(14)和參考電極(15)分別與阻抗匹配電路(16)連接構(gòu)成。
專利摘要本實用新型涉及一種基于流場擬合法的在基坑開挖前進行管涌探測的基坑管涌探測儀。是由上位機經(jīng)Zigbee主機模塊分別連接N個Zigbee從機模塊、其中一個Zigbee從機模塊與發(fā)射機連接，其余的N-1個Zigbee從機模塊與N-1個接收機連接構(gòu)成。本實用新型在基坑開挖前進行基坑管涌的探測，可探測到基坑地連墻是否存在管涌，并確定該管涌的位置。不需要鉆探測孔，減少了探測工程量，操作簡捷，節(jié)省了人力物力資源，提高了探測效率。探測結(jié)果直接顯示管涌產(chǎn)生位置，提高了探測準(zhǔn)確性，為修復(fù)工作提供準(zhǔn)確定位。該裝置檢測方法簡單，操作簡捷，成本低廉。
文檔編號E02D1/00GK202881916SQ20122045039
公開日2013年4月17日 申請日期2012年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月6日
發(fā)明者段清明, 李鵬飛, 萬琦 申請人:吉林大學(xué)