一种锚杆监测装置以及使用该装置的锚杆.pdf

本发明涉及锚杆支护领域，具体提供了一种锚杆监测装置以及使用该装置的锚杆，其中锚杆监测装置包括：预应力检测装置、通信装置以及终端设备；所述预应力检测装置与所述通信装置电连接，用于每隔预设时间获取锚杆的预应力数据，并将该预应力数据通过通信装置发送给所述终端设备；所述终端设备与所述通信装置有线或者无线连接，用于接收所述预应力数据，并在所述预应力数据超出预设范围后发出预警信息。预应力检测装置自动获取锚杆的预应力数据，由于预应力数据时是每隔预设时间获取的，不需要如现有技术中需要人工去进行具体的检测，提高了检测的效率。

1.  一种锚杆监测装置，其特征在于，包括：预应力检测装置、 通信装置以及终端设备；
所述预应力检测装置与所述通信装置电连接，用于每隔预设时 间获取锚杆的预应力数据，并将该预应力数据通过通信装置发送给 所述终端设备；
所述终端设备与所述通信装置有线或者无线连接，用于接收所 述预应力数据，并在所述预应力数据超出预设范围后发出预警信息。

2.  根据权利要求1所述的锚杆监测装置，其特征在于，所述预 应力检测装置包括：
张力传感器、控制器；
所述张力传感器与所述控制器电连接，用于获取所述锚杆的张 力数据，并将所获取到的所述张力数据发送至所述控制器；
所述控制器用于根据其接收的所述张力数据生成预应力数据， 并将所述预应力数据使用所述通信装置发送给所述终端设备。

3.  根据权利要求2所述的锚杆监测装置，其特征在于，所述张 力传感器包括：依次电连接的感应贴片、信号放大器以及解析器；
所述感应贴片用于与锚杆紧密相贴，并在锚杆上所施加的预应 力变化时产生电信号发送给所述信号放大器；
所述信号放大器将所述电信号放大后，发送给所述解析器；
所述解析器将放大后的所述电信号转化为张力数据。

4.  根据权利要求2所述的锚杆监测装置，其特征在于，所述预 应力检测装置还包括：位移传感器；
所述位移传感器用于获取锚杆的位移数据，并将所述位移数据 发送至所述控制器；
所述控制器还用于根据其接收的所述位移数据生成预应力数 据，并将所述预应力数据使用所述通信装置发送给所述终端设备。

5.  根据权利要求2所述的锚杆监测装置，其特征在于，所述预 应力检测装置还包括：压力传感器；
所述压力传感器用于获取锚杆的压力数据，并将所述压力数据 发送至所述控制器；
所述控制器还用于根据其所接收的所述压力数据生成预应力数 据，并将所述预应力数据使用所述通信装置发送给所述终端设备。

6.  根据权利要求2-5任意一项所述的锚杆监测装置，其特征在 于，所述预应力检测装置还包括：存储器；
所述存储器与所述控制器电连接，其预先存储有锚杆ID；
所述控制器还用于生成所述预应力数据后，从所述存储器获取 所述锚杆ID，并将所述预应力数据与所述锚杆ID关联后使用所述 通信装置发送给所述终端设备。

7.  根据权利要求1-5任意一项所述的锚杆监测装置，其特征在 于，所述预应力检测装置有多个；
多个所述预应力检测装置用于连接同一锚杆的不同位置；
多个所述预应力检测装置与同一个所述通信装置相连接。

8.  根据权利要求1-5任意一项所述的锚杆监测装置，其特征在 于，所述预应力检测装置有多个；
每个所述预应力检测装置分别连接有不同的锚杆；
多个所述预应力检测装置与同一个所述通信装置相连接。

9.  一种锚杆，其特征在于，使用如上述权利要求1-8任意一项 所述的锚杆监测装置，包括锚杆本体；
所述预应力检测装置与所述锚杆本体可拆卸的连接。

10.  根据权利要求9所述的锚杆，其特征在于，所述预应力检 测装置有多个；
多个所述预应力检测装置连接于锚杆本体的不同位置。

一种锚杆监测装置以及使用该装置的锚杆
技术领域
本发明涉及锚杆支护领域，具体而言，涉及一种锚杆监测装置 以及使用该装置的锚杆。
背景技术
锚杆作为地下工程和岩石边坡的主要支护形式之一，对土木工 程稳定性的维护起着重要作用，尤其是在节理裂隙岩体中，锚杆对 岩体的加固作用十分明显。组成锚杆必须具备几个因素：①：一个 抗拉强度高于岩土体的杆体；②：杆体一端可以和岩土体紧密接触 形成摩擦(或粘结)阻力；③：杆体位于岩土体外部的另一端能够 形成对岩土体的径向阻力。锚杆作为深入地层的受拉构件，它一端 与工程构筑物连接，另一端深入地层中，整根锚杆分为自由段和锚 固段，自由段是指将锚杆头处的拉力传至锚固体的区域，其功能是 对锚杆施加预应力；锚固段是指水泥浆体将预应力筋与土层粘结的 区域，其功能是将锚固体与土层的粘结摩擦作用增大，增加锚固体 的承压作用，将自由段的拉力传至土体深处。
由于锚杆需要承受较大的力，而锚杆在使用的过程中，由于腐 蚀、老化、锚固体的震动等原因，都会造成锚杆的所承受的预应力 在不断的减小，而当锚杆所承受的预应力小于一定的阈值，说明锚 杆便无法再起到应有的支护作用，需要对其进行维护、维修或者更 换。由于锚杆安装的环境不一样，安装的方式不一样，锚杆的种类、 材质不一样，锚杆的具体用途不一样等因素，造成了不一样的锚杆 的使用寿命也是不一样的，目前对锚杆使用时的状态进行监测的方 法是采用人工进行实地检测，然后将测得的相关数据进行记录，一 旦在检测过程中发现某处的锚杆出现问题，再上报给相关部门进行 后续的维护。但是由于锚杆在某项工程中应用的时候，并不是一根 两根，而是几百根甚至几千跟，人工检查的效率低，准确率也低。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种锚杆监测方法、 监测装置以及监测系统，该锚杆检测系统能够自动监测锚杆的使用 状态，不需要人工进行实地检测，提高锚杆维护的效率和准确率。
第一方面，本发明实施例提供的锚杆监测装置，包括：包括： 预应力检测装置、通信装置以及终端设备；
所述预应力检测装置与所述通信装置电连接，用于每隔预设时 间获取锚杆的预应力数据，并将该预应力数据通过通信装置发送给 所述终端；
所述终端设备与所述通信装置有线或者无线连接，用于接收所 述预应力数据，并在所述预应力数据超出预设范围后发出预警。
在本发明的各实施方式中，优选地，所述预应力检测装置包括：
张力传感器、控制器；
所述张力传感器与所述控制器电连接，用于获取所述锚杆的张 力数据，并将所获取到的所述张力数据发送至所述控制器；
所述控制器用于根据其接收的所述张力数据生成预应力数据， 并将所述预应力数据使用所述通信装置发送给所述终端设备。
在本发明各个实施方式中，优选地，所述张力传感器包括：依 次电连接的感应贴片、信号放大器以及解析器；
所述感应贴片用于与锚杆紧密相贴，并在锚杆上所施加的预应 力变化时产生电信号发送给所述信号放大器；
所述信号放大器将所述电信号放大后，发送给所述解析器；
所述解析器将放大后的所述电信号转化为张力数据。
在本发明的各实施方式中，优选地，所述预应力检测装置还包 括：位移传感器；
所述位移传感器用于获取锚杆的位移数据，并将所述位移数据 发送至所述控制器；
所述控制器还用于根据其接收的所述位移数据生成预应力数 据，并将所述预应力数据使用所述通信装置发送给所述终端设备。
在本发明的各实施方式中，优选地，所述预应力检测装置还包 括：压力传感器；
所述压力传感器用于获取锚杆的压力数据，并将所述压力数据 发送至所述控制器；
所述控制器还用于根据其所接收的所述压力数据生成预应力数 据，并将所述预应力数据使用所述通信装置发送给所述终端设备。
在本发明的各实施方式中，优选地，所述预应力检测装置还包 括：存储器；
所述存储器与所述控制器电连接，其预先存储有锚杆ID；
所述控制器还用于生成所述预应力数据后，从所述存储器获取 所述锚杆ID，并将所述预应力数据与所述锚杆ID关联后使用所述 通信装置发送给所述终端设备。
在本发明的各实施方式中，优选地，所述预应力检测装置有多 个；
多个所述预应力检测装置用于连接同一锚杆的不同位置；
多个所述预应力检测装置与同一个所述通信装置相连接。
在本发明的各实施方式中，优选地，所述预应力检测装置有多 个；
每个所述预应力检测装置均连接有一根锚杆；
多个所述预应力检测装置与同一个所述通信装置相连接。
第二方面，本发明还提供一种锚杆，使用如上述实施例中所述 的锚杆监测装置，包括锚杆本体；
所述预应力检测装置与所述锚杆本体可拆卸的连接。
在本发明的各实施方式中，优选地，所述预应力检测装置有多 个；
多个所述预应力检测装置连接于锚杆本体的不同位置。
本发明实施例所提供的锚杆监测装置中，包括了预应力检测装 置，该预应力检测装置每隔预设的时间获取锚杆的预应力数据，并 将该预应力数据通过通信装置发送给终端设备，预应力检测装置能 够自动获取锚杆的预应力数据，终端设备在接收该预应力数据后， 判断该预应力数据是否超出了预设的范围，如果超出，则发出预警 信息，在任何位置，都可以实时监控锚杆的预应力。由于预应力数 据时是每隔预设时间获取的，不需要如现有技术中需要人工去进行 具体的检测，提高了检测的效率。另外，还能够根据历史检测获得 的预应力数据，估算某段时间点锚杆的预应力，估算的预应力可以 和某时间点实际测得的预应力作比较，从而提高所测得的预应力的 准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例 中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了 本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领 域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据 这些附图获得其他相关的附图。
图1示出了本发明实施例所提供的锚杆监测装置的结构示意 图；
图2示出了本发明实施例所提供的另一种锚杆监测装置的结构 示意图；
图3示出了本发明实施例所提供的另一种锚杆监测装置的结构 示意图；
附图标记：
101-预应力检测装置；102-通信装置；103-终端设备；104-张力 传感器；105-控制器；106-感应贴片；107-信号放大器；108-解析器； 109-位移传感器；110-压力传感器；111-存储器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方 案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一 部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出 的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此， 以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要 求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于 本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下 所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1所示，本发明实施例提供了一种锚杆监测装置，包括： 预应力检测装置101、通信装置102以及终端设备103；
所述预应力检测装置101与所述通信装置102电连接，用于每 隔预设时间获取锚杆的预应力数据，并将该预应力数据通过通信装 置102发送给所述终端设备103；
所述终端设备103与所述通信装置102有线或者无线连接，用 于接收所述预应力数据，并在所述预应力数据超出预设范围后发出 预警信息。
本发明实施例所提供的锚杆监测装置中，包括了预应力检测装 置101，该预应力检测装置101每隔预设的时间获取锚杆的预应力 数据，并将该预应力数据通过通信装置102发送给终端设备103， 预应力检测装置101能够自动获取锚杆的预应力数据，终端设备103 在接收该预应力数据后，判断该预应力数据是否超出了预设的范围， 如果超出，则发出预警信息，在任何位置，都可以实时监控锚杆的 预应力。由于预应力数据时是每隔预设时间获取的，不需要如现有 技术中需要人工去进行具体的检测，提高了检测的效率。另外，根 据历史检测获得的预应力数据，估算某段时间点锚杆的预应力，估 算的预应力可以和某时间点实际测得的预应力作比较，从而提高所 测得的预应力的准确性。
在本发明的各个实施例中，优选地，参见图2所示，本发明提 供了另一种锚杆监测装置，所述预应力检测装置包括：
张力传感器104、控制器105；
所述张力传感器104与所述控制器105电连接，用于获取所述 锚杆的张力数据，并将所获取到的所述张力数据发送至所述控制器 105；
所述控制器105用于根据其接收的所述张力数据生成预应力数 据，并将所述预应力数据使用所述通信装置102发送给所述终端设 备103。
锚杆在使用的时候，会预先对锚杆施加一个预应力，而不管锚 杆是使用什么材质的材料做成，在对其施加预应力的时候，都会造 成锚杆产生一定的微形变，会在锚杆的表面形成一个张力，而一旦 对锚杆所施加的预应力产生变化的时候，锚杆的表面所产生的微形 变也会相应变化，锚杆表面所形成的张力也会相应的变化，因此在 本实施例中，使用张力传感器104来检测锚杆表面的张力。一般情 况下，每一种材料都有在对其施加力的时候的变形系数，使用张力 传感器104所检测的张力变化，即为锚杆所产生的微形变的变形值， 预应力＝变形值*变形系数。所述控制器105根据其接收的所述张力 数据生成预应力数据，并将所述预应力数据使用所述通信装置102 发送给所述终端设备103。
在本发明的各个实施方式中，优选地，参见图3所示，所述张 力传感器104包括：依次电连接的感应贴片106、信号放大器107 以及解析器108；
所述感应贴片106用于与锚杆紧密相贴，并在锚杆上所施加的 预应力变化时产生电信号发送给所述信号放大器；
所述信号放大器107将所述电信号放大后，发送给所述解析器 108；
所述解析器108将放大后的所述电信号转化为张力数据。
在本实施例中，由于感应贴片106会与锚杆紧密相贴，当锚杆 上的预应力产生变化，锚杆会产生微形变，与锚杆紧密相贴的感应 贴片106也会产生一个微形变，进而感应贴片的电阻会产生微小的 变化。感应贴片106在电阻变化的时候，产生电信号发送给信号放 大器，信号放大器将微小的电信号放大，然后再该电信号发送给解 析器108，解析器108将该电信号转化为张力数据，从而实现对锚 杆预应力的检测。
另外，在本发明各个实施方式中，参见图2所示，所述预应力 检测装置101还包括：位移传感器109；
所述位移传感器109用于获取锚杆的位移数据，并将所述位移 数据发送至所述控制器105；
所述控制器105还用于根据其接收的所述位移数据生成预应力 数据，并将所述预应力数据使用所述通信装置发送给所述终端设备。
在本实施例中，在向锚杆施加预应力的时候，都会造成锚杆产 生一定的微形变，预应力越大，锚杆表面膨胀越大。而当对锚杆所 施加的预应力产生变化的时候，锚杆的表面所产生的微形变也会相 应变化，因此使用位移传感器获取该位移变化时的位移数据，并将 位移数据发送至控制器105。控制器105根据位移数据生成预应力 数据，从而实现对锚杆预应力的检测。
另外，在本发明各个实施方式中，参见图2所示，所述预应力 检测装置101还包括：压力传感器110；
所述压力传感器110用于获取锚杆的压力数据，并将所述压力 数据发送至所述控制器105；
所述控制器105还用于根据其所接收的所述压力数据生成预应 力数据，并将所述预应力数据使用所述通信装置102发送给所述终 端设备103。
该压力传感器110一般安装于锚固段，其所感应到的压力的大 小即为预应力的大小。当锚杆的预应力发生变化时，压力传感器110 所感应到的压力值会产生相应的变化。压力传感器110将压力数据 发送至控制器105，控制器105还根据其所接收的所述压力数据生 成预应力数据，并将所述预应力数据使用所述通信装置102发送给 所述终端设备103。
以上几个实施例中，可以使用张力传感器104、位移传感器109 和压力传感器110中的至少一个，对锚杆的预应力进行检测。
在本发明的各个实施方式中，优选地，参见图2所示，所述预 应力检测装置还包括：存储器111；
所述存储器111与所述控制器105电连接，其预先存储有锚杆 ID；
所述控制器105还用于生成所述预应力数据后，从所述存储器 111获取所述锚杆ID，并将所述预应力数据与所述锚杆ID关联后使 用所述通信装置102发送给所述终端设备。
由于锚杆在某项工程中应用的时候，并不是一根两根，而是几 百根甚至几千跟，而一个预应力检测装置一般情况下只检测一根锚 杆的预应力，因此如果一次性检测的锚杆数量过多，则会将检测数 据弄混。因此为了区分每一根锚杆的检测数据，还在控制器105上 连接了存储器111，该存储器预先储存有锚杆ID，每个锚杆的ID均 不一样，用于区分不同的锚杆。当控制器105生成预应力数据后， 从存储器111获取锚杆ID，将预应力数据和锚杆ID关联后，发送 给终端设备，这样，终端设备可以通过锚杆ID，识别其所接收到的 预应力数据是哪一根锚杆的具体数据，当其中的某根锚杆需要进行 维护的时候，可以在现场将该锚杆很容易的识别出来。
在本发明的各个实施方式中，优选地，所述预应力检测装置101 有多个；
多个所述预应力检测装置101用于连接同一锚杆的不同位置；
多个所述预应力检测装置与同一个所述通信装置102相连接。
在非正常情况下，例如有外力撞击锚杆的情况下，锚杆可能会 出现较大的形变，而这个形变也会被预应力检测装置101给捕捉到， 从而产生数据上的误差，为了避免这一误差的产生，将预应力检测 装置101设置为多个，多个预应力检测装置101分别安装在锚杆上 不同的位置，在锚杆的多个位置分别检测预应力数据，如果某一个 预应力检测装置的值与其他预应力检测装置101所检测到的值差别 较大，则认为是该锚杆受到外力撞击，产生了较大的形变，避免检 测误差的产生。
在本发明的各个实施方式中，优选地，所述预应力检测装置101 有多个；
每个所述预应力检测装置101分别连接有不同的锚杆；
多个所述预应力检测装置101与同一个所述通信装置相连接。
预应力检测装置101有多个，并分别连接不同的锚杆，将多个 预应力检测装置与同一个通信装置相连接，通过同一个通信装置发 送多根锚杆的预应力数据，减少通信装置的使用，降低成本。
本发明还提供一种锚杆，使用如上述实施例中的锚杆监测装置， 还包括有锚杆本体；
所述预应力检测装置与所述锚杆本体可拆卸的连接。
本发明实施例所提供的锚杆中，包括如上述实施例中的预应力 检测装置101，该预应力检测装置101每隔预设的时间获取锚杆的 预应力数据，并将该预应力数据通过通信装置102发送给终端设备 103，预应力检测装置101能够自动获取锚杆的预应力数据，终端设 备103在接收该预应力数据后，判断该预应力数据是否超出了预设 的范围，如果超出，则发出预警信息，因而不管在任何位置，都可 以实时监控锚杆的预应力。由于预应力数据时是每隔预设时间获取 的，不需要如现有技术中需要人工去进行具体的检测，提高了检测 的效率。另外，根据历史检测获得的预应力数据，估算某段时间点 锚杆的预应力，估算的预应力可以和某时间点实际测得的预应力作 比较，从而提高所测得的预应力的准确性。
在本发明各实施方式中，优选地，所述预应力检测装置有多个；
多个所述预应力检测装置连接于锚杆本体的不同位置。
在非正常情况下，例如有外力撞击锚杆的情况下，锚杆可能会 出现较大的形变，而这个形变也会被预应力检测装置101给捕捉到， 从而产生数据上的误差，为了避免这一误差的产生，将预应力检测 装置101设置为多个，多个预应力检测装置101分别安装在锚杆上 不同的位置，在锚杆的多个位置分别检测预应力数据，如果某一个 预应力检测装置的值与其他预应力检测装置101所检测到的值差别 较大，则认为是该锚杆受到外力撞击，产生了较大的形变，避免检 测误差的产生。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围 并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技 术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围 之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。