一种地铁基坑自动化变形监测设备及其使用方法与流程

1.本发明涉及基坑监测技术领域，具体为一种地铁基坑自动化变形监测设备及其使用方法。


背景技术：

2.地下铁路是城市内部的一种有轨公共出行工具，能够给人们的生活出行带来很大的便利；地铁发展已经成为城市化发展的一个重要指标，尤其是在大、中型城市。开挖基坑是修建地铁的一项重要工作，开挖的基坑的一侧面土壤被移除，另一侧的土壤易朝向被移除土壤的一侧坍塌；虽然人们会在被移除土壤的一侧设置护坡支撑结构，但是基坑场地工作环境复杂，尤其是在雨季的时候，还是会出现坍塌的问题。根据目前的经验发现，基坑发生坍塌之前，一般会出现微量的基坑变形、局部的泥土坍塌，因此在地铁基坑处设置自动化变形监测设备，是非常有必要的。
3.申请人在申请本发明时，经过检索，发现中国专利公开了“一种地铁基坑自动化变形监测设备”，其申请号为“202110335996.1”，该专利主要通过监测点对其该装置的自身位置坐标进行校正，设置的液压机构工作进行调节伸缩监测杆的角度，确定基坑的隆起高度，根据测量的基坑坑底的所有检测点的变形数据，进行记录测量的变形数据，再通过检测机构，对其进行监控。地铁基坑出现微量的基坑变形、局部的泥土坍塌后，人员进行紧急的撤离，然后由专业的施工人员需要对基坑情况进行确认，如果情况比较好的话，进行指定修正、加固护坡之后，依然可以继续进行施工，目前现有的变形监测设备(包括上述引用的专利文件)，检测到变形之后，都无法通过简单的调整之后，继续进行使用，需要将其拆卸重新安装，此过程中，整个基坑场地都无法继续开工，严重影响地铁施工效率，为此本发明提供一种全新的地铁基坑自动化变形监测设备及其使用方法。


技术实现要素：

4.(一)解决的技术问题
5.针对现有技术的不足，本发明提供了一种地铁基坑自动化变形监测设备，解决了现有的变形监测设备，检测到变形之后，都无法通过简单的调整之后，继续进行使用，需要将其拆卸重新安装，此过程中，整个基坑场地都无法继续开工，严重影响地铁施工效率问题。
6.(二)技术方案
7.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种地铁基坑自动化变形监测设备，包括：
8.感应部件，所述感应部件具有一个支撑环和至少两个插土件，所述插土件通过斜撑架与支撑环固定连接，至少有一个插土件插入到靠近基坑护坡支撑结构的易塌陷区，至少有一个插土件插入到远离基坑护坡支撑结构的土壤稳定区；
9.监测主体，所述监测主体保持竖直，监测主体的内部设置有用于检测监测主体自
身体位的检测机构，所述监测主体通过多组多骨节支撑杆与支撑环的顶部固定连接，多组所述多骨节支撑杆沿着监测主体的外轮廓环形分布，用于调整监测主体的自身体位。
10.优选的，所述多骨节支撑杆包括：第一连杆、第二连杆，所述第一连杆的顶端与监测主体的侧面活动连接，所述第二连杆的底端固定连接有连接板，连接板与支撑环之间通过螺栓固定连接，所述第二连杆的顶端与第一连杆的底端通过螺纹销钉活动连接，螺纹销钉能够在第二连杆与第一连杆处于合适角度的时候，固定第二连杆与第一连杆。
11.优选的，所述监测主体包括：
12.壳体，所述壳体的顶端开口，所述壳体的底端设置有滑动孔；
13.滑动件，所述滑动件与滑动孔滑动连接，滑动件与滑动孔之间依靠摩擦力，可以使滑动件在任意位置停止，且滑动件的底端螺纹连接有端头，所述滑动件的顶部固定连接有球形头；
14.基座，所述基座为环形，且基座的底端通过若干个环形阵列分布的支杆固定连接有多爪架，所述多爪架与球形头配合，且多爪架的顶部螺纹连接有紧固螺钉，所述紧固螺钉的顶端设置有六角口，所述基座的底端开设有环形槽，所述环形槽的侧壁开设有若干个环形分布的内齿口；
15.筒形体，所述筒形体与基座同轴线，且位于基座的顶端，所述筒形体与基座之间通过长螺钉固定，且筒形体与基座之间设置有间隙，所述筒形体的顶部固定连接有检测盘，所述检测盘的顶部中心位置设置有与筒形体中心孔连通的通孔，所述检测盘的顶部且位于通孔的外侧设置有锥形部，且锥形部截面的倾斜角度为3
°‑
10
°
，所述检测盘的顶部且位于锥形部的外侧设置有环形平面，所述筒形体的侧面开设有若干个与筒形体中心孔连通的球道，所述筒形体的内侧开设有第一环形口、第二环口，所述第一环形口的直径大于第二环口的直径，且第一环形口位于第二环口的上方，所述第二环口的内侧设置有滑动筒体，所述滑动筒体的顶端且位于第一环形口的内部固定连接有外沿环，所述滑动筒体的底端固定连接有内沿环；
16.导向盘，所述导向盘为环形，且顶部为下凹的锥面，且锥面上环形阵列固定连接有八组压力传感器，所述导向盘与壳体的内侧壁固定连接，所述导向盘的顶部与检测盘的底部之间形成环形滑动区域，所述导向盘顶部的锥面截面的倾斜角度大于检测盘的顶部锥形部截面的倾斜角度；
17.螺纹杆，所述螺纹杆的底端设置有六角孔，所述螺纹杆位于筒形体、检测盘中心孔的内部，所述螺纹杆的顶端螺纹连接有拖头，所述拖头的顶部为下凹的锥面，且拖头的顶部设置有监测球；
18.第一环体，所述第一环体与螺纹杆的外侧面固定连接，所述第一环体的顶端固定连接有上沿环，所述第一环体的底端固定连接有下沿环，所述内沿环位于上沿环与下沿环之间；
19.从动齿环、电机，所述从动齿环位于筒形体与基座之间的间隙中，且与基座同轴线转动连接，所述从动齿环的顶部且位于筒形体中心孔的内部固定连接有螺纹套，所述螺纹杆与螺纹套螺纹连接，所述电机与基座固定连接，所述电机的输出端固定连接有主动齿轮，所述主动齿轮与从动齿环啮合传动；
20.六棱柱，所述六棱柱与螺纹杆底端的六角孔滑动连接，所述六棱柱的底端位于紧
固螺钉顶端的六角口内部；
21.限位盘，所述限位盘为环形，中心孔为六角形，六棱柱穿过限位盘的中心孔，所述限位盘的顶部且位于环形槽的内部固定连接有滑动块，所述滑动块的侧面设置有伸缩块，所述伸缩块的一侧面设置为斜部，所述伸缩块的一端伸入到其中一个内齿口的内部；
22.上盖，所述上盖固定安装在壳体的顶端，所述上盖的顶部中心位置设置有向上突出的突出部，所述突出部的顶部设置有水平仪，所述上盖的底部且靠近侧边处螺纹连接有凸头螺钉，所述凸头螺钉的顶端螺纹连接有配合螺钉。
23.优选的，所述滑动块的底部开设有滑动口，所述伸缩块位于滑动口的内侧滑动，所述伸缩块的端部与滑动口的内侧壁之间设置有弹簧。
24.优选的，所述壳体的内侧壁固定连接有环形支撑件，所述导向盘的外轮廓卡在环形支撑件的顶部。
25.优选的，还包括：
26.供电和数据收集模块，所述供电和数据收集模块为压力传感器供电，并实时接收压力传感器的信号；
27.数据传输模块，所述数据传输模块与供电和数据收集模块电性连接，所述数据传输模块为无线传输模块。
28.优选的，所述突出部的内顶部固定连接有摄像头，所述摄像头与供电和数据收集模块电性连接。
29.优选的，还包括：接收模块、处理模块、显示模块，所述接收模块用于接收数据传输模块的数据，并将数据传输给处理模块，处理模块将数据处理之后通过显示模块显示。
30.一种地铁基坑自动化变形监测设备的使用方法，采用上述中的一种地铁基坑自动化变形监测设备，具体包括以下步骤：
31.s1、安装
32.先将感应部件插入到护坡的外侧，使至少有一个插土件靠近护坡，至少有一个插土件远离护坡，然后通过多骨节支撑杆安装监测主体；
33.s2、通过调整第一连杆、第二连杆之间的角度，进行调整多骨节支撑杆的支撑高度，使监测主体处于竖直状态；
34.当护坡处的土壤发生变形、局部塌陷时，靠近护坡的插土件位移量大于远离护坡的插土件，使支撑环发生倾斜，进而使监测主体发生倾斜，使检测盘发生倾斜，监测球在检测盘的上表面发生滚动；
35.情况1：土壤发生变形、局部塌陷使检测盘发生倾斜角度小于检测盘锥形部截面的倾斜角度时，监测球仅在检测盘的上表面发生滚动，依靠摄像头获得的图像数据，判定基坑变形的发生；
36.情况2：土壤发生变形、局部塌陷使检测盘发生倾斜角度大于检测盘锥形部截面的倾斜角度时，监测球越过检测盘的上表面，从检测盘的外轮廓边缘滑落，经过导向盘的顶部与检测盘的底部之间形成环形滑动区域，对监测球对其中一个压力传感器施加压力，通过该压力传感器传输的信号和该压力传感器自身对应的位置，确定形变的发生和形变的方位；
37.s3、重复检测
38.出现情况2后，操作人员，操纵电机动作进行复位；
39.具体为，电机直接驱动主动齿轮转动，主动齿轮驱动从动齿环、螺纹套转动，螺纹套驱动螺纹杆向下移动，进而带动第一环体、上沿环、下沿环向下移动，当上沿环下移接触内沿环的时候，继续下移驱动滑动筒体向下滑动，位于球道中的监测球落入到拖头的顶部；然后电机反向转动，驱动拖头带动监测球上移回位，如果依然出现情况2，则断定情况2发生；
40.s4、复位
41.工人将边坡进行加固之后，使用者通过调整第一连杆、第二连杆之间的角度，进行调整多骨节支撑杆的支撑高度，使监测主体处于竖直状态，然后执行s2步骤，即可复位。
42.优选的，所述s2步骤还包括：调整检测盘的倾斜角度，操纵端头，使滑动件向上滑动，进而带动多爪架、基座、筒形体、检测盘一同向上滑动，使检测盘的顶端与上盖的底面接触，配合凸头螺钉底端的限制，使检测盘与上盖产生一定角度，然后操纵端头，使检测盘竖直方向回位。
43.(三)有益效果
44.本发明提供了一种地铁基坑自动化变形监测设备。具备以下有益效果：
45.1、本发明，由多骨节支撑杆、感应部件、监测主体构成基坑变形监测装置，其中感应部件可以便捷的敲入到土壤中，使至少有一个插土件插入到靠近基坑护坡支撑结构的易塌陷区，至少有一个插土件插入到远离基坑护坡支撑结构的土壤稳定区，一旦发生基坑形变、局部塌陷的问题，使两侧的插土件倾斜或者跟随形变，使感应部件自身的状态发生变换，利用内侧设置的自身体位检测结构，能够进行检测基坑的变形，检测到结果之后，施工人员进行制定修正、加固护坡，本装置只需要调整多骨节支撑杆，使监测主体重新回到竖直状态，配合监测主体自身的复位功能，就可以快速的投入到基坑检测中，相对于现有的形监测设备，能够提高地铁施工的效率。
46.2、本发明，设置多爪架与球形头结构，形成一个可以自由调整检测盘角度的结构，配合凸头螺钉能够快速的调整检测盘自身的倾斜角度，适应一些情况下，土壤朝向二次加固护坡的方向可以适当的坍塌，也就是，将检测盘调整朝向二次加固护坡的方向倾斜一定角度，如果该方向发生局部坍塌，使检测盘朝向该方向一定偏转角度之后，检测盘才处于水平状态，如果继续坍塌，才会触发检测、报警程序，适合在二次加固护坡之后，不拆卸本装置，直接调整本装置二次投入使用形变检测使用。
附图说明
47.图1为本发明所提出的一种地铁基坑自动化变形监测设备的立体图；
48.图2为本发明所提出的一种地铁基坑自动化变形监测设备的正视图；
49.图3为本发明所提出的一种地铁基坑自动化变形监测设备的监测主体内部示意图；
50.图4为本图3中a处放大图；
51.图5为本发明所提出的一种地铁基坑自动化变形监测设备的监测主体内部结构拆解示意图；
52.图6为本发明所提出的一种地铁基坑自动化变形监测设备的导向盘立体图；
53.图7为本发明所提出的一种地铁基坑自动化变形监测设备的检测盘立体图；
54.图8为本发明所提出的一种地铁基坑自动化变形监测设备的限位盘与基座连接示意图；
55.图9为本发明所提出的一种地铁基坑自动化变形监测设备的限位盘立体示意图；
56.图10为图9中b处放大图。
57.其中，1、监测主体；11、壳体；12、滑动件；13、端头；14、球形头；15、供电和数据收集模块；16、数据传输模块；17、上盖；18、突出部；19、摄像头；110、水平仪；111、凸头螺钉；112、配合螺钉；113、环形支撑件；114、导向盘；115、压力传感器；116、多爪架；117、紧固螺钉；118、支杆；119、基座；120、筒形体；121、检测盘；122、球道；123、第一环形口；124、第二环口；125、滑动筒体；126、外沿环；127、内沿环；128、从动齿环；129、螺纹套；130、螺纹杆；131、拖头；132、监测球；133、第一环体；134、上沿环；135、下沿环；136、电机；137、主动齿轮；138、六棱柱；139、环形槽；140、内齿口；141、限位盘；142、滑动块；143、滑动口；144、伸缩块；145、弹簧；146、斜部；2、多骨节支撑杆；21、第一连杆；22、第二连杆；23、连接板；3、感应部件；31、支撑环；32、斜撑架；33、插土件。
具体实施方式
58.下面将结合本发明实施例中的附图，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
59.实施例一：
60.如图1-9所示，本发明实施例提供一种地铁基坑自动化变形监测设备，包括：感应部件3、监测主体1、多骨节支撑杆2。
61.其中，感应部件3具有一个支撑环31和至少两个插土件33，插土件33通过斜撑架32与支撑环31固定连接，至少有一个插土件33插入到靠近基坑护坡支撑结构的易塌陷区，至少有一个插土件33插入到远离基坑护坡支撑结构的土壤稳定区；易塌陷区一旦发生微量的塌陷，就会使位于该侧的插土件33发生位移或者形变，另一侧的插土件33基本不发生位移或者形变，这样给会使支撑环31发生倾斜。
62.监测主体1保持竖直，监测主体1的内部设置有用于检测监测主体1自身体位的检测机构，监测主体1通过多组多骨节支撑杆2与支撑环31的顶部固定连接，多组多骨节支撑杆2沿着监测主体1的外轮廓环形分布，用于调整监测主体1的自身体位。
63.安装的时候，基本不需要考虑插土件33的插土深度，支撑环31是否处于水平状态，依靠肉眼进行初步的对比即可，完成感应部件3的布置之后，再进行安装、调节监测主体1。
64.参考附图1，多骨节支撑杆2包括：第一连杆21、第二连杆22，第一连杆21的顶端与监测主体1的侧面活动连接，第二连杆22的底端固定连接有连接板23，连接板23与支撑环31之间通过螺栓固定连接，第二连杆22的顶端与第一连杆21的底端通过螺纹销钉活动连接，螺纹销钉能够在第二连杆22与第一连杆21处于合适角度的时候，固定第二连杆22与第一连杆21。
65.具体一种方式为：螺纹销钉穿过第一连杆21上的通孔，然后与第二连杆22上的螺
纹孔螺纹连接，当螺纹销钉拧松的时候，第二连杆22与第一连杆21之间具有间隙，能够任意的调整角度，调整完成之后，将螺纹销钉拧紧，第二连杆22与第一连杆21紧密相靠，利用之间的摩擦力固定两者。
66.参考附图3-图10，监测主体1包括：壳体11、滑动件12、基座119、筒形体120、导向盘114、螺纹杆130、从动齿环128、电机136、六棱柱138、限位盘141、上盖17、监测球132、第一环体133。
67.其中，壳体11的顶端开口，便于在内部安装各个部件，壳体11的底端设置有滑动孔。
68.滑动件12与滑动孔滑动连接，滑动件12与滑动孔之间依靠摩擦力，可以使滑动件12在任意位置停止，且滑动件12的底端螺纹连接有端头13，滑动件12的顶部固定连接有球形头14。
69.使用者可以操纵端头13，进而操纵滑动件12上下滑动，具体的滑动孔的内侧设置有若干个增加摩擦力的环形体，环形体的内圈夹紧滑动件12，需要使用一定的强力，才能够上下滑动滑动件12，不施加力的时候，滑动件12就与壳体11处于固定状态，其中滑动孔对滑动件12还起到导向的作用，使其仅能够上下滑动。
70.基座119为环形，且基座119的底端通过若干个环形阵列分布的支杆118固定连接有多爪架116，多爪架116与球形头14配合，形成似关节的结构，多爪架116与球形头14之间可以实现任意方向的角度倾斜，多爪架116的顶部螺纹连接有紧固螺钉117，紧固螺钉117的顶端设置有六角口，多爪架116经过使用、磨损之后，与球形头14之间会变得松弛，通过转动紧固螺钉117，使紧固螺钉117的底端顶在球形头14的顶部，增加多爪架116的内侧与球形头14之间的挤压力，使多爪架116与球形头14可以在调整后的任意位置保持相对固定的状态(也就是不受到强力的情况下，多爪架116与球形头14处于固定状态)。
71.筒形体120与基座119同轴线，且位于基座119的顶端，筒形体120与基座119之间通过长螺钉固定，且筒形体120与基座119之间设置有间隙；
72.具体的一种方式，长螺钉穿过基座119上的通孔，然后套设环形垫片，再将长螺钉的顶端与筒形体120的底端螺纹连接，采用至少三组长螺钉进行安装筒形体120与基座119。
73.筒形体120的顶部固定连接有检测盘121，筒形体120与检测盘121可以选用一体的结构，检测盘121的顶部中心位置设置有与筒形体120中心孔连通的通孔，用于监测球132的复位，检测盘121的顶部且位于通孔的外侧设置有锥形部，且锥形部截面的倾斜角度为3
°‑
10
°
，检测盘121的顶部且位于锥形部的外侧设置有环形平面。
74.其中的锥形部，用于使监测球132位于内侧，不易朝向侧边滑动，当检测盘121整体发生倾斜的时候，监测球132才会在锥形部内侧滑动，如果使锥形部的一个径向方向基本处于水平状态(也就是检测盘121的倾斜角度与锥形部截面的倾斜角度相同的时候)，监测球132沿着该方向滑动出去。
75.筒形体120的侧面开设有若干个与筒形体120中心孔连通的球道122，用于将监测球132导入到筒形体120中心孔，如图4中所示，球道122靠近筒形体120外侧的部分具有向上翘起的部分，使监测球132在筒形体120处于倾斜状态下，依然具有朝向筒形体120中心孔方向滚动的趋势，筒形体120的内侧开设有第一环形口123、第二环口124，第一环形口123的直径大于第二环口124的直径，且第一环形口123位于第二环口124的上方，第二环口124的内
侧设置有滑动筒体125，滑动筒体125的顶端且位于第一环形口123的内部固定连接有外沿环126，滑动筒体125的底端固定连接有内沿环127。
76.滑动筒体125为金属环形，且侧面设置有渠口缝隙，将其插入筒形体120中心孔的时候，需要将滑动筒体125收卷起来，插入到第二环口124内侧的时候再将其松开即可。
77.如图4状态，滑动筒体125处于高位置，将球道122的端口堵住，这时候监测球132就会临时存在球道122的内部，只有滑动筒体125向下滑动，处于低位的时候，监测球132才会滑动到筒形体120的中心孔。
78.导向盘114为环形，且顶部为下凹的锥面，且锥面上环形阵列固定连接有八组压力传感器115，监测球132经过导向盘114上表面的时候，其必然会对其中一个压力传感器115施加压力，该压力传感器115传输的信号和该压力传感器115自身对应的位置，确定形变的发生和形变的方位，导向盘114与壳体11的内侧壁固定连接，导向盘114的顶部与检测盘121的底部之间形成环形滑动区域，导向盘114顶部的锥面截面的倾斜角度大于检测盘121的顶部锥形部截面的倾斜角度，当导向盘114发生倾斜的时候，依然能够使监测球132沿着导向盘114的内侧锥面向下滑动。
79.螺纹杆130的底端设置有六角孔，螺纹杆130位于筒形体120、检测盘121中心孔的内部，螺纹杆130的顶端螺纹连接有拖头131，拖头131的顶部为下凹的锥面，且拖头131的顶部设置有监测球132。
80.第一环体133与螺纹杆130的外侧面固定连接，第一环体133的顶端固定连接有上沿环134，第一环体133的底端固定连接有下沿环135，内沿环127位于上沿环134与下沿环135之间。
81.从动齿环128位于筒形体120与基座119之间的间隙中，且与基座119同轴线转动连接，从动齿环128的顶部且位于筒形体120中心孔的内部固定连接有螺纹套129，螺纹杆130与螺纹套129螺纹连接，电机136与基座119固定连接，电机136的输出端固定连接有主动齿轮137，主动齿轮137与从动齿环128啮合传动；
82.六棱柱138与螺纹杆130底端的六角孔滑动连接，六棱柱138的底端位于紧固螺钉117顶端的六角口内部。
83.限位盘141为环形，中心孔为六角形，六棱柱138穿过限位盘141的中心孔，限位盘141的顶部且位于环形槽139的内部固定连接有滑动块142，滑动块142的侧面设置有伸缩块144，基座119的底端开设有环形槽139，环形槽139的侧壁开设有若干个环形分布的内齿口140，伸缩块144的一侧面设置为斜部146，伸缩块144的一端伸入到其中一个内齿口140的内部；使限位盘141与基座119之间仅可以单向的转动。
84.上盖17固定安装在壳体11的顶端，上盖17的顶部中心位置设置有向上突出的突出部18，突出部18的顶部设置有水平仪110，上盖17的底部且靠近侧边处螺纹连接有凸头螺钉111，凸头螺钉111的顶端螺纹连接有配合螺钉112。
85.监测主体1的工作原理：
86.监测主体1整体发生倾斜的时候，监测球132就会在检测盘121顶部的锥形部晃动，当倾斜角度大于检测盘121顶部的锥形部截面的倾斜角度的时候，检测盘121就会滑落检测盘121，而且在检测盘121环形平面上的时候会加速滑动，从检测盘121的外边缘落下，然后从导向盘114的顶部与检测盘121的底部之间形成环形滑动区域内下滑，此过程中必然对其
中一个压力传感器115施加压力，该压力传感器115传输的信号和该压力传感器115自身对应的位置，确定形变的发生和形变的方位，然后落入到筒形体120侧面的球道122的内部，受到处于高位的滑动筒体125限制，监测球132就会临时存在球道122的内部。
87.监测到基坑发生形变之后，工作人员进行相应的后续操作。可以进行重复检测，避免第一次检测是因为车辆经过，产生震动造成的错误报警。
88.控制电机136动作，直接驱动主动齿轮137转动，主动齿轮137驱动从动齿环128、螺纹套129转动，螺纹套129驱动螺纹杆130向下移动，进而带动第一环体133、上沿环134、下沿环135向下移动，当上沿环134下移接触内沿环127的时候，继续下移驱动滑动筒体125向下滑动，位于球道122中的监测球132落入到拖头131的顶部；然后电机136反向转动，驱动拖头131带动监测球132上移回位。
89.上述过程中，由六棱柱138进行保持螺纹杆130自身不发生转动，六棱柱138与螺纹杆130之间可以上下滑动，六棱柱138依靠限位盘140和紧固螺钉117保证自身不发生转动，因为限位盘140与基座119之间为单向可转动的结构，即可以稳定的限制六棱柱138在该方向上稳定的不转动，另一个方向依靠紧固螺钉117进行保证，该方向的转动，为紧固螺钉117旋进的方向，使紧固螺钉117的底端紧固定在球形头14上，此结构的设计，无论使用过长时间(不考虑其他损坏的情况)，多爪架116与球形头14都会处于稳定连接的状态。
90.壳体11的内侧壁固定连接有环形支撑件113，导向盘114的外轮廓卡在环形支撑件113的顶部。环形支撑件113用于支撑导向盘114，限制导向盘114的最下方位置。
91.还包括：供电和数据收集模块15、数据传输模块16，供电和数据收集模块15为压力传感器115供电，并实时接收压力传感器115的信号；数据传输模块16与供电和数据收集模块15电性连接，数据传输模块16为无线传输模块。
92.突出部18的内顶部固定连接有摄像头19，摄像头19与供电和数据收集模块15电性连接。摄像头19用于实时监控监测球132的位置和移动状态。
93.还包括：接收模块、处理模块、显示模块，接收模块用于接收数据传输模块16的数据，并将数据传输给处理模块，处理模块将数据处理之后通过显示模块显示。
94.实施例二：
95.一种地铁基坑自动化变形监测设备的使用方法，采用实施例一中的一种地铁基坑自动化变形监测设备，具体包括以下步骤：
96.s1、安装
97.先将感应部件3插入到护坡的外侧，使至少有一个插土件33靠近护坡，至少有一个插土件33远离护坡，然后通过多骨节支撑杆2安装监测主体1；
98.通过调整第一连杆21、第二连杆22之间的角度，进行调整多骨节支撑杆2的支撑高度，使监测主体1处于竖直状态；
99.当护坡处的土壤发生变形、局部塌陷时，靠近护坡的插土件33位移量大于远离护坡的插土件33，使支撑环31发生倾斜，进而使监测主体1发生倾斜，使检测盘121发生倾斜，监测球132在检测盘121的上表面发生滚动；
100.情况1：土壤发生变形、局部塌陷使检测盘121发生倾斜角度小于检测盘121锥形部截面的倾斜角度时，监测球132仅在检测盘121的上表面发生滚动，依靠摄像头19获得的图像数据，判定基坑变形的发生；
101.情况2：土壤发生变形、局部塌陷使检测盘121发生倾斜角度大于检测盘121锥形部截面的倾斜角度时，监测球132越过检测盘121的上表面，从检测盘121的外轮廓边缘滑落，经过导向盘114的顶部与检测盘121的底部之间形成环形滑动区域，对监测球132对其中一个压力传感器115施加压力，通过该压力传感器115传输的信号和该压力传感器115自身对应的位置，确定形变的发生和形变的方位；
102.s2、重复检测
103.出现情况2后，操作人员，操纵电机136动作进行复位；
104.具体为，电机136直接驱动主动齿轮137转动，主动齿轮137驱动从动齿环128、螺纹套129转动，螺纹套129驱动螺纹杆130向下移动，进而带动第一环体133、上沿环134、下沿环135向下移动，当上沿环134下移接触内沿环127的时候，继续下移驱动滑动筒体125向下滑动，位于球道122中的监测球132落入到拖头131的顶部；然后电机136反向转动，驱动拖头131带动监测球132上移回位，如果依然出现情况2，则断定情况2发生；
105.s3、复位
106.工人将边坡进行加固之后，使用者通过调整第一连杆21、第二连杆22之间的角度，进行调整多骨节支撑杆2的支撑高度，使监测主体1处于竖直状态，然后执行s2步骤，即可复位。
107.s1还包括：调整检测盘121的倾斜角度，操纵端头13，使滑动件12向上滑动，进而带动多爪架116、基座119、筒形体120、检测盘121一同向上滑动，使检测盘121的顶端与上盖17的底面接触，配合凸头螺钉111底端的限制，使检测盘121与上盖17产生一定角度，然后操纵端头13，使检测盘121竖直方向回位。
108.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种地铁基坑自动化变形监测设备，其特征在于所述变形监测设备包括感应部件(3)和监测主体(1)，所述感应部件(3)具有一个支撑环(31)和至少两个插土件(33)，所述插土件(33)通过斜撑架(32)与支撑环(31)固定连接，至少有一个插土件(33)插入到靠近基坑护坡支撑结构的易塌陷区，至少有一个插土件(33)插入到远离基坑护坡支撑结构的土壤稳定区；所述监测主体(1)保持竖直，监测主体(1)的内部设置有用于检测监测主体(1)自身体位的检测机构，所述监测主体(1)通过多组多骨节支撑杆(2)与支撑环(31)的顶部固定连接，多组所述多骨节支撑杆(2)沿着监测主体(1)的外轮廓环形分布，用于调整监测主体(1)的自身体位。2.根据权利要求1所述的一种地铁基坑自动化变形监测设备，其特征在于：所述多骨节支撑杆(2)包括第一连杆(21)和第二连杆(22)，所述第一连杆(21)的顶端与监测主体(1)的侧面活动连接，所述第二连杆(22)的底端固定连接有连接板(23)，连接板(23)与支撑环(31)之间通过螺栓固定连接，所述第二连杆(22)的顶端与第一连杆(21)的底端通过螺纹销钉活动连接，螺纹销钉能够在第二连杆(22)与第一连杆(21)处于合适角度的时候，固定第二连杆(22)与第一连杆(21)。3.根据权利要求1或2所述的一种地铁基坑自动化变形监测设备，其特征在于：所述监测主体(1)包括壳体(11)、滑动件(12)、基座(119)、筒形体(120)、导向盘(114)、螺纹杆(130)、第一环体(133)、从动齿环(128)、电机(136)、六棱柱(138)、限位盘(141)和上盖(17)；所述壳体(11)的顶端开口，所述壳体(11)的底端设置有滑动孔；所述滑动件(12)与滑动孔滑动连接，滑动件(12)与滑动孔之间依靠摩擦力，可以使滑动件(12)在任意位置停止，且滑动件(12)的底端螺纹连接有端头(13)，所述滑动件(12)的顶部固定连接有球形头(14)；所述基座(119)为环形，且基座(119)的底端通过若干个环形阵列分布的支杆(118)固定连接有多爪架(116)，所述多爪架(116)与球形头(14)配合，且多爪架(116)的顶部螺纹连接有紧固螺钉(117)，所述紧固螺钉(117)的顶端设置有六角口，所述基座(119)的底端开设有环形槽(139)，所述环形槽(139)的侧壁开设有若干个环形分布的内齿口(140)；所述筒形体(120)与基座(119)同轴线，且位于基座(119)的顶端，所述筒形体(120)与基座(119)之间通过长螺钉固定，且筒形体(120)与基座(119)之间设置有间隙，所述筒形体(120)的顶部固定连接有检测盘(121)，所述检测盘(121)的顶部中心位置设置有与筒形体(120)中心孔连通的通孔，所述检测盘(121)的顶部且位于通孔的外侧设置有锥形部，且锥形部截面的倾斜角度为3
°‑
10
°
，所述检测盘(121)的顶部且位于锥形部的外侧设置有环形平面，所述筒形体(120)的侧面开设有若干个与筒形体(120)中心孔连通的球道(122)，所述筒形体(120)的内侧开设有第一环形口(123)、第二环口(124)，所述第一环形口(123)的直径大于第二环口(124)的直径，且第一环形口(123)位于第二环口(124)的上方，所述第二环口(124)的内侧设置有滑动筒体(125)，所述滑动筒体(125)的顶端且位于第一环形口(123)的内部固定连接有外沿环(126)，所述滑动筒体(125)的底端固定连接有内沿环(127)；所述导向盘(114)为环形，且顶部为下凹的锥面，且锥面上环形阵列固定连接有八组压力传感器(115)，所述导向盘(114)与壳体(11)的内侧壁固定连接，所述导向盘(114)的顶部与检测盘(121)的底部之间形成环形滑动区域，所述导向盘(114)顶部的锥面截面的倾斜角
度大于检测盘(121)的顶部锥形部截面的倾斜角度；所述螺纹杆(130)的底端设置有六角孔，所述螺纹杆(130)位于筒形体(120)、检测盘(121)中心孔的内部，所述螺纹杆(130)的顶端螺纹连接有拖头(131)，所述拖头(131)的顶部为下凹的锥面，且拖头(131)的顶部设置有监测球(132)；所述第一环体(133)与螺纹杆(130)的外侧面固定连接，所述第一环体(133)的顶端固定连接有上沿环(134)，所述第一环体(133)的底端固定连接有下沿环(135)，所述内沿环(127)位于上沿环(134)与下沿环(135)之间；所述从动齿环(128)位于筒形体(120)与基座(119)之间的间隙中，且与基座(119)同轴线转动连接，所述从动齿环(128)的顶部且位于筒形体(120)中心孔的内部固定连接有螺纹套(129)，所述螺纹杆(130)与螺纹套(129)螺纹连接，所述电机(136)与基座(119)固定连接，所述电机(136)的输出端固定连接有主动齿轮(137)，所述主动齿轮(137)与从动齿环(128)啮合传动；所述六棱柱(138)与螺纹杆(130)底端的六角孔滑动连接，所述六棱柱(138)的底端位于紧固螺钉(117)顶端的六角口内部；所述限位盘(141)为环形，中心孔为六角形，六棱柱(138)穿过限位盘(141)的中心孔，所述限位盘(141)的顶部且位于环形槽(139)的内部固定连接有滑动块(142)，所述滑动块(142)的侧面设置有伸缩块(144)，所述伸缩块(144)的一侧面设置为斜部(146)，所述伸缩块(144)的一端伸入到其中一个内齿口(140)的内部；所述上盖(17)固定安装在壳体(11)的顶端，所述上盖(17)的顶部中心位置设置有向上突出的突出部(18)，所述突出部(18)的顶部设置有水平仪(110)，所述上盖(17)的底部且靠近侧边处螺纹连接有凸头螺钉(111)，所述凸头螺钉(111)的顶端螺纹连接有配合螺钉(112)。4.根据权利要求3所述的一种地铁基坑自动化变形监测设备，其特征在于：所述滑动块(142)的底部开设有滑动口(143)，所述伸缩块(144)位于滑动口(143)的内侧滑动，所述伸缩块(144)的端部与滑动口(143)的内侧壁之间设置有弹簧(145)。5.根据权利要求4所述的一种地铁基坑自动化变形监测设备，其特征在于：所述壳体(11)的内侧壁固定连接有环形支撑件(113)，所述导向盘(114)的外轮廓卡在环形支撑件(113)的顶部。6.根据权利要求5所述的一种地铁基坑自动化变形监测设备，其特征在于，还包括：供电和数据收集模块(15)，所述供电和数据收集模块(15)为压力传感器(115)供电，并实时接收压力传感器(115)的信号；数据传输模块(16)，所述数据传输模块(16)与供电和数据收集模块(15)电性连接，所述数据传输模块(16)为无线传输模块。7.根据权利要求6所述的一种地铁基坑自动化变形监测设备，其特征在于：所述突出部(18)的内顶部固定连接有摄像头(19)，所述摄像头(19)与供电和数据收集模块(15)电性连接。8.根据权利要求7所述的一种地铁基坑自动化变形监测设备，其特征在于，还包括：接收模块、处理模块、显示模块，所述接收模块用于接收数据传输模块(16)的数据，并将数据传输给处理模块，处理模块将数据处理之后通过显示模块显示。
9.一种地铁基坑自动化变形监测设备的使用方法，其特征在于，采用权力要求8中所述的一种地铁基坑自动化变形监测设备，具体包括以下步骤：s1、先将感应部件(3)插入到护坡的外侧，使至少有一个插土件(33)靠近护坡，至少有一个插土件(33)远离护坡，然后通过多骨节支撑杆(2)安装监测主体(1)；s2、通过调整第一连杆(21)、第二连杆(22)之间的角度，进行调整多骨节支撑杆(2)的支撑高度，使监测主体(1)处于竖直状态；当护坡处的土壤发生变形、局部塌陷时，靠近护坡的插土件(33)位移量大于远离护坡的插土件(33)，使支撑环(31)发生倾斜，进而使监测主体(1)发生倾斜，使检测盘(121)发生倾斜，监测球(132)在检测盘(121)的上表面发生滚动；情况1：土壤发生变形、局部塌陷使检测盘(121)发生倾斜角度小于检测盘(121)锥形部截面的倾斜角度时，监测球(132)仅在检测盘(121)的上表面发生滚动，依靠摄像头(19)获得的图像数据，判定基坑变形的发生；情况2：土壤发生变形、局部塌陷使检测盘(121)发生倾斜角度大于检测盘(121)锥形部截面的倾斜角度时，监测球(132)越过检测盘(121)的上表面，从检测盘(121)的外轮廓边缘滑落，经过导向盘(114)的顶部与检测盘(121)的底部之间形成环形滑动区域，监测球(132)对其中一个压力传感器(115)施加压力，通过该压力传感器(115)传输的信号和该压力传感器(115)自身对应的位置，确定形变的发生和形变的方位；s3、在s2步骤中出现情况2后，操作人员，操纵电机(136)动作进行复位重复检测，其具体过程如下：电机(136)直接驱动主动齿轮(137)转动，主动齿轮(137)驱动从动齿环(128)、螺纹套(129)转动，螺纹套(129)驱动螺纹杆(130)向下移动，进而带动第一环体(133)、上沿环(134)、下沿环(135)向下移动，当上沿环(134)下移接触内沿环(127)的时候，继续下移驱动滑动筒体(125)向下滑动，位于球道(122)中的监测球(132)落入到拖头(131)的顶部；然后电机(136)反向转动，驱动拖头(131)带动监测球(132)上移回位，如果依然出现情况2，则断定情况2发生；s4、在工人将边坡进行加固之后，使用者通过调整第一连杆(21)、第二连杆(22)之间的角度，进行调整多骨节支撑杆(2)的支撑高度，使监测主体(1)处于竖直状态，然后执行s2步骤，即可复位。10.根据权利要求9所述的一种地铁基坑自动化变形监测设备的使用方法，其特征在于所述s2步骤还包括：调整检测盘(121)的倾斜角度，操纵端头(13)，使滑动件(12)向上滑动，进而带动多爪架(116)、基座(119)、筒形体(120)、检测盘(121)一同向上滑动，使检测盘(121)的顶端与上盖(17)的底面接触，配合凸头螺钉(111)底端的限制，使检测盘(121)与上盖(17)产生一定角度，然后操纵端头(13)，使检测盘(121)竖直方向回位。

技术总结
本发明提供一种地铁基坑自动化变形监测设备及其使用方法，涉及基坑监测技术领域，包括感应部件，所述感应部件具有一个支撑环和至少两个插土件，所述插土件通过斜撑架与支撑环固定连接，至少有一个插土件插入到靠近基坑护坡支撑结构的易塌陷区，至少有一个插土件插入到远离基坑护坡支撑结构的土壤稳定区；监测主体，所述监测主体保持竖直，监测主体的内部设置有用于检测监测主体自身体位的检测机构，所述监测主体通过多组多骨节支撑杆与支撑环的顶部固定连接；能够在监测到基坑变形，施工人员进行指定修正、加固护坡之后，快速的调整本装置，使其继续投入使用，相对于现有的形监测设备，能够提高地铁施工的效率。能够提高地铁施工的效率。能够提高地铁施工的效率。


技术研发人员：刘仁鹏 程文 杨力 田红平 于文庆
受保护的技术使用者：中冶武勘工程技术有限公司
技术研发日：2023.05.23
技术公布日：2023/8/6