一种可回收型埋入式传感器安装固定系统及安装方法

摘要

本发明涉及一种可回收型埋入式传感器安装固定系统，包括导向头、特制法兰盘、柱体承载套管、引出管、安装杆、传感器，柱体承载套管为空心圆柱体结构，包括内套管、外套管，柱体承载套管前端面通过特制法兰盘与导向头连接，后端面通过特制法兰盘与引出管连接，且引出管另与内套管连通，安装杆前端面与引出管后端面连接，传感器嵌于内套管中。其使用方法包括设备组装，传感器定位及传感器回收等三个步骤。本发明一方面有效减少安装施工步骤，安装定位及拆卸作业便捷且工作效率高、劳动强度小；另一方面本发明较传统同类设备有效减少额外辅助试剂和装置，降低其他材料的参与和干扰，且安装定位稳定性好并具有良好的回收利用率及操作灵活性。

权利要求

1.一种可回收型埋入式传感器安装固定系统，其特征在于：所述可回收型埋入式传感器安装固定系统包括导向头、特制法兰盘、柱体承载套管、引出管、安装杆、传感器，所述柱体承载套管为空心圆柱体结构，包括内套管、外套管，所述外套管包覆在内套管外并与内套管同轴分布，所述柱体承载套管前端面通过特制法兰盘与导向头连接并同轴分布，后端面通过特制法兰盘与引出管连接，且所述引出管另与内套管连通，所述导向头、特制法兰盘、柱体承载套管、引出管间同轴分布，所述安装杆前端面与引出管后端面连接并同轴分布，所述传感器夹持于内套管中，其导线通过引出管及安装杆排出在柱体承载套管后端面外；所述的安装杆包括导向杆、连接螺母，所述导向杆至少两条，各导向杆均为空心柱状结构，且导向杆两端内表面均设连接螺纹，相邻两条导向杆间通过连接螺母连接并同轴分布，且所述连接螺母嵌于导向杆内；同时所述导向头为圆锥形结构，其底部直径为柱体承载套管内径的50% 90%，前端面超出柱体承载套管前端面至少5厘米；此外调节导轨包覆在内套管外，~

与内套管同轴分布并沿内套管轴线方向均布，且所述内套管通过调节导轨与外套管滑动连接，所述内套管另包覆在传感器外并与传感器同轴分布，且所述传感器与内套管管壁间相抵并滑动连接，所述特制法兰盘包括外托套、径向盘、导轨盘、定位盘、定位柱及滑块，其中所述外托套为与柱体承载套管同轴分布的圆柱管状结构，且外托套包覆在柱体承载套管两端外，并与柱体承载套管的外套管连接并同轴分布，所述径向盘、导轨盘、定位盘均为环形板状结构，嵌于外托套内并与外托套同轴分布，所述导轨盘位于径向盘和定位盘之间，且定位盘嵌于外托套前端面内，所述径向盘和定位盘与外托套内表面固定连接，导轨盘与外托套内表面滑动连接，所述径向盘上设至少三条环绕径向盘轴线均布的导向滑槽，所述导向滑槽沿径向盘径向分布，且长度为径向盘半径的50% 90%，所述导轨盘上设与导向滑槽位置~

对应分布的导向滑轨，且各导向滑轨为圆弧状结构，所述导向滑槽对应的外托套侧壁上设导向孔，所述导向孔位于径向盘、导轨盘之间，所述定位柱数量与导向孔数量一致，每个导向孔内均设一个定位柱，所述定位柱与导向孔同轴分布并滑动连接，且定位柱轴线与导向滑槽平行分布，所述定位柱后端面通过滑块分别与径向盘的导向滑槽及导轨盘的导向滑轨滑动连接，前端面位于外托套外，且所述定位柱位于外托套外侧部分的长度为定位柱长度的10% 90%，且不小于5毫米；所述的特制法兰盘中，位于柱体承载套管前端面位置的特制法~

兰盘的导轨盘、定位盘包覆在导向头外并同轴分布，其中定位盘与导向头外表面滑动连接，导轨盘与导向头外表面固定连接；位于柱体承载套管后端面位置的特制法兰盘的导轨盘、定位盘包覆在引出管外并同轴分布，其中定位盘包覆在引出管外并滑动连接，导轨盘与引出管外表面固定连接。

2.基于权利要求1所述一种可回收型埋入式传感器安装固定系统的使用方法，其特征在于：所述的可回收型埋入式传感器安装固定系统的使用方法包括以下步骤；

S1，设备组装，首先根据钻孔内径和实际孔深，选择满足使用质量和数量需要的导向头、特制法兰盘、柱体承载套管、引出管、安装杆，然后将传感器安装夹持到柱体承载套管中，再将柱体承载套管两端分别通过特制法兰盘分别与导向头和引出管连通，并将传感器的导线从柱体承载套管后端面的引出管排出，并与外部的监控系统电气连接，最后将安装杆与引出管后端面连接，完成该系统装配；

S2，传感器定位，完成S1步骤后，将导向头、柱体承载套管一同放置到待检测作业钻孔中，并通过安装杆推进安装装置至孔底特定位置后，再驱动导向头、柱体承载套管到钻孔内，然后通过安装杆驱动柱体承载套管旋转，在旋转过程中，由柱体承载套管的外套管一同带动特制法兰盘的外托套、径向盘及定位盘一同旋转，在旋转过程中通过导轨盘的圆弧状导向滑轨为定位柱提供导向及驱动作用力，通过导轨盘驱动定位柱沿径向盘、导轨盘的导向滑槽及导向滑轨从外托套中伸出，且各定位柱前端面与钻孔孔壁相抵从而达到对传感器定位、紧固、夹持作业的需要，并在完成定位后即可通过传感器进行地质相关检测作业；

S3，传感器回收，完成检测作业后，再次把安装杆以与S2步骤反向旋转，在旋转过程中通过导轨盘驱动各定位柱缩回至外托套中，使传感器与钻孔间进行松脱，最后通过安装杆和传感器延长线线缆将该装置系统整体从钻孔中拉出，即可完成传感器回收作业。

说明书

一种可回收型埋入式传感器安装固定系统及安装方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种可回收型埋入式传感器安装固定系统及安装方法，属岩土工程检测技术领域。

背景技术

[0002] 在岩土工程地下开挖过程中，由于灾害发生的时间和空间不确定性以及超出预期的破坏性，导致岩土工程灾害造成了不可挽回的生命逝去以及不可估量的经济损失，亟需
促进灾害预警方法方案、技术手段，借助于新时代人工智能和物联网及时改进监测设备与
监测手段，岩土工程灾害管控与预警需要超时代的物联网技术与设备。近年来，物联网与感
知在各领域广泛被应用，对于数据驱动下的新时代——大数据时代获取特定工程原始原位
实验测试数据更为必要。长期以来，国内外虽然采用了诸多方法致力于解决岩土工程现场
的安全监测与安全防范问题，这样的方法包括有应力观测与位移观测、无损检测、电磁检
测、雷达监测、红外观测、微震监测、声发射观测等，受检测方法的局限性、检测成本及被动
破坏等因素的影响，往往对现场工况了解甚微，缺乏互联互知，破坏情况难以获知，无法对
未知事故灾害进行有效管理与精准操控，由此导致重大的生产安全事故。

[0003] 岩土工程工作区域的渐进周期性，需可持续循环利用，例如CN201527480U会导致传感不易回收，导致硬件设备的大量浪费；多数采用注浆锚固法，操作麻烦，受限较多，安装
角度适宜性较差；例如CN 110609316 A只可以对传感器进行保护，不可以实现回收功能；例
如CN202041651U公开了无损实时磁监测预报灾害的方法，但由于地下水、电磁辐射等的干
扰导致监测结果误差较大；例如CN 105445784A和CN 110924389 A需要添加锚固剂；例如CN 
110007339 B和CN 110609316A配件稍微复杂，较为混乱，导致资源配备不合理，资源浪费与
设备耗费较大。有的装备与方法需要辅助装置进行加持，例如CN 107167840 A；例如CN 
109765605 A为气囊式在推进过程中易导致气囊破损从而导致充气不确定性最终阻断正常
安装。例如CN 105445784 A的安装杆优化了在安札U币过程中的固定问题，但不易紧固，造
成脱落，从而严重影响了检测作业的精度。

[0004] 因此针对这一现状，迫切需要开发一种全新的传感器安装固定系统，以满足岩土工程地质检测工作的需要。

发明内容

[0005] 针对现有技术上存在的不足，本发明提供一种可回收型埋入式传感器安装固定系统及方法，以达到提高地质检测作业精度和设备回收利用率的目的。

[0006] 为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

[0007] 一种可回收型埋入式传感器安装固定系统，包括导向头、特制法兰盘、柱体承载套管、引出管、安装杆、传感器，柱体承载套管为空心圆柱体结构，包括内套管、外套管，外套管
包覆在内套管外并与内套管同轴分布，柱体承载套管前端面通过特制法兰盘与导向头连接
并同轴分布，后端面通过特制法兰盘与引出管连接，且引出管另与内套管连通，导向头、特
制法兰盘、柱体承载套管、引出管间同轴分布，安装杆前端面与引出管后端面连接并同轴分
布，所述传感器可灵活安装于内套管中，其导线通过引出管及安装杆排出在柱体承载套管
后端面外，并通过安装杆的内孔引出。

[0008] 进一步的，所述特制法兰盘包括外托套、径向盘、导轨盘、定位盘、定位柱及滑块，其中所述外托套为与柱体承载套管同轴分布的圆柱管状结构，且外托套包覆在柱体承载套
管两端外，并与柱体承载套管的外套管连接并同轴分布，所述径向盘、导轨盘、定位盘均为
环形板状结构，嵌于外托套内并与外托套同轴分布，所述导轨盘位于径向盘和定位盘之间，
且定位盘嵌于外托套前端面内，所述径向盘和定位盘与外托套内表面固定连接，导轨盘与
外托套内表面滑动连接，所述径向盘上设至少三条环绕径向盘轴线均布的导向滑槽，所述
导向滑槽沿径向盘径向方向分布，且长度为径向盘半径的50% 90%，所述导轨盘上设与导向
~
滑槽位置对应分布的导向滑轨，且各导向滑轨为圆弧状结构，所述导向滑槽对应的外托套
侧壁上设导向孔，所述导向孔位于径向盘、导轨盘之间，所述定位柱数量与导向孔数量一
致，每个导向孔内均设一个定位柱，所述定位柱与导向孔同轴分布并滑动连接，且定位柱轴
线与导向滑槽平行分布，所述定位柱后端面通过滑块分别与径向盘的导向滑槽及导轨盘的
导向滑轨滑动连接，前端面位于外托套外，且所述定位柱位于外托套外侧部分的长度为定
位柱长度的10% 90%，且不小于5毫米。
~

[0009] 进一步的，所述的特制法兰盘中，位于柱体承载套管前端面位置的特制法兰盘的导轨盘、定位盘包覆在导向头外并同轴分布，其中定位盘与导向头外表面滑动连接，导轨盘
与导向头外表面固定连接；位于柱体承载套管后端面位置的特制法兰盘的导轨盘、定位盘
包覆在引出管外并同轴分布，其中定位盘包覆在引出管外并滑动连接，导轨盘与引出管外
表面固定连接。

[0010] 进一步的，所述的安装杆包括导向杆、连接螺母，所述导向杆至少两条为一组，各导向杆均为空心柱状结构，且导向杆两端内表面均设连接螺纹，相邻两条导向杆间通过连
接螺母连接并同轴分布，且所述连接螺母嵌于导向杆内。

[0011] 进一步的，所述导向头为圆锥形结构，其底部直径为柱体承载套管内径的50%~
90%，前端面超出柱体承载套管前端面至少5厘米。

[0012] 进一步的，柱体承载套管的内套管外表面设至少两条调节导轨，所述调节导轨包覆在内套管外，与内套管同轴分布并沿内套管轴线方向均布，且所述内套管通过调节导轨
与外套管滑动连接，所述内套管另包覆在传感器外并与传感器同轴分布，且所述传感器与
内套管管壁间相抵并滑动连接。

[0013] 一种可回收型埋入式传感器安装固定系统的使用方法，包括以下步骤；

[0014] S1，设备组装，首先根据钻孔内径和钻孔深度，选择满足使用型号和数量所需要的导向头、特制法兰盘、柱体承载套管、引出管、安装杆，然后将传感器安装夹持到柱体承载套
管中，再将柱体承载套管两端分别通过特制法兰盘分别与导向头和引出管连通，并将传感
器的导线从柱体承载套管后端面的引出管排出，并与外部的监控系统电气连接，最后将安
装杆与引出管后端面连接，完成本发明装配；

[0015] S2，传感器定位，完成S1步骤后，将导向头、柱体承载套管一同放置到待检测作业钻孔中，并通过安装杆推进安装装置至特定位置后，再驱动导向头、柱体承载套管嵌入到钻
孔内，然后通过安装杆驱动柱体承载套管旋转，在旋转过程中，由柱体承载套管的外套管一
同带动特制法兰盘的外托套、径向盘及定位盘一同旋转，在旋转过程中通过导轨盘的圆弧
状导向滑轨为定位柱提供导向及驱动作用力，通过导轨盘驱动定位柱沿径向盘、导轨盘的
导向滑槽及导向滑轨从外托套中伸出，且各定位柱前端面与钻孔孔壁相抵从而达到对本发
明定位、紧固、加持作业的需要，并在完成定位内后即可通过传感器进行地质相关检测作
业；

[0016] S3，传感器回收，完成检测作业后，再次选择适宜长度的安装杆并与S2步骤反向旋转，在旋转过程中通过导轨盘驱动各定位柱缩回至外托套中，将本发明与钻孔间进行松脱，
最后通过安装杆以及相连接的线缆将本发明整体从钻孔中拉出，即可完成传感器回收作
业。

[0017] 本发明一方面系统结构、制作工艺简单，并有效减少安装施工步骤，安装定位及拆卸作业便捷且工作效率高、劳动强度小；另一方面本发明较传统同类设备有效减少额外辅
助试剂和装置，减少或者替换用锚固剂和化学凝固剂进行加固孔底的检测传感器，降低其
他材料的参与和干扰，避免次生污染，且安装定位稳定性好并具有良好的回收利用率及操
作灵活性，从而有效降低了检测成本，并极大的提高了检测作业的工作精度。

附图说明

[0018] 下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明。

[0019] 图1为本发明系统结构示意图；

[0020] 图2为特制法兰盘结构示意图；

[0021] 图3为径向盘结构示意图；

[0022] 图4为导轨盘结构示意图；

[0023] 图5为安装杆结构示意图；

[0024] 图6为本发明方法流程图。

具体实施方式

[0025] 为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

[0026] 如图1 5所示，一种可回收型埋入式传感器安装固定系统，包括导向头1、特制法兰~
盘2、柱体承载套管3、引出管4、安装杆5、传感器6，柱体承载套管3为空心圆柱体结构，包括
内套管31、外套管32，外套管32包覆在内套管31外并与内套管31同轴分布，柱体承载套管3
前端面通过特制法兰盘2与导向头1连接并同轴分布，后端面通过特制法兰盘2与引出管4连
接，且引出管4另与内套管31连通，导向头1、特制法兰盘2、柱体承载套管3、引出管4间同轴
分布，安装杆5前端面与引出管4后端面连接并同轴分布，所述传感器6可被嵌套于内套管31
中，其导线7通过引出管4及安装杆5排出在柱体承载套管3后端面外。

[0027] 重点说明的，所述特制法兰盘2包括外托套21、径向盘22、导轨盘23、定位盘24、定位柱25及滑块26，其中所述外托套21为与柱体承载套管3同轴分布的圆柱管状结构，且外托
套21包覆在柱体承载套管3两端外，并与柱体承载套管3的外套管32连接并同轴分布，所述
径向盘22、导轨盘23、定位盘24均为环形板状结构，嵌于外托套21内并与外托套21同轴分
布，所述导轨盘23位于径向盘22和定位盘24之间，且定位盘24嵌于外托套21前端面内，所述
径向盘22和定位盘24与外托套21内表面固定连接，导轨盘23与外托套21内表面滑动连接，
所述径向盘22上设至少三条环绕径向盘22轴线均布的导向滑槽27，所述导向滑槽27沿径向
盘22径向方向分布，且长度为径向盘22半径的50% 90%，所述导轨盘23上设与导向滑槽27位
~
置对应分布的导向滑轨28，且各导向滑轨28为圆弧状结构，所述导向滑槽27对应的外托套
21侧壁上设导向孔29，所述导向孔29位于径向盘22、导轨盘23之间，所述定位柱25数量与导
向孔29数量一致，每个导向孔29内均设一个定位柱25，所述定位柱25与导向孔29同轴分布
并滑动连接，且定位柱25轴线与导向滑槽27平行分布，所述定位柱25后端面通过滑块26分
别与径向盘22的导向滑槽27及导轨盘23的导向滑轨28滑动连接，前端面位于外托套21外，
且所述定位柱25位于外托套21外侧部分的长度为定位柱25长度的10% 90%，且不小于5毫
~
米。

[0028] 需要特别说明的，所述的特制法兰盘2中，位于柱体承载套管3前端面位置的特制法兰盘2的导轨盘23、定位盘24包覆在导向头1外并同轴分布，其中定位盘24与导向头1外表
面滑动连接，导轨盘23与导向头1外表面固定连接；位于柱体承载套管3后端面位置的特制
法兰盘2的导轨盘23、定位盘24包覆在引出管4外并同轴分布，其中定位盘24包覆在引出管4
外并滑动连接，导轨盘23与引出管4外表面固定连接。

[0029] 本实施例中，所述的安装杆5包括导向杆51、连接螺母52，所述导向杆51至少两条，可选择多组导向杆以适应不同孔深的工程环境，各导向杆51均为空心柱状结构，且导向杆
51两端内表面均设连接螺纹53，相邻两条导向杆51间通过连接螺母52连接并同轴分布，且
所述连接螺母52嵌于导向杆51内。

[0030] 本实施例中，所述导向头1为圆锥形结构，其底部直径为柱体承载套管3内径的50%90%，前端面超出柱体承载套管3前端面至少5厘米。
~

[0031] 本实施例中，所述柱体承载套管3的内套管31外表面设至少两条调节导轨33，所述调节导轨33包覆在内套管31外，与内套管31同轴分布并沿内套管31轴线方向均布，且所述
内套管31通过调节导轨33与外套管32滑动连接，所述内套管31另包覆在传感器6外并与传
感器6同轴分布，且所述传感器6与内套管31管壁间相抵并滑动连接。

[0032] 如图6所示，一种可回收型埋入式传感器安装固定系统的使用方法，包括以下步骤；

[0033] S1，设备组装，首先根据钻孔内径，选择满足使用质量和数量需要的导向头、特制法兰盘、柱体承载套管、引出管、安装杆，然后先将适宜直径的传感器安装定位到柱体承载
套管中，再将柱体承载套管两端分别通过特制法兰盘分别与导向头和引出管连通，并将传
感器的导线从柱体承载套管后端面的引出管排出，并与外部的监控系统电气连接，最后将
安装杆与引出管后端面连接，完成本发明装配；

[0034] S2，传感器定位，完成S1步骤后，将导向头、柱体承载套管一同放置到待检测作业钻孔孔口，再通过安装杆沿钻孔方向不旋转的情况下驱动导向头、柱体承载套管嵌入到钻
孔内，直至将全部可回收装置推送至孔底，然后通过安装杆驱动柱体承载套管按照一定方
向旋转，在旋转过程中，由柱体承载套管的外套管一同带动特制法兰盘的外托套、径向盘及
定位盘一同旋转，在旋转过程中通过导轨盘的圆弧状导向滑轨为定位柱提供导向及驱动作
用力，通过导轨盘驱动定位柱沿径向盘、导轨盘的导向滑槽及导向滑轨从外托套中伸出，且
各定位柱前端面与钻孔孔壁相抵从而达到对本发明定位作业的需要，并在完成定位内后即
可通过传感器进行地质相关检测作业；

[0035] S3，传感器回收，完成检测作业后，再次安装杆以与S2步骤反向旋转，在旋转过程中通过导轨盘驱动各定位柱缩回至外托套中，将本发明与钻孔间进行松脱，最后通过安装
杆和传感器线缆将本发明整体从钻孔中拉出，即可完成传感器回收作业。

[0036] 本发明一方面系统结构、制作工艺简单，并有效减少安装施工步骤，安装定位及拆卸作业便捷且工作效率高、劳动强度小；另一方面本发明较传统同类设备有效减少额外辅
助试剂和装置，减少或者替换用锚固剂和化学凝固剂进行加固孔底的检测传感器，降低其
他材料的参与和干扰，避免次生污染，且安装定位稳定性好并具有良好的回收利用率及操
作灵活性，从而有效降低了检测成本，并极大的提高了检测作业的工作精度。

[0037] 本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制。上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理。在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有
各种变化和改进。这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围
由所附的权利要求书及其等效物界定。