一种自动量测分层沉降系统的仪器及其测量安装方法技术方案

本发明专利技术公开了一种能自动量测常规分层沉降系统的仪器，该仪器通过自动控制仪器自带的分层沉降探头在常规分层沉降管内升降，对分层沉降管外沉降环相对管口的位置进行测量，并实时对数据进行记录，完成对分层沉降系统的自动测量；本发明专利技术的仪器提供一种直接测量方式，利用分层沉降探头直接进入管道内进行测量，并将测量数据实时地记录到控制系统中，可保证监测的准确性、实时性，克服间接测量带来的误差。本发明专利技术设计合理、工艺简单、易于加工、主要配件价格低廉，从而使得该自动化量测仪器具备较高的成本优势，该自动化量测仪器适用性广，数据传输方式灵活多样，安装简便。

Instrument for automatically measuring layered subsidence system and measuring and installing method thereof

The invention discloses an automatic measuring instrument of conventional layered settlement system, the instrument through the automatic control instrument with layered settlement settlement tube probe in the conventional lifting stratification, measured relative to the nozzle ring tube position settlement of layered settlement, and real-time data recording, complete the automatic measurement system of layered settlement the instrument; the present invention provides a direct measurement method, using the layered settlement probe directly into the pipeline were measured, and the measuring data recorded in the control system to ensure the accuracy of monitoring, real-time, overcome the error brought by indirect measurement. The invention has reasonable design, simple process, easy processing, low price of main parts, so that the automatic measuring instrument with high cost advantages, the automatic measuring instrument for wide data transmission mode is flexible, easy to install.

【技术实现步骤摘要】
一种自动量测分层沉降系统的仪器及其测量安装方法
本专利技术涉及一种自动量测分层沉降系统的仪器及其测量安装方法，属于水利工程安全监测

技术介绍
水利工程领域经常会遇到坝体、边坡、堤防的沉降监测问题，例如：新建防波堤、大坝、尾矿库等的沉降稳定监测，这些都需要安装分层沉降系统，对不同深度土层的沉降量进行监测，以判断监测目标的安全状态，指导工程施工和管理。传统的分层沉降监测，可以分为两类：一类采用人工读数的方式，即在设计位置先钻孔安装埋设好传统的分层沉降系统，待系统安装完毕，不同深度的沉降环沉降稳定后，由现场测量人员利用手持式分层沉降仪，对分层沉降系统中的各个沉降环进行量测，现场手工记录到专用的纸质表格中；后续数据处理时，先将数据人工输入到电子表格中，在进行计算分析，得到不同埋设深度的各个沉降环的沉降量；另一类采用自动测量方式，这种方式基本上摒弃了传统的分层沉降系统，采用不动杆法在观测点位置采用钻机钻孔，埋入刚度较大、带套管的不动杆，杆下端插入硬土层（标准贯入击数N＞40），上端引出地面，将沉降标安设在不动杆上，沉降标与土体同步沉降，其相对不动杆的位移即为此处的土体沉降量。或串联分层沉降计法采用钻孔埋设的方式，在土层不同位移埋入分层沉降仪，不同深度的分层沉降仪采用串联的方式连接。第一类方式每次测量时至少需要两名工作人员，现场工作量大、效率低，往往由于工作人员读数习惯的不同，导致较大的人为读数误差，从现场应用情况看，该方式读数精度较差，人为影响因素大，但因人工读数方式操作简单，成本低廉，仪器可维护性高，被国内外工程广为采用。第二类测量方式，测量简便，精度高，但仪器单价高，仪器安装难度大，仪器工作环境恶劣，经常出现由于安装和后期变形腐蚀等原因，导致监测仪器出现损坏，进而引起整个测量点无法正常工作，测量运行的风险性高，目前只在部分工程中有小规模的应用。近年来国家、行业规范对监测项目的要求不断提高，对测量精度的控制越来越严，工程界迫切需要一种操作简便，适用性广，成本低廉，测量运行风险小的分层沉降系统自动化量测仪器。
技术实现思路
目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种自动量测分层沉降系统的仪器及其测量安装方法。本专利技术的上述目的通过独立权利要求的技术特征实现，从属权利要求以另选或有利的方式发展独立权利要求的技术特征。技术方案：为解决上述技术问题，本专利技术的第一方面提出一种自动量测分层沉降系统的仪器的测量方法，包括以下步骤：自动测量仪器安装好后，设定好初始设置，仪器依据控制指令自动对分层沉降系统进行测量，并将测量数据自动存储到仪器自带的存储模块中，该仪器与外部存储介质之间设有信息传输通道，自动测量仪器藉由该信息传输通道将采集的数据传输至外部存储介质中；工作人员可通过对测量结果的分析计算，得到地基不同深度的沉降量。进一步，所述自动测量仪器的测量方法更包含以下步骤：所述仪器在安装调试好后，由工作人员设置初始参数，包括：探头的初始位置、测量点编号、测量沉降环的数量、每次测量重复的次数、测量的间隔时间、最大测量深度等。仪器收到测量命令后，开始自检，并将探头收放至初始位置；仪器自动将探头放入沉降管内，并开始探测沉降环的位置；当检测到一个沉降环时，仪器记录沉降环的数量；以同样方法依次记录沉降环的数量达到设置数量（或探头下放深度达到设置的最大测量深度）后，仪器自动将探头放20cm深度后停止放探头；仪器自动收拉探头，当探头检测到一个沉降环时，仪器根据编码器记录沉降环的位置，自动记录沉降环的深度并自动存储；重复以上步骤依次记录各个沉降环的位置并保存数据；测量结束后仪器自动将探头收放至初始位置，并自动生成一条包括时间、测量用时、实际沉降环的测量数量等信息的测量日志。进一步，所述信息传输通道包括USB接口的存储介质通道和485、无线电台等远程通信通道，分别用于人工收集数据和远程自动通信。进一步，所述远程通信可以和外部电脑或采集系统进行通信传输，仪器可根据初始参数设置进行工作，也可以根据外部电脑或采集系统的指令进行工作。进一步，所述仪器工作时，可以采用自带的锂电池工作，也可以外接电源进行供电，实现长期无人值守监测。进一步，仪器放探头的过程中，在记录沉降环数量的同时，也初步记录了沉降环的位置，当收探头开始正式测量时，可以根据沉降环的初步位置，调整卷扬机收线的速度，实现快速测量的功能。本专利技术的另一方面还提出一种能自动测量常规分层沉降系统的仪器，包括：基础层、牵引层、量测层，所述基础层包括：混凝土基座、第一不锈钢底板、不锈钢丝杆和锂离子电池仓，所述混凝土基座顶部通过螺栓固定第一不锈钢底板，所述第一不锈钢底板上固定有四根不锈钢丝杆，所述锂离子电池仓通过螺栓固定在第一层不锈钢底板上；所述牵引层包括：卷扬机、强制对中卡槽、第二不锈钢底板、分层沉降测绳，所述四根不锈钢丝杆中部固定有第二不锈钢底板，所述第二不锈钢底板上设置有卷扬机，卷扬机线盘上设置有分层沉降测绳，分层沉降测绳自由端穿过固定在不锈钢底板上的强制对中卡槽，向上绕过固定在第二不锈钢底板上的第一滚轴；所述量测层包括：增量型旋转编码器、量测控制主板、第三不锈钢底板和液晶显示器，所述四根不锈钢丝杆上部固定有第三不锈钢底板，所述第三不锈钢底板上设置有增量型旋转编码器、量测控制主板和液晶显示器，所述分层沉降测绳自由端绕过固定在第三不锈钢底板上第二滚轴后，水平与增量型旋转编码器的齿轮移动连接，再经固定在第三不锈钢底板上第三滚轴后垂直向下，所述分层沉降测绳自由端末端设置有探头；所述混凝土基座、第一不锈钢底板、第二不锈钢底板、第三不锈钢底板对应位置上均设置有通孔，所述探头位置与通孔位置相对应；所述量测控制主板分别与卷扬机、增量型旋转编码器、探头、电池和液晶显示器相连接。作为优选方案，所述第一不锈钢底板两侧设置有耳朵，所述螺栓穿过耳朵将第一不锈钢底板固定在混凝土基座上。作为优选方案，所述第二不锈钢底板通过螺母固定在不锈钢丝杆上。作为优选方案，所述第三不锈钢底板通过螺母固定在不锈钢丝杆上。作为优选方案，所述混凝土基座采用C20/25混凝土浇筑而成，尺寸为0.5×0.5m，厚度20cm。作为优选方案，所述分层沉降测绳上设置有孔洞，所述孔洞与齿轮相卡合。一种能自动量测常规分层沉降系统的仪器安装方法，包括如下步骤：步骤一：将现场分层沉降管所在位置的地面整平，在地面上将混凝土浇筑所用模具安装好，模具的尺寸为0.5m×0.5m，在模具内侧面涂抹脱模油，保证后期顺利脱模；步骤二：根据现场情况，采用现场拌制或者运输拌制好的混凝土，将混凝土倒入模具内，并振捣均匀，待7天混凝土初凝期过后脱模，期间要进行洒水和遮光养护，防止混凝土开裂；步骤三：混凝土浇筑14天后，完成混凝土基座开始仪器安装工作；步骤四：仪器安装前首先要进行定位作业，将第一不锈钢底板安放在混凝土基座顶面，调整位置，保证第一不锈钢底板的四边与混凝土基座四边基本平行，用记号笔将第一不锈钢底板左右两侧4个耳朵安装孔的位置标记到混凝土基座上，移开第一不锈钢底板，在标记好的位置上用冲击钻打孔，打孔完毕，清除钻灰后，重新将第一不锈钢底板放在混凝土基座上；将水平尺安放在第一不锈钢底板上，将不锈钢丝杆拧入第一不锈钢底板带螺纹的孔洞内，依据水平尺的指示，将不锈钢丝杆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动量测分层沉降系统的仪器，包括：基础层、牵引层、量测层，其特征在于：所述基础层包括：混凝土基座、第一不锈钢底板、不锈钢丝杆和锂离子电池仓，所述混凝土基座顶部通过螺栓固定有第一不锈钢底板，所述第一不锈钢底板上固定有四根不锈钢丝杆，所述锂离子电池仓通过螺栓固定在第一层不锈钢底板上；所述牵引层包括：卷扬机、强制对中卡槽、第二不锈钢底板、分层沉降测绳，所述四根不锈钢丝杆中部固定有第二不锈钢底板，所述第二不锈钢底板上设置有卷扬机，卷扬机线盘上设置有分层沉降测绳，分层沉降测绳自由端穿过固定在不锈钢底板上的强制对中卡槽，向上绕过固定在第二不锈钢底板上的第一滚轴；所述量测层包括：增量型旋转编码器、量测控制主板、第三不锈钢底板和液晶显示器，所述四根不锈钢丝杆上部固定有第三不锈钢底板，所述第三不锈钢底板上设置有增量型旋转编码器、量测控制主板和液晶显示器，所述分层沉降测绳自由端绕过固定在第三不锈钢底板上第二滚轴后，水平与增量型旋转编码器的齿轮移动连接，再经固定在第三不锈钢底板上第三滚轴后垂直向下，所述分层沉降测绳自由端末端设置有探头；所述混凝土基座、第一不锈钢底板、第二不锈钢底板、第三不锈钢底板对应位置上均设置有通孔，所述探头位置与通孔位置相对应；所述量测控制主板分别与卷扬机、增量型旋转编码器、探头、锂离子电池仓、液晶显示器相连接。...

【技术特征摘要】
1.一种自动量测分层沉降系统的仪器，包括：基础层、牵引层、量测层，其特征在于：所述基础层包括：混凝土基座、第一不锈钢底板、不锈钢丝杆和锂离子电池仓，所述混凝土基座顶部通过螺栓固定有第一不锈钢底板，所述第一不锈钢底板上固定有四根不锈钢丝杆，所述锂离子电池仓通过螺栓固定在第一层不锈钢底板上；所述牵引层包括：卷扬机、强制对中卡槽、第二不锈钢底板、分层沉降测绳，所述四根不锈钢丝杆中部固定有第二不锈钢底板，所述第二不锈钢底板上设置有卷扬机，卷扬机线盘上设置有分层沉降测绳，分层沉降测绳自由端穿过固定在不锈钢底板上的强制对中卡槽，向上绕过固定在第二不锈钢底板上的第一滚轴；所述量测层包括：增量型旋转编码器、量测控制主板、第三不锈钢底板和液晶显示器，所述四根不锈钢丝杆上部固定有第三不锈钢底板，所述第三不锈钢底板上设置有增量型旋转编码器、量测控制主板和液晶显示器，所述分层沉降测绳自由端绕过固定在第三不锈钢底板上第二滚轴后，水平与增量型旋转编码器的齿轮移动连接，再经固定在第三不锈钢底板上第三滚轴后垂直向下，所述分层沉降测绳自由端末端设置有探头；所述混凝土基座、第一不锈钢底板、第二不锈钢底板、第三不锈钢底板对应位置上均设置有通孔，所述探头位置与通孔位置相对应；所述量测控制主板分别与卷扬机、增量型旋转编码器、探头、锂离子电池仓、液晶显示器相连接。2.根据权利要求1所述的一种自动量测分层沉降系统的仪器，其特征在于：所述第一不锈钢底板两侧设置有耳朵，所述螺栓穿过耳朵将第一不锈钢底板固定在混凝土基座上。3.根据权利要求1所述的一种自动量测分层沉降系统的仪器，其特征在于：所述第二不锈钢底板通过螺母固定在不锈钢丝杆上。4.根据权利要求1所述的一种自动量测分层沉降系统的仪器，其特征在于：所述第三不锈钢底板通过螺母固定在不锈钢丝杆上。5.根据权利要求1所述的一种自动量测分层沉降系统的仪器，其特征在于：所述混凝土基座采用C20/25混凝土浇筑而成，尺寸为0.5×0.5m，厚度20cm。6.根据权利要求1所述的一种自动量测分层沉降系统的仪器，其特征在于：所述分层沉降测绳上设置有孔洞，所述孔洞与齿轮相卡合。7.根据权利要求1所述的仪器的测量方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一：仪器安装调试后，设置初始参数，包括：探头的初始位置、测量点编号、测量沉降环的数量、每次测量重复的次数、测量的间隔时间、最大测量深度；步骤二：仪器收到测量命令后，开始自检，并将探头收放至初始位置；仪器自动将探头放入沉降管内，并开始探测沉降环的位置；当检测到一个沉降环时，仪器记录沉降环的数量；以同样方法依次记录沉降环的数量达到设置数量或探头下放深度达到设置的最大测量深度后，仪器自动将探头放20cm深度后停止放探头；步骤三：仪器自动收拉探头，当探头检测到一个沉降环时，仪器根据编码器记录沉降环的位置...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫桂霞，李登华，朱乾德，陈可锋，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院，
类型：发明
国别省市：江苏,32