接触式静力水准仪、相对沉降监测系统及其方法技术方案

本发明专利技术公开了接触式静力水准仪、相对沉降监测系统及其方法；接触式静力水准仪包括拉线位移传感器、数据采集模块、活塞块、胡克型弹性件和筒体，拉线位移传感器用于测量活塞块到拉线位移传感器的距离，胡克型弹性件的两端连接活塞块与内腔的底壁；相对沉降监测系统包括储液容器、接触式静力水准仪、数据汇集装置和数据处理中心，储液容器和接触式静力水准仪连接形成连通器；方法为通过检测点沉降前后拉线位移传感器的读数，计算沉降前后相对于储液容器的液面差进而计算监测点之间的相对沉降量。本发明专利技术把监测点的沉降转化为胡克型弹性件的弹性形变，并且其形变量计算出沉降量，保证精力水准仪高精度的同时，可实现较大量程。

Contact Static Level, Relative Settlement Monitoring System and Its Method

【技术实现步骤摘要】
接触式静力水准仪、相对沉降监测系统及其方法
本专利技术属于工程检测
，具体涉及接触式静力水准仪、相对沉降监测系统及其方法。
技术介绍
静力水准仪是一种液位测量仪器，用于监测多点的相对沉降量，即各测点的垂直位移相对于基准点的变化，以此精准计算各测点的相对沉降量。应用场合包括大型建筑物，如水电站厂、大坝、高层建筑物、核电站、水利枢纽工程，铁路、地铁、高铁等各测点不均匀沉降的测量。现有电容式、电感式以及光电式的静力水准仪是通过漂浮于液面的浮子在垂直方向的行程来测出测点的沉降，所以这一类静力水准仪的量程比较小，一般不超过50mm，而安装要求高，要求安装后传感器内部液面要与传感器底部安装面平行。现有压差式静力水准仪主要通过采用扩散硅芯体测量传感器压力的变化，来计算各测点相对水平基点的升降变化。扩散硅最高精度只有0.1％FS，大部分量程下的压差式静力水准传感器达不到高精度的要求。因此，需要一种新的技术以解决现有技术中静力水准仪安装要求较高、量程较低、精度较低的问题。
技术实现思路
为解决现有技术中的上述问题，本专利技术提供了接触式静力水准仪、相对沉降监测系统及其方法，其安装方便、量程较大、测量精度较高。本专利技术采用了以下技术方案：接触式静力水准仪，包括拉线位移传感器、数据采集模块、活塞块、胡克型弹性件和设有内腔的筒体；所述活塞块安装在所述内腔中且能够相对于所述内腔的侧壁贴合滑动；所述胡克型弹性件位于所述活塞块的下方，所述胡克型弹性件的两端分别与活塞块、内腔的底壁固定连接；所述拉线位移传感器和所述数据采集模块安装在所述内腔上侧，所述拉线位移传感器用于测量所述活塞块到所述拉线位移传感器的距离，所述拉线位移传感器和所述数据采集模块电连接；所述筒体的侧壁上设置有通气口与通液口，所述通气口设置在所述通液口的上方，所述活塞块滑动设置在所述通气口与通液口之间。进一步作为本专利技术技术方案的改进，所述内腔由一横向隔板分隔为上侧的电气腔和下侧的液流腔；所述拉线位移传感器和所述数据采集模块安装在所述电气腔体中，所述横向隔板对应所述拉线位移传感器设有过线孔；所述活塞块、胡克型弹性件安装在所述液流腔中。进一步作为本专利技术技术方案的改进，所述活塞块内还设有温度传感器，所述温度传感器与所述数据采集模块电连接。相对沉降监测系统，基于所述的接触式静力水准仪，包括储液容器、数据汇集装置、数据处理中心和两个以上的所述接触式静力水准仪；各所述接触式静力水准仪分别安装在预定的监测点，各所述接触式静力水准仪的通液口通过通液管与所述储液容器连接并形成连通器，各所述接触式静力水准仪的通气口通过通气管与所述储液容器连接，各所述接触式静力水准仪与所述数据汇集装置电连接；所述数据汇集装置与所述数据处理中心通信连接，所述数据汇集装置用于将各所述数据采集模块的测量数据传送至所述数据处理中心；所述数据处理中心用于将所述数据汇集装置采集到的各所述接触式静力水准仪的测量数据计算出各所述监测点的相对沉降量。进一步作为本专利技术技术方案的改进，还包括无线通信模块，所述数据汇集装置通过所述无线通信模块与所述数据处理中心通信连接。进一步作为本专利技术技术方案的改进，所述数据处理中心为云服务器。相对沉降监测方法，包括以下步骤：S1.将各所述接触式静力水准仪安装在对应的监测点，并连接好所述相对沉降监测系统；沉降前，根据各监测点对应的接触式静力水准仪采集到的数据分别计算各接触式静力水准仪相对于所述储液容器的沉降前液面差；S2.沉降后，根据各监测点对应的接触式静力水准仪采集到的数据分别计算各接触式静力水准仪相对于所述储液容器的沉降后液面差；S3.根据各监测点的沉降前液面差和沉降后液面差分别计算各监测点相对于所述储液容器的沉降量；S4.选择一个监测点为基准点，根据该基准点相对于所述储液容器的沉降量和其他监测点相对于所述储液容器的沉降量分别计算其它监测点与所述基准点的相对沉降量。进一步作为本专利技术技术方案的改进，所述S1和S2中，通过以下公式计算沉降前液面差和沉降后液面差：当x>a0时，当x≤a0时，式中，h为所述接触式静力水准仪与所述储液容器中的液面差，G为所述活塞块的重力，T为所述拉线位移传感器的拉力，S为所述内腔的横截面积；a为所述胡克型弹性件不形变时所述拉线位移传感器的读数；a0为所述内腔中无连通液时所述拉线位移传感器的读数；k为所述胡克型弹性件的弹性系数；ρ为连通器中连通液的密度，x为测量时拉线位移传感器的读数。进一步作为本专利技术技术方案的改进，所述S3中通过以下公式计算监测点相对于所述储液容器的沉降量：Δh＝h1-h0式中，Δh为监测点相对于所述储液容器的沉降量；所述h0为沉降前所述监测点对应的接触式静力水准仪与所述储液容器中的液面差；所述h1为沉降后所述监测点对应的接触式静力水准仪与所述储液容器中的液面差。进一步作为本专利技术技术方案的改进，所述S4中通过以下公式计算其它监测点与所述基准点的相对沉降量：ΔH＝ΔhX-Δh0式中，Δh0为所述基准点相对于所述储液容器的沉降量；ΔhX为其他监测点相对于所述储液容器的沉降量，ΔH为其他监测点相对于所述基准点的沉降量。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术安装方便，使用活塞块代替传统的浮子测量液面的沉降，无需调平容器内液面水平；本专利技术的量程较大，精度较高，把监测点的沉降转化为胡克型弹性件的弹性形变，并且使用拉线位移传感器测量胡克型弹性件的形变量，保证精力水准仪高精度的同时，可实现较大量程。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术的技术作进一步地详细说明：图1是本专利技术的接触式静力水准仪的内部结构示意图；图2是本专利技术的相对沉降监测系统的示意图。附图标记：1-接触式静力水准仪；11-拉线位移传感器；12-筒体；121-内腔；1211-电气腔；1212-液流腔；122-通液口；123-通气口；124-隔板；125-电气接口；13-活塞块；14-胡克型弹性件；2-储液容器；3-数据汇集装置；4-数据处理中心；5-无线通信模块；6-通液管；7-通气管；8-数据线。具体实施方式以下将结合实施例和附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本专利技术的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。附图中各处使用的相同的附图标记指示相同或相似的部分。需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本专利技术中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本专利技术各组成部分的相互位置关系来说的。参照图1，本专利技术提供了接触式静力水准仪1，包括拉线位移传感器11、数据采集模块(图中未示出)、活塞块13、胡克型弹性件14和设有内腔121的筒体12。其中，所述内腔121由一横向隔板124分隔为上侧的电气腔1211和下侧的液流腔1212。所述筒体12上设有与所述内腔121连通的通液口122和通气口123，通液口122在液流腔1212的下侧，通气口123在液流腔1212的上侧，活塞块13滑动设置在通气123口与通液口122之间。所述活塞块13、胡克型弹性件14安装在所述液流腔1212中。所述活塞本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.接触式静力水准仪，其特征在于：包括拉线位移传感器、数据采集模块、活塞块、胡克型弹性件和设有内腔的筒体；所述活塞块安装在所述内腔中且能够相对于所述内腔的侧壁贴合滑动；所述胡克型弹性件位于所述活塞块的下方，所述胡克型弹性件的两端分别与活塞块、内腔的底壁固定连接；所述拉线位移传感器和所述数据采集模块安装在所述内腔上侧，所述拉线位移传感器的检测端与所述活塞块固定连接，所述拉线位移传感器和所述数据采集模块电连接；所述筒体的侧壁上设置有通气口与通液口，所述通气口设置在所述通液口的上方，所述活塞块滑动设置在所述通气口与通液口之间。

【技术特征摘要】
1.接触式静力水准仪，其特征在于：包括拉线位移传感器、数据采集模块、活塞块、胡克型弹性件和设有内腔的筒体；所述活塞块安装在所述内腔中且能够相对于所述内腔的侧壁贴合滑动；所述胡克型弹性件位于所述活塞块的下方，所述胡克型弹性件的两端分别与活塞块、内腔的底壁固定连接；所述拉线位移传感器和所述数据采集模块安装在所述内腔上侧，所述拉线位移传感器的检测端与所述活塞块固定连接，所述拉线位移传感器和所述数据采集模块电连接；所述筒体的侧壁上设置有通气口与通液口，所述通气口设置在所述通液口的上方，所述活塞块滑动设置在所述通气口与通液口之间。2.根据权利要求1所述的接触式静力水准仪，其特征在于：所述内腔由一横向隔板分隔为上侧的电气腔和下侧的液流腔；所述拉线位移传感器和所述数据采集模块安装在所述电气腔体中，所述横向隔板对应所述拉线位移传感器设有过线孔；所述活塞块、胡克型弹性件安装在所述液流腔中。3.根据权利要求1所述的接触式静力水准仪，其特征在于：所述活塞块内还设有温度传感器，所述温度传感器与所述数据采集模块电连接。4.相对沉降监测系统，基于权利要求1至3中任一项所述的接触式静力水准仪，其特征在于：包括储液容器、数据汇集装置、数据处理中心和两个以上的所述接触式静力水准仪；各所述接触式静力水准仪分别安装在预定的监测点，各所述接触式静力水准仪的通液口通过通液管与所述储液容器连接并形成连通器，各所述接触式静力水准仪的通气口通过通气管与所述储液容器连接，各所述接触式静力水准仪与所述数据汇集装置电连接；所述数据汇集装置与所述数据处理中心通信连接，所述数据汇集装置用于将各所述数据采集模块的测量数据传送至所述数据处理中心；所述数据处理中心用于将所述数据汇集装置采集到的各所述接触式静力水准仪的测量数据计算出各所述监测点的相对沉降量。5.根据权利要求4所述的相对沉降监测系统，其特征在于：还包括无线通信模块，所述数据汇集装置通过所述无线通信模块与所述数据处理中心通信连接。6.根据权利要求4所述的相对沉降监测系统，其特征在于：所述数据处理中心...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏键，齐添，陈锟辉，
申请(专利权)人：广州市建筑科学研究院有限公司，广州建设工程质量安全检测中心有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44