本发明专利技术公开了一种一体化多参数工程监测装置和矩阵式监测系统，包括测管以及布置在测管内的孔口采集单元、深部水平位移传感器、沉降传感器和水位传感器，所述测管沿竖向埋入工程结构体内部，所述孔口采集单元定位安装在测管顶部开口处，所述深部水平位移传感器、沉降传感器和水位传感器通过孔口采集单元串联吊装在测管内部；所述孔口采集单元集成包括无线传输模组和孔口采集模块，所述孔口采集模块通过多路下行单线总线与同一测管内的所有传感器接入，所述无线传输模组将同一测管内的传感器采集的数据上传至数据中心。本发明专利技术实现多参数监测，并且具有施工周期短、施工简单，节省工程成本的优点，可以在各类土木工程检测中进行广泛实施和推广。广泛实施和推广。广泛实施和推广。
【技术实现步骤摘要】
一体化多参数工程监测装置和矩阵式监测系统
[0001]本专利技术涉及一种一体化多参数工程监测装置和矩阵式监测系统，属于土建工程监测技术。
技术介绍
[0002]为确保路基、边坡、基坑和大坝等大型工程结构体安全施工和正常运行，需要对结构体的深部位移、表面位移、沉降、地下水位、温度等参数进行长期的自动化监测，通过对监测参数的数据进行系统的分析和处理，实现对结构体安全评估和预警，保障人民生命和财产的安全和维护社会的稳定。
[0003]目前，国内外针对工程检测与工程结构体健康监测的测试方法和产品种类繁多，但是设备集成度不高，多是采用不同的检测设备进行相应数据的单独检测，测量深部位移的自动化监测设备有管内固定式测斜仪、柔性测斜仪等，测量结构体沉降的有分层沉降计，单点沉降计等设备，测量地下水位的设备有水压计和压力变送器等设备。每一类的监测设备都需要单独钻孔和安装测管才能实现安装和测量，施工周期长、难度大，浪费了大量的人力和物力，严重制约了此类监测设备的实施和推广。
技术实现思路
[0004]本专利技术解决的技术问题是：针对现有工程监测存在的功能单一，多数据检测施工难度大的问题，提供一种一体化多参数工程监测装置和矩阵式监测系统。
[0005]本专利技术采用如下技术方案实现：
[0006]一体化多参数工程监测装置，包括测管以及布置在测管5内的孔口采集单元1、深部水平位移传感器3、沉降传感器4和水位传感器7，所述测管5沿竖向埋入工程结构体内部，所述孔口采集单元1定位安装在测管顶部开口处，所述深部水平位移传感器3、沉降传感器4和水位传感器7通过孔口采集单元1串联吊装在测管内部；所述孔口采集单元1集成包括无线传输模组12和孔口采集模块14，所述孔口采集模块14通过多路下行单线总线与同一测管内的所有传感器接入，所述无线传输模组12将同一测管内的传感器采集的数据上传至数据中心，一个测孔内的一套监测装置同时实现对深部水平位移变化、分层磁环沉降、地下水位和温度的一体化综合监测。
[0007]本专利技术的一体化多参数工程监测装置中，进一步的，所述孔口采集单元1内部集成电源模块，或通过外接电源供电。
[0008]本专利技术的一体化多参数工程监测装置中，进一步的，所述孔口采集单元1的外壳顶部设置外径大于测管开口内径的顶盖11，所述孔口采集单元1的壳体通过顶盖11定位在测管开口处，孔口采集单元安装完成后固定于测管开口内侧，降低安装空间需求，便于保护。
[0009]本专利技术的一体化多参数工程监测装置中，进一步的，所述孔口采集单元1的外壳底部设有用于吊装传感器的挂扣15，所述测管内串联的传感器通过钢丝绳与挂扣15连接。
[0010]本专利技术的一体化多参数工程监测装置中，进一步的，所述深部水平位移传感器3包
括固定支板31、扭矩弹簧32、摆杆导轮33和倾角采集器34，所述固定支板31用于深部水平位移传感器的机械吊装，所述摆杆导轮33通过扭矩弹簧32摆动装配在固定支板31上，并与测管内壁接触，所述倾角采集器34固定封装在固定支板31上采集扭转弹簧32的扭转角度变化。
[0011]本专利技术的一体化多参数工程监测装置中，进一步的，所述倾角传感器34采用MEMS倾角传感器，基于3D
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MEMS加速度传感器原理设计。
[0012]本专利技术的一体化多参数工程监测装置中，进一步的，所述沉降传感器4包括磁环41、发射采集器42、止动块43、磁环爪片44和波导管45，所述磁环41活动套装在测管5外壁，并通过磁环爪片44锚固在测管周边的工程结构体内，所述磁环41上方的测管外壁固定设置止动块43，所述发射采集器42与波导管45连接并一同集成在作为万向连接杆的空心杆体内，所述发射采集器42通过波导管45传送检测磁环位置的电磁波信号，结构体沉降导致磁环相对测管移动，通过磁致伸缩原理来检测磁环发生沉降移动的信号，同时，沉降传感器的空心杆体同时做为深部水平位移传感器之间的连接杆使用。
[0013]本专利技术的一体化多参数工程监测装置中，进一步的，所述水位传感器7包括器体71、压力采集器72、压力芯体73和压力感应膜片74，所述压力采集器72设置在器体71内部，所述压力感应膜片74紧贴压力芯体73从底部对器体71进行封装，所述压力采集器72通过压力芯体73采集压力感应膜片74产生的压力信号换算成对应的液位深度值，通过扩散硅压力变送器来确认测管内的液位。
[0014]本专利技术的一体化多参数工程监测装置中，进一步的，所述深部水平位移传感器3和沉降传感器4均在测管5内部布置两组以上，其中，所述深部水平位移传感器3沿测管5长度均匀分布，所述沉降传感器4间隔分布在深部水平位移传感器3之间，所述深部水平位移传感器3之间通过万向连接杆6或沉降传感器4串联挂接，所有传感器均内置电子罗盘和温度芯片，实现不同深度的温度测量。
[0015]本专利技术还公开了一种矩阵式监测系统，包括工程结构体内部插装的若干组测管，每组测管内部设置一套本专利技术上述的一体化多参数工程监测装置，所有测管内的传感器在工程结构体内部呈矩阵式分布，不同组测管的传感器总线与数据中心之间独立通信连接，矩阵中的每行传感器独立通讯，互不干扰。
[0016]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0017]1、本专利技术采用高度集成方案，集成了多种类型的多个传感器，实现了通过一个测孔同时监测结构体的深部位移、分层沉降、地下水位和温度等监测参数，大大降低了施工周期和难度，大幅度的节约了监测成本。
[0018]2、本专利技术采用一体化设计、生产和安装，所有的传感器结构通过万向连接杆连接，电信号通过一根多芯线缆串接，并接入到孔口采集单元，可根据具体项目监测要求灵活配置，现场安装简单快捷，节省了用户的安装和调试时间。
[0019]3、本专利技术包含的所有传感器均采用灌胶和注塑双重防水设计和生产，确保所有传感器结构和导线在深孔内的防水性能。
[0020]4、本专利技术将所有的传感器通过单线通讯方式，矩阵式监测系统通过线缆的线芯将通讯链路按矩阵式分布，实现多个单线链路独立通讯，互不干扰和影响，在保证稳定测量和通讯的同时，避免了由一个传感器故障导致整个监测装置故障的风险。
[0021]5、本专利技术基于低功耗设计，孔口采集单元只有在进行数据测量的时候才对传感器供电，测量完成立即断电，保证监测装置在使用电池或者太阳能电池供电的条件下也能长期稳定的正常工作。
[0022]综上所述，本专利技术公开的一体化多参数工程监测装置和矩阵式监测系统检测功能多，实现深层水平位移，分层沉降、地下水位和温度等参数一体化综合测量，施工周期短、施工简单，节省了工程监测的成本，广泛应用于基坑，边坡，大坝、尾矿等结构体的工程检测与健康监测，可以在各类土木工程检测中进行广泛实施和推广。
[0023]以下结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步说明。
附图说明
[0024]图1为实施例一的一体化多参数工程监测装置整体示意图。
[0025]图2为实施例一中的孔口采集单元结本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一体化多参数工程监测装置，其特征在于：包括测管以及布置在测管(5)内的孔口采集单元(1)、深部水平位移传感器(3)、沉降传感器(4)和水位传感器(7)，所述测管(5)沿竖向埋入工程结构体内部，所述孔口采集单元(1)定位安装在测管顶部开口处，所述深部水平位移传感器(3)、沉降传感器(4)和水位传感器(7)通过孔口采集单元(1)串联吊装在测管内部；所述孔口采集单元(1)集成包括无线传输模组(12)和孔口采集模块(14)，所述孔口采集模块(14)通过多路下行单线总线与同一测管内的所有传感器接入，所述无线传输模组(12)将同一测管内的传感器采集的数据上传至数据中心。2.根据权利要求1所述的一体化多参数工程监测装置，其特征在于：所述孔口采集单元(1)内部集成电源模块，或通过外接电源供电。3.根据权利要求1所述的一体化多参数工程监测装置，其特征在于：所述孔口采集单元(1)的外壳顶部设置外径大于测管开口内径的顶盖(11)，所述孔口采集单元(1)的壳体通过顶盖(11)定位在测管开口处。4.根据权利要求3所述的一体化多参数工程监测装置，其特征在于：所述孔口采集单元(1)的外壳底部设有用于吊装传感器的挂扣(15)，所述测管内串联的传感器通过钢丝绳与挂扣(15)连接。5.根据权利要求1所述的一体化多参数工程监测装置，其特征在于：所述深部水平位移传感器(3)包括固定支板(31)、扭矩弹簧(32)、摆杆导轮(33)和倾角采集器(34)，所述固定支板(31)用于深部水平位移传感器的机械吊装，所述摆杆导轮(33)通过扭矩弹簧(32)摆动装配在固定支板(31)上，并与测管内壁接触，所述倾角采集器(34)固定封装在固定支板(31)上采集扭转弹簧(32)的扭转角度变化。6.根据权利要求5所述的一体化多参数工程监测装置，其特征在于：所述倾角传感器(34)采用MEMS倾角传...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨文锦，曹龙，张鹏，杨志刚，廖玲，
申请(专利权)人：长沙金码测控科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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