一种基岩标稳定性监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基岩标稳定性监测系统，包括感知系统、采集分析传输系统、供电系统、基岩标、固定系统、展示系统和反光系统。本发明专利技术能够替代静力水准仪监测系统用于基岩标稳定性及地面沉降监测，采用激光位移传感器测距，相对于液面型静力水准仪具备体积小、灵敏度高、受温差影响小、量程大的优点，相对于压差型静力水准仪具备精度高、系统复杂度低等优点，系统具备远程通信功能，能够实时显示基岩标状态及地面沉降情况。及地面沉降情况。及地面沉降情况。

【技术实现步骤摘要】
一种基岩标稳定性监测系统


[0001]本专利技术涉及基岩标和地面沉降监测领域，尤其是一种基岩标稳定性监测系统。

技术介绍

[0002]基岩标一般作为水准测量基点埋设在稳定基岩上，主要用途包括水准测量和地质变动观测，如为大型工程建设及地震观测等提供高程水准。
[0003]基岩标主要由主标和副标两部分组成，其中主标作为水准点使用，副标也称护壁管，主要起到保护主标的作用。按照埋标基岩深度，基岩标可分为浅层标和深层标，浅层标多指埋深数十米以内于浅层基岩上的基岩标，深层标指埋深百米以上甚至上千米，以深层稳定基岩为基础的基岩标，多数情况下深层表稳定性优于浅层表。
[0004]埋设于稳定基岩的基岩标稳定性要优于普通埋石水准，但也存在一定的失稳现象，例如浅层基岩标仍然可能受到地下水位影响高程稳定，深层基岩标受基岩硬度影响和施工影响，副标切割基岩后下沉，对主标稳定性存在影响等，一般基岩标建立后需进行长期观测以便验证其稳定性。
[0005]基岩标稳定性监测多以精密水准测量为主，然精密水准联测主要为验证实际高程，期间用时较常，且耗费大量人力，无法连续观测。目前，已有利用静力水准原理，采用液面式或压差式静力水准仪监测基岩标稳定，如天津李七庄基岩标采用液面型静力水准仪对基岩标稳定性进行监测，海河流域基岩标采用压差式静力水准仪进行监测，前者精度较高，但量程较低，超量程后需重新标定，会由此引入误差，且体积大，对基岩标水准测量功能存在一定影响，一般多用于近程监测；后者量程大，但精度相对较高，多用于远程监测。静力水准监测除能够监测基岩标稳定性外，同时可以配合基岩标，用于区域性地面沉降监测。
[0006]综上，目前需要一种体积小、量程宽、精度高的可连续观测的监测系统，用于基岩标稳定性监测，以及辅助区域地面沉降监测。

技术实现思路

[0007]本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种基岩标稳定性监测系统，对基岩标稳定性进行长期连续观测，并监测区域地面沉降。
[0008]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种基岩标稳定性监测系统，包括感知系统、采集分析传输系统、供电系统、基岩标、固定系统、展示系统和反光系统；
[0009]感知系统包括两个激光位移传感器和一个温度传感器，用于感知基岩标位移数据和环境温度数据；
[0010]采集分析传输系统包括采集模块、控制分析模块、通信模块，用于采集、分析感知系统数据，并将原始及分析后数据传输至展示系统进行展示；
[0011]供电系统包括光伏板、蓄电池组、充电转换器，为感知系统、采集分析传输系统提供直流24V电能；
[0012]基岩标包括基岩标主标与基岩标副标；
[0013]固定系统包括三个喉箍、两个固定板，用于固定反光系统和感知系统的模块、设备；
[0014]展示系统包括云平台服务端，用于系统数据展示；
[0015]反光系统包括反光托板、反光板，用于反射感知系统激光位移传感器传感器中激光束；
[0016]三个喉箍中的两个将两个固定板固定于基岩标主标上，另一个喉箍将反光托板固定于基岩标副标之上；
[0017]两个激光位移传感器分别安装在两个固定板之上，其中一个激光位移传感器正对反光托板，保证该激光位移传感器激光束正射反光托板，反光板放置于地面上，保证另一个激光位移传感器激光束正射反光板，保证反光板与反光托板在竖直方向的投影没有重叠；
[0018]感知系统与采集分析传输系统相连，两个激光位移传感器和温度传感器与采集模块电连，采集模块通过4
‑
20mA模拟量采集接口采集激光位移传感器和温度传感器数据，采集模块通过DC 24V对外供电接口为激光位移传感器和温度传感器供电；
[0019]供电系统与采集分析传输系统相连，为采集分析传输系统提供电能，光伏板、蓄电池组、控制分析模块分别与充电转换器电连；
[0020]采集分析传输系统中，采集模块和通信模块分别与控制分析模块电连，控制分析模块为采集模块和通信模块提供DC 24V电能，采集模块和通信模块与控制分析模块采用RS
‑
485总线及MODBUS
‑
RTU协议进行通信，控制分析模块为主站，采集模块和通信模块为从站。
[0021]日光充足情况下，光伏板通过充电转换器为蓄电池组充电及为控制分析模块供电；日光不足情况下，蓄电池组通过充电转换器为控制分析模块供电。
[0022]所述控制分析模块包括北斗授时系统、参数设定系统、定时系统、数据分析系统和协议封装系统；
[0023]北斗授时系统利用北斗卫星导航系统为系统提供精准授时；
[0024]参数设定系统用于设定采集分析传输系统采集传感器数据频率、定时上报数据频率；
[0025]定时系统提供两个定时器，包括定时器1和定时器2，其中，定时器1根据参数设定系统设定的采集传感器数据频率定时启动控制分析模块获取采集模块所采集的数据；定时器2根据参数设定系统设定的定时上报数据频率定时启动控制分析模块向通信模块发送原始数据及分析处理的数据；
[0026]数据分析系统对从采集模块获取的两个激光位移传感器数据进行分析；
[0027]协议封装系统根据水文通信规约规定对采集的原始数据及分析处理后的数据进行报文协议的封装，控制分析模块通过RS
‑
485总线将该报文发送至通信模块，通信模块将封装后的报文通过4G、GPRS、北斗短报文中的一种通信方式将数据发送至展示系统，展示系统将接收到的数据通过云平台服务端进行展示。
[0028]所述固定板、反光托板、反光板为因瓦钢材质，喉箍为不锈钢材质。
[0029]本专利技术的有益效果是：本专利技术能够替代静力水准仪监测系统用于基岩标稳定性及地面沉降监测，采用激光位移传感器测距，相对于液面型静力水准仪具备体积小、灵敏度高、受温差影响小、量程大的优点，相对于压差型静力水准仪具备精度高、系统复杂度低等
优点，系统具备远程通信功能，能够实时显示基岩标状态及地面沉降情况。
附图说明
[0030]图1是本专利技术的基岩标稳定性监测系统的结构示意图；
[0031]图2是本专利技术正常运行过程中，控制分析模块的各子系统具体的控制分析通信流程图。
具体实施方式
[0032]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。
[0033]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基岩标稳定性监测系统，其特征在于，包括感知系统、采集分析传输系统、供电系统、基岩标、固定系统、展示系统和反光系统；感知系统包括两个激光位移传感器(8)和一个温度传感器(9)，用于感知基岩标位移数据和环境温度数据；采集分析传输系统包括采集模块(10)、控制分析模块(11)、通信模块(12)，用于采集、分析感知系统数据，并将原始及分析后数据传输至展示系统进行展示；供电系统包括光伏板(13)、蓄电池组(14)、充电转换器(15)，为感知系统、采集分析传输系统提供直流24V电能；基岩标包括基岩标主标(16)与基岩标副标(17)；固定系统包括三个喉箍(18)、两个固定板(19)，用于固定反光系统和感知系统的模块、设备；展示系统包括云平台服务端(20)，用于系统数据展示；反光系统包括反光托板(21)、反光板(22)，用于反射感知系统激光位移传感器传感器(9)中激光束；三个喉箍(18)中的两个将两个固定板(19)固定于基岩标主标(16)上，另一个喉箍(18)将反光托板(21)固定于基岩标副标(17)之上；两个激光位移传感器(8)分别安装在两个固定板(19)之上，其中一个激光位移传感器正对反光托板(21)，保证该激光位移传感器激光束正射反光托板(21)，反光板(22)放置于地面上，保证另一个激光位移传感器激光束正射反光板(22)，保证反光板(22)与反光托板(21)在竖直方向的投影没有重叠；感知系统与采集分析传输系统相连，两个激光位移传感器(8)和温度传感器(9)与采集模块(10)电连，采集模块(10)通过4
‑
20mA模拟量采集接口采集激光位移传感器(8)和温度传感器(9)数据，采集模块(10)通过DC 24V对外供电接口为激光位移传感器(8)和温度传感器(9)供电；供电系统与采集分析传输系统相连，为采集分析传输系统提供电能，光伏板(13)、蓄电池组(14)、控制分析模块(11)分别与充电转换器(15)电连；采集分析传输系统中，采集模块(10)和通信模块(12)分别与控制分析模块(...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘满杰，谢津平，郭林，刘海瑞，徐寅生，何力劲，柳志会，谢兆龙，王雪娇，陈凯，
申请(专利权)人：中水北方勘测设计研究有限责任公司，
类型：发明
国别省市：