CN104215218A - 多点沉降远程监测报警方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了多点沉降远程监测报警方法及装置，装置由密封储液器、液体、压力表、阀门、位移传感器、直管、监测报警主机、数据记录仪等组成。与传统方法相比，本发明除了降低劳动强度，提高监测效率之外，还具有同时对多个沉降监测点进行高精度、高可靠、实时、连续、远程无线监测和报警等优点，对找出沉降规律起到积极作用。可广泛用于城市建筑、公(铁)路、桥梁、大坝、山体滑坡等领域的沉降自动监测和报警。针对不同用户的使用场所，自由设定沉降报警值，可预防因沉降过大所产生的人员伤亡和财产损失。

Description

多点沉降远程监测报警方法及装置

技术领域：

本发明涉及多点沉降远程监测报警方法及装置，采用位移传感器监测液面高度变化，监测报警主机采集数据并分析处理，实现对沉降的连续自动监测和记录。属于防灾减灾技术领域。

背景技术：

沉降是一个不断累积的过程，当累积达到一定程度后就会产生严重危害，对一些重要地段、建筑物、公(铁)路、地铁、桥梁、大坝、滑坡等目标的沉降监测频率要高，测量的间隔时间应尽可能短，并实时上报指挥中心，在沉降变化超过安全范围前及时报警，才能起到防止人员伤亡、减少财产损失的目的。现行规范规定，高层建筑物、构筑物、重要古建筑物及连续生产的矿山基建、动力设备基础、滑坡监测等均要进行变形、沉降观测。

关于地面沉降的监测开始于上世纪中期，目前主要监测方法有水准测量法、三角高程测量法、InSAR、GPS、地面沉降监测站等。用于沉降观测的仪器设备主要有：水准仪、分层沉降仪、水管式沉降仪、电子水平尺。电子水平尺精度最高，但使用成本太高，全国也不超过10台；多数方法及设备其劳动强度大，不易实现连续和自动化测量。目前还没有一种低成本、高精度、能实时自动测量并报警的方法和装置。

发明内容：

本发明要解决的技术问题是提供一种测量精度高、受环境影响小、使用简单方便、能实时自动测量打印、通过设定沉降预警值进行报警、并使用无线网络将信息远程传送的方法及装置。

根据液体在一连通管内，其液面的高程是完全一致的原理，在基准点与监测点分别设置直管，中间用管子连通(见图1)。两直管底部高程分别为H0、H1，直管内的液体高度分别是h0、h1。则：

H0+h0＝H1+h1    (1)

1、当监测点下降ΔH1时，其直管内液面高度将增加Δh1；基准点的高程不变，直管内的液面高度将减少Δh0，则：

H0+h0-Δh0＝H1-ΔH1+h1+Δh1    (2)

由公式(1)和公式(2)可得：

ΔH1＝Δh0+Δh1    (3)

当两直管的截面积完全相同时，其减小的高度就等于增加的高度，即Δh0＝Δh1，由公式(3)可得：

ΔH1＝2Δh0    (4)

2、当监测点上升ΔH1时，其直管内液面高度将减少Δh1，基准点高程不变，直管内的液面高度将增加Δh0，则：

H0+h0+Δh0＝H1+ΔH1+h1-Δh1    (5)

同样可得到公式(4)

从公式(4)可以看出，只要我们能实时测量到基准点的直管内液面高度变化，就能监测到监测点的沉降变化，测点位移增大，说明监测点下降，测点位移减少，说明监测点上升。监测点沉降量与基准点直管液面高度变化呈线性关系。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：发明一种多点沉降远程监测报警方法及装置，其关键技术在于：由储液器、液体、阀门、测量直管、监测直管、连通管等组成从基准点到监测点的多个“U”形独立连通体，位移传感器、浮块、监测报警主机组成自动化沉降监测报警系统，(见图2)。

附图说明：

图1：液体“U”形连通体示意图。

其中：H0-基准点高程；h0-基准点直管液体高度；Δh0-基准点直管液体高度变化量；H1-监测点高程；h1-监测点直管液体高度；ΔH1监测点高程变化量；Δh1-监测点直管液体高度变化量；A-水平线。

图2：多点沉降远程监测报警方法原理结构图。

图3：多点沉降远程监测报警装置结构示意图。

其中：1、数据线；2、位移传感器；3、浮块；4、测量直管；5、出液阀；6、三通；10、进液阀；11、进液口；12、密闭储液器；13、压力表；14、液体；15、控制模块；16、无线模块；17、天线；18、警笛；19、数据记录仪；20、数显屏；21、连通管；22、监测直管；23、防雨箱；24、支架。

具体实施方式：

在图3中，监测报警主机包括：控制模块(15)、无线模块(16)、天线(17)、警笛(18)、数显屏(20)、数据记录仪(19)。控制模块处理采集信息，无线模块和天线负责信息的远程传输，警笛用于报警，数据记录仪贮存数据。贮存于监测报警主机内的各种数据，不会因断电而消失。

在不受沉降影响的地方固定好密闭储液器(12)和监测报警主机，在沉降监测点竖立支架(24)，在适当的高度将防雨箱(23)和监测直管(22)固定在支架上，监测直管的下部与连接管(21)连接，全部监测直管的高程与测量直管高程差小于200mm，监测直管与测量直管其横截面积完全一样。密封储液器内装有低挥发低热胀冷缩系数的防冻液(14)；测量直管(4)和位移传感器(2)固定在储液器边上；储液器上部的进液口(11)也可作进气口；储液器的下部有多个出液阀(5)，出液口三通(6)与测量直管连接，直管内的浮块(3)与位移传感器的拉杆连接；连通管(21)连接测量直管和监测直管；位移传感器的数据线(1)与监测报警主机连接。

进液口连接空压机，打开进液阀(10)和全部出液阀，开启空压机给储液器加压，使液体缓慢流入连通管和各直管内，液体将浮块托起约150～200mm时，关闭空压机、进液阀和全部出液阀；打开监测报警主机电源，测量出当前各传感器的初始位置数据；设定沉降报警阀值、采样时间间隔、多组接收电话、报警短信内容、语音留言。每次采样时，监测报警主机自动记录各监测点的数据(点号、日期、时间、读数)。抽样时，通过无线网络给监测报警主机发出测量请求，监测报警主机立即回传各测点数据到手机或电脑上。

当沉降观测点出现上升(或下降)时，测量直管内的液位也会随之上升(或下降)，浮块随液位一起上升(或下降)并带动位移传感器拉杆；监测报警主机工作时数显屏上显示各监测点的沉降值(沉降值＝当前位移值-初始位移值)；当沉降量大于等于设定的沉降报警阀值时，现场警笛响、主机发出报警短信，并立即循环拨打所设定的电话。提醒相关责任人沉降观测点的沉降已经达到所设定的沉降报警阀值，必须马上采取有效措施，避免事故发生。

上面对本发明所提供的多点沉降远程监测报警方法及装置进行了详细的说明，在不背离本发明实质精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将构成对本发明专利权的侵犯，将承担相应的法律责任。

Claims (8)

1.多点沉降远程监测报警方法及装置，由数据线(1)、位移传感器(2)、浮块(3)、测量直管(4)、监测报警主机、出液阀(5)、三通(6)、进液阀(10)、进液口(11)、密闭储液器(12)、压力表(13)、液体(14)、连通管(21)、监测直管(22)、防雨箱(23)、支架(24)组成；监测报警主机包括：控制模块(15)、无线模块(16)、天线(17)、警笛(18)、数据记录仪(19)、数显屏(20)；

所述各沉降监测点直管、基准点直管和连通管组成独立的“U”形连通体，分别用位移传感器精确测量其液面高度变化，位移传感器的输出端接入监测报警主机，控制模块处理采集信息，无线模块和天线负责信息的远程传输，警笛用于报警，数据记录仪贮存数据；贮存于监测报警主机和数据记录仪内的各种数据，不会因断电而消失。

2.根据权利要求1所述的多点沉降远程监测报警方法及装置，其特征在于：多个测量直管内的浮块上分别连接有高精度位移传感器。

3.根据权利要求1所述的多点沉降远程监测报警方法及装置，其特征在于：监测报警主机含有远程传输的无线模块，报警信息以短信、电话方式告知5个相关人员。

4.根据权利要求1所述的多点沉降远程监测报警方法及装置，其特征在于：监测报警主机可接入多个位移传感器。

5.根据权利要求1所述的多点沉降远程监测报警方法及装置，其特征在于：监测报警主机现场有警笛报警。

6.根据权利要求1所述的多点沉降远程监测报警方法及装置，其特征在于：监测报警主机有数据记录仪。

7.根据权利要求1所述的多点沉降远程监测报警方法及装置，其特征在于：测量直管和监测直管有相同的截面积。

8.根据权利要求1所述的多点沉降远程监测报警方法及装置，其特征在于：密闭储液器内的液体为低挥发低热胀冷缩系数的防冻液。