CN104280015A - 液压式多点沉降监测报警方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压式多点沉降监测报警方法及装置，本装置主要由液压传感器、测量直管、监测报警主机、密闭储液器、液体、连通管、监测直管组成。在各沉降监测点设置监测直管、通过连通管与基准点上各测量直管组成各自独立的“U”形连通管；通过液压传感器精确测量液面高度来计算出测量沉降监测点的沉降变化。本发明能同时对多个沉降监测点进行高精度(±0.1mm)、高可靠、实时、连续测量并自动记录，对找出沉降规律起到积极作用。可广泛用于城市建筑、公(铁)路路基、桥梁、隧道、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

液压式多点沉降监测报警方法及装置

技术领域：

本发明涉及一种液压式多点沉降监测报警方法及装置，采用液压传感器测量液面高度变化，监测报警主机采集数据并分析处理，实现对多个沉降监测点的连续自动测量和记录。属于防灾减灾技术领域。

背景技术：

对一些重要地段、建筑物、公(铁)路路基、隧道、桥梁、大坝、滑坡等，当沉降累积达到一定程度后就会产生严重危害。因此对其的沉降监测频率、精度、时间间隔提出了更高的要求，在沉降变化超过安全范围前及时报警，就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。

目前沉降的主要监测方法有：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。

根据液体在一连通管内，其液面的高程是完全一致的(连通管原理)，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出基准点直管内液面高度变化，就能间接的计算出监测点的沉降变化，测点液面升高2Δh0，说明监测点下降Δh0，测点液面降低2Δh0，说明监测点上升Δh0。监测点沉降量与基准点直管液面高度呈线性变化关系。

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、使用维护方便、能同时对多个沉降监测点进行自动测量，并使用沉降预警值进行报警、通过无线网络将信息远程传送的方法及装置。

本发明所采用的技术方案是：选用高精度液压传感器，该传感器能分辨出测量直管内液位0.1mm的变化，也就是说能测量出沉降监测点0.05mm的变化。通过多个液压传感器分别测量各直管内液位的变化，控制模块计算出对应各沉降监测点的沉降变化，并将测量数据显示和贮存；通过设定预警沉降值，当某一个沉降监测点的沉降达到设定值时，立即自动启动多方式报警。其工作流程图如图2所示。

为实现以上方案，发明一种液压式多点沉降监测报警装置，该装置由数据线(1)、液压传感器(2)、气管(3)、测量直管(4)、出液阀(5)、三通(6)、进液阀(10)、密闭贮液器(12)、压力表(13)、液体(14)、控制模块(15)、无线模块(16)、天线(17)、警笛(18)、数据接口(19)、数显贮存器(20)、连通管(21)、监测直管(22)、防雨箱(23)、支架(24)等组成。见图3。

监测报警主机包括：控制模块(15)、无线模块(16)、天线(17)、警笛(18)、数显贮存器(20)、数据接口(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，数显贮存器用来显示并贮存测量数据，数据接口用于测量数据输出。贮存于监测报警主机内的各种数据，不会因断电而消失。

在图3中，三通(6)与测量直管(4)底部连接，气管(3)一端与测量直管(4)连通，另一端与液压传感器(2)密封连接，连通管(21)分别与监测直管(22)和三通连接，测量直管(4)和液压传感器(2)固定在支架上；由测量直管、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；各液压传感器(2)的数据线(1)与监测报警主机连接。

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：液压式多点沉降监测报警方法原理示意图。

图3：液压式多点沉降监测报警装置结构示意图。

其中：1、数据线；2、液压传感器；3、气管；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、数据接口；20、数显贮存器；21、连通管；22、监测直管；23、防雨箱；24、支架。

具体实施方式：

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(22)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(12)内装有低挥发低热胀冷缩系数的防冻液(14)；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(4)连接，气管(3)分别与测量直管(4)底部和液压传感器(2)连接；连通管(21)连接测量直管(4)和监测直管(22)；液压传感器的数据线(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，测量直管内的液面达到直管一半高度左右时，关闭空压机、进液阀和全部出液阀；待液面稳定后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，测量直管内的液位及气管内的压力也会随之变化，液压传感器将监测到的压力变化传给监测报警主机，监测报警主机通过计算并在数显屏上显示各沉降观测点的沉降值(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。沉降监测运行一段时间后，可通过数据接口将全部测量数据拷贝到电脑上进行处理。

上面对本发明所提供的液压式多点沉降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 (9)

1.一种液压式多点沉降监测报警装置，其特征在于：

本装置包括数据线(1)、液压传感器(2)、气管(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)；

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)、数显贮存器(20)；

各沉降监测点的监测直管(22)、基准点测量直管(4)和连通管(21)组成各自独立的“U”形连通管，分别用液压传感器(2)精确测量其液面高度，液压传感器(2)的数据线(1)接入监测报警主机，控制模块(15)处理采集信息，无线模块(16)和天线(17)负责信息的远程传输，警笛(18)用于报警，数显贮存器(20)用于显示并贮存数据；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所述的一种液压式多点沉降监测报警装置，其特征在于：多个测量直管底部有连通气管(3)，液压传感器(2)与气管密封连接。

3.根据权利要求1所述的一种液压式多点沉降监测报警装置，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、电话方式告知相关人员。

4.根据权利要求1所述的一种液压式多点沉降监测报警装置，其特征在于：监测报警主机可接入多个液压传感器。

5.根据权利要求1所述的一种液压式多点沉降监测报警装置，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所述的一种液压式多点沉降监测报警装置，其特征在于：监测报警主机的数显贮存器用于显示并贮存数据。

7.根据权利要求1所述的一种液压式多点沉降监测报警装置，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所述的一种液压式多点沉降监测报警装置，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。

9.根据权利要求1所述的一种液压式多点沉降监测报警装置，其特征在于：连通管为低热胀冷缩系数并隔热的。