CN106679623A - 一种路基沉降监测系统 - Google Patents

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CN106679623A CN201710007158.5A CN201710007158A CN106679623A CN 106679623 A CN106679623 A CN 106679623A CN 201710007158 A CN201710007158 A CN 201710007158A CN 106679623 A CN106679623 A CN 106679623A
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冷伍明
贾晋中
孟宪洪
罗慧刚
聂如松
梅慧浩
杨奇
唐永康
何占元
徐方
赵春彦
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China Shenhua Energy Co Ltd
Central South University
Shuohuang Railway Development Co Ltd
National Engineering Laboratory for High Speed Railway Construction Technology
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China Shenhua Energy Co Ltd
Central South University
Shuohuang Railway Development Co Ltd
National Engineering Laboratory for High Speed Railway Construction Technology
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    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
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Abstract

本发明涉及沉降监测，公开了一种路基长期累积沉降监测系统，包括；公共基准液位管，位于所述路基的设定基准点处；一个或多个沉降基座，分别位于所述路基的一个或多个监测点处；以及刻度液位管，每一沉降基座设置一刻度液位管，该刻度液位管与所述公共基准液位管相连通；该监测系统步骤易于操作，设备所需成本较低，方便于平时工作人员的维护，同时有较强的稳定性和耐久性，便于长期监测。

Description

一种路基沉降监测系统
技术领域
本发明涉及路基监测，具体地，涉及一种路基沉降监测系统。
背景技术
目前用于路基沉降测试的方法主要有通过水准仪(或全站仪)测量的方法和通过埋设电子测试元件的方法，通过水准仪测量时，每次测量前需要架设仪器，立标尺，对中测点，缺陷在于人为误差比较大，而且架设仪器比较困难，在行车条件下测试的安全风险较大，难以实现对路基沉降的长期监测，通过埋设电子测试元件测量时，测试元件的费用昂贵，受环境影响较大，且其稳定性和耐久性都比较差。
发明内容
本发明的目的是提供一种路基沉降监测系统，该系统通过移动终端读取安装在沉降基座上的刻度液位管与安装在设定基准点的基准液位管液位刻度值，再通过服务器运算得出各监测点相对于设定基准点的沉降。
为了实现上述目的，本发明提供一种路基沉降监测系统，包括；公共基准液位管，位于所述路基的设定基准点处；一个或多个沉降基座，分别位于所述路基的一个或多个监测点处；以及刻度液位管，每一沉降基座设置一刻度液位管，该刻度液位管与所述公共基准液位管相连通。
优选地，所述刻度液位管在所述沉降基座的铅直方向上安装。
优选地，该系统还包含：读取设备，用于每隔预定时间读取所述每一沉降基座上的所述刻度液位管的液位值和所述公共基准液位管的液位值；计算设备，用于将每次读取的数据中的所述每一沉降基座上的所述刻度液位管的液位值分别与所述公用基准液位管的液位值作差后再与相应的相对高度初始值作差，获得各监测点相对于设定基准点的沉降。
优选地，所述计算设备为服务器；以及所述读取设备为移动终端，该移动终端对所述公共基准液位管的液位刻度和所述每个沉降基座上的标号以及所述刻度液位管的液位刻度依次进行拍照并发送至服务器。
优选地，所述移动终端还通过固定调节装置进行固定并所述移动终端调节至预定位置进行拍照。
优选地，所述公用基准液位管和所述刻度液位管内的液体为有色水或防冻液。
本发明还提供另一种路基沉降监测系统，包括：公共基准液位管，位于所述路基的设定基准点处；一个或多个沉降基座，分别位于所述路基的一个或多个监测点处；以及刻度液位管及基准液位管，每一沉降基座设置一刻度液位管及基准液位管，该刻度液位管与相邻的前一沉降基座的基准液位管相连通，公共基准液位管与相邻所述沉降基座上的刻度液位管相连通。
优选地，所述刻度液位管与所述基准液位管在所述沉降基座的铅直方向上安装。
优选地，该系统还包含：读取设备，用于每隔预定时间读取所述每一沉降基座上的标号、所述刻度液位管液位值和所述基准液位管液位值以及所述公共基准液位管的液位值；计算设备，用于将每次读取的数据中的所述每一沉降基座上的所述刻度液位管的液位值分别与相连接的基准液位管的液位值作差后再与相应的相对高度初始值作差，获得各监测点相对于前一监测点的沉降；以及该计算设备还用于将所述每一沉降基座相对于相邻的前一所述沉降基座或相邻前一设定基准点的沉降值与相邻的前一所述沉降基座相对于设定基准点的沉降值作和，获得各监测点相对于设定基准点的沉降。
优选地，所述计算设备为服务器；以及所述读取设备为移动终端，该移动终端对所述公共基准液位管的液位刻度和所述每个沉降基座上的标号、所述刻度液位管的液位刻度和所述基准液位管的液位刻度依次进行拍照发送至服务器。
优选地，所述移动终端还通过固定调节装置进行固定并所述移动终端调节至预定位置进行拍照。
优选地，所述公用基准液位管、所述基准液位管和所述刻度液位管内的液体为有色水或防冻液。
通过上述技术方案，在不影响行车的条件下，通过读取公共基准液位管和刻度液位管的液位刻度，并将读取到的每个刻度液位管的液位刻度分别与公用基准液位管的液位刻度进行计算；如此，可以得到每个监测点的详细沉降信息；并且该监测系统步骤易于操作，设备所需成本较低，方便于平时工作人员的维护，同时有较强的稳定性和耐久性，便于长期监测。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明实施例提供的一种路基沉降监测系统基础结构示意图。
图2是本发明实施例提供的一种路基沉降监测系统结构示意图。
图3是本发明另一实施例提供的一种路基沉降监测系统基础结构示意图。
图4本发明另一实施例提供的一种路基沉降监测系统结构示意图。
附图标记说明
1沉降基座 2公共基准液位管
3刻度液位管 4连接管
5移动终端 6固定调节装置
7基准液位管
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”、“内、外”、“远、近”是指参考附图的方向，因此，使用方向用语是用来说明并非来限制本发明。
下面将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
图1示出了本发明实施例提供的一种路基沉降监测系统结构示意图，如图1所示，本发明的实施例提供一种路基沉降监测系统，该系统可以包括公共基准液位管2、一个或多个沉降基座1、刻度液位管3、连接管4；该公共基准液位管2铅直方向安装在设定基准点处，以设定基准点为起点，每相隔预定距离设立一个监测点，例如每相隔10米-20米设立一个监测点，根据需求设立一个或多个监测点，在一个或多个监测点处分别安放一个或多个沉降基座，刻度液位管3以铅直方向安装在沉降基座1上，每个沉降基座1上的刻度液位管3与所述公共基准液位管2通过连接管4相连通。
在实施例中，可以直接读取刻度液位管3和公共基准液位管2的液位刻度，通过各刻度液位管3的液位刻度值分别与公共基准液位管2的液位刻度值作差后再与相应的相对高度初始值作差，得到各监测点相对于设定基准点的沉降。
在实施例中，如图2所示，该系统还包含：读取设备，所述读取设备为移动终端5，用于每隔预定时间读取所述每一沉降基座1上的所述刻度液位管3的液位值和所述公共基准液位管2的液位值；计算设备，所述计算设备为服务器或电脑，计算设备用于将每次读取的数据中的所述每一沉降基座1上的所述刻度液位管3的液位值分别与所述公用基准液位管的液位值作差后再与相应的相对高度初始值作差，获得各监测点相对于设定基准点的沉降；该移动终端5对所述公共基准液位管2的液位刻度和所述每个沉降基座1上的标号以及所述刻度液位管3的液位刻度依次进行拍照并发送至服务器或电脑；该系统可以通过设定间隔时间，例如可以每8小时进行一次拍摄，或每12小时进行一次拍摄。
在实施例中，该系统还可以通过移动终端5读取照片内的刻度、标号数据后再发送至监测站的服务器或电脑，该监测站的服务器或电脑无需进行读取数据，直接进行沉降的计算。
在实施例中，在只需要计算各监测点相对于设定基准点的沉降的情况下，可以采用表1的数据处理方法计算各监测点相对于设定基准点的沉降；表1如下所示，其中，Xn-表示X测点的第n次读数；SXYn-表示X测点相对于Y在第n次读数时的沉降；A为基准点；TXA0-表示X测点相对于设定基准点A的相对高度。
表1
在实施例中，公共基准液位管2和刻度液位管3中的液体可以为有色水或防冻液，其中，在拍摄过程中通过拍摄有色水可以呈现更加清晰的画面显示液位刻度，而由于季节变化在温度较低的冬季可以使用防冻液代替有色水，避免有色水因温度过低而结冰，影响监测结果。
图3示出了本发明另一实施例提供的一种路基沉降监测系统结构示意图，如图2所示，本发明的另一实施例提供的一种路基沉降监测系统，该系统可以包括公共基准液位管2、一个或多个沉降基座1、刻度液位管3、基准液位管7、连接管4；公共基准液位管2以铅直方向安装在设定基准点处，以设定基准点为起点，每相隔预定距离设立一个监测点，例如每相隔10米-20米设立一个监测点，可根据需求设立一个或多个监测点，在一个或多个监测点处分别安放一个或多个沉降基座1，刻度液位管3和基准液位管7以铅直方向安装在沉降基座1上，该刻度液位管3与相邻的前一沉降基座1的基准液位管7通过连接管4相连通；以及，所述公共基准液位管2与相邻所述沉降基座1上的刻度液位管3通过连接管4相连通。
在实施例中，可以直接读取各沉降基座1上的刻度液位管3和基准液位管7以及设定基准点上的公共基准液位管2的液位刻度，通过将每个沉降基座1上的刻度液位管3的液位刻度值与前一沉降基座1的基准液位管的液位刻度值作差后再与相应的相对高度初始值作差，可以获得每个监测点相对于相邻监测点的沉降；还可以通过将所述每一沉降基座1相对于相邻的前一所述沉降基座1或相邻前一设定基准点的沉降值与相邻的前一所述沉降基座1相对于设定基准点的沉降值作和，可以获得每个监测点相对于设定基准点的沉降。
在实施例中，如图4所示该系统还包含：读取设备，所述读取设备为移动终端5，移动终端5通过固定调节装置6固定并将移动终端5的摄像头调节至与公共基准液位管2或刻度液位管3的液面平齐，拍摄公共基准液位管2的液位刻度、每个沉降基座1的标号和每个刻度液位管3、每个基准液位管7的液位刻度，移动终端5每隔预定时间读取所述每一沉降基座1上的所述刻度液位管3和基准液位管7的液位值和所述公共基准液位管2的液位值；该系统还包含：计算设备，该计算设备可以为服务器或电脑，该计算设备用于将每次读取的数据中的所述每一沉降基座1上的所述刻度液位管3的液位值分别与相连接的基准液位管7的液位值作差后再与相应的相对高度初始值作差，获得各监测点相对于前一监测点的沉降；以及该计算设备还用于将所述每一沉降基座1相对于相邻的前一所述沉降基座1或相邻前一设定基准点的沉降值与相邻的前一所述沉降基座1相对于设定基准点的沉降值作和获得各监测点相对于设定基准点的沉降，其中，该计算设备计算方式包括以下两种情况：首先，一种情况为选择计算的数据取自与设定基准点相邻的沉降基座1中，如图4所示，该沉降基座1为标号为B的沉降基座1(以下称之为B座1)，由于B座1与设定基准点相邻只需计算B座1相对于设定基准点的沉降；另一种情况为选择计算的数据取自除B座1外的剩余沉降基座1中，则此时需要计算选定沉降基座1相对于相邻的前一沉降基座1的沉降值与该相邻的前一沉降基座1相对于设定基准点的沉降值作和，得到上述选定沉降基座相对于设定基准点的沉降，如图4所示，例如，所要计算的选定沉降基座1为标号为C的沉降基座1(以下称之为C座1)，由于与C座相邻的前一点为沉降基座1，因此，计算设备需要将C座1相对于B座1的沉降值与B座1相对于设定基准点的沉降值作和，得到C座1相对于设定基准点的沉降，以此类推，通过计算设备计算得到后续沉降基座1相对于设定基准点的沉降；该移动终端5对所述公共基准液位管2的液位刻度和所述每个沉降基座上的标号、所述刻度液位管3的液位刻度和所述基准液位管7的液位刻度依次进行拍照发送至服务器或电脑，该系统可以通过设定间隔时间，例如可以每8小时进行一次拍摄，或每12小时进行一次拍摄。
在实施例中，该系统还可以通过移动终端5读取照片内的刻度、标号数据后再发送至监测站的服务器或电脑，该监测站的服务器或电脑无需进行读取数据，直接进行沉降的计算。
在实施例中，在需要同时计算各监测点相对于设定基准点以及各监测点相对于相邻监测点的沉降的情况下，可以采用表2的数据处理方法计算各监测点相对于设定基准点的沉降以及各监测点相对于相邻监测点的沉降；表2如下所示，其中，Xn-表示X测点的第n次读数；SXYn-表示X测点相对于Y在第n次读数时的沉降；TBA0-表示B测点相对于设定基准点A的相对高度；TXY0-表示X测点相对于相邻监测点的相对高度。
表2
在实施例中，公共基准液位管2、基准液位管7和刻度液位管3中的液体可以为有色水或防冻液，其中，在拍摄过程中通过拍摄有色水可以呈现更加清晰的画面显示液位刻度，而由于季节变化在温度较低的冬季可以使用防冻液代替有色水，避免有色水因温度过低而结冰，影响监测结果。
第一实施例
如图2所示，本发明提供一种路基沉降监测系统，其中，公共基准液位管2安装在设定基准点处，该设定基准点处为不沉降或沉降较缓慢的点，标记设定基准点为A点，并以A点为起点每相隔20米设立3个监测点，并在该3个监测点上分别安放3个沉降基座1，该3个沉降基座1顺序标号分别为B、C、D，在3个沉降基座1上分别以铅直方向安装刻度液位管3，公共基准液位管2通过连接管4与每个沉降基座1上的刻度液位管3相连接。具体实施步骤如下：
向刻度液位管3内注入有色水至公共液位管内液位值为“20”，且所有液位管内的液位在同一水平面，由于各沉降基座1上的刻度液位管3和公共基准液位管2通过连接管4相连接，各沉降基座1上的刻度液位管3的水位与公共基准液位管2的水位在同一水平面，由于各监测点与设定基准点存在相对高度，存在各沉降基座1上的刻度液位管3的液位刻度值各不相同的现象。因而首先需要读出各监测点与设定基准点的相对高度，作为各监测点与设定基准点的相对高度初始值。此时通过自拍杆将智能手机固定，并调节自拍杆的伸缩杆以使智能手机的摄像头与所要拍摄液位平齐，以此方式通过智能手机在注入液体并等待液面平稳后依次拍摄公共基准液位管2的液位刻度、每个沉降基座1上的刻度液位管3的液位刻度，并且包含沉降基座1的标号以作区分，智能手机将拍摄的照片以微信方式发送至监测站的服务器端，该服务器读取照片内的液位刻度数据，服务器将每个沉降基座1上的刻度液位管3刻度值分别与公共基准液位管2刻度值作差，得到每个监测点相对于设定基准点的相对高度初始值；8小时后该系统通过智能手机进行上述同样拍摄，并将拍摄的照片以微信方式发送至监测站的服务器端，该服务器读取照片内的液位刻度数据，服务器将每个沉降基座1上的刻度液位管3刻度值分别与公共基准液位管2刻度值作差，再与相应的相对高度初始值作差，得到上述8小时内各监测点相对于设定基准点的沉降。
该系统可以每相隔8小时实施一次上述拍摄步骤，将拍摄的照片传输至服务器进行计算，并将每次得出的沉降数据进行存储。
第二实施例
如图4所示，本发明提供了另一种路基沉降监测系统，其中，公共基准液位管2安装在设定基准点处，该设定基准点处为不沉降或沉降较缓慢的点，标记设定基准点为A点，并以A点为起点每相隔10米设立5个监测点，并在该5个监测点上分别安放5个沉降基座1，该5个沉降基座1顺序标号分别为为B、C、D、E、F，在5个沉降基座1的每个沉降基座1都分别以铅直方向安装刻度液位管3和基准液位管7，该刻度液位管3与相邻的前一沉降基座1的基准液位管7相连通，且该公共基准液位管2与相邻标号为B的沉降基座1上的刻度液位管3相连通；具体实施步骤如下：
向刻度液位管3内注入防冻液至公共液位管内液位值为“15”，由于各沉降基座上1的刻度液位管3与相邻沉降基座1的基准液位管7通过连接管4线连接，并且公共基准液位管2与相邻标号为B的沉降基座1的刻度液位管3通过连接管4相连接，因此，相邻沉降基座1上相连接的刻度液位管3与基准液位管7液面在同一水平面上，公共基准液位管2与相邻标号为B的沉降基座1的刻度液位管3的液面在同一水平面上；由于各监测点之间及其与设定基准点存在相对高度，存在各沉降基座1上的刻度液位管3的液位刻度值各不相同的现象，因而首先需要读出各监测点与设定基准点的相对高度，作为各监测点与设定基准点的相对高度初始值；还需读出各监测点与相邻监测点的相对高度，作为各监测点与相邻监测点的相对高度初始值。此时通过自拍杆将智能手机固定，并调节自拍杆的伸缩杆以使智能手机的摄像头与所要拍摄液位平齐，以此方式通过智能手机在注入液体并等待液面平稳后依次拍摄公共基准液位管2的液位刻度、每个沉降基座1上的刻度液位管3和基准液位管7的液位刻度，并且包含沉降基座1的标号以作区分，智能手机将拍摄的照片以QQ方式发送至服务器端，该服务器读取照片内的液位刻度数据，将每个沉降基座1上的刻度液位管3液位刻度值与前一沉降基座1的基准液位管7液位刻度值作差，得到每个监测点相对于相邻监测点的相对高度初始值，设定基准点的公用基准液位管2的液位刻度值与相邻监测点的沉降基座1上的刻度液位管3的液位刻度值作差，得到该与设定基准点相邻的监测点相对于设定基准点的相对高度初始值；12小时后该系统通过智能手机进行上述同样拍摄，并将拍摄的照片以QQ方式发送至监测站的服务器端，该服务器读取照片内的液位刻度数据，将与设定基准点相邻的沉降基座1上的刻度液位管3的液位刻度值与公用基准液位管2的液位刻度值作差，再与该监测点相对与设定基准点的相对高度作差，得到上述12小时内与设定基准点相邻的监测点相对于设定监测点的沉降。
该服务器还可以将除与设定基准点相邻的监测点外剩余监测点的沉降基座1上的刻度液位管3的液位刻度值与前一沉降基座1上的基准液位管7的液位刻度值作差，再与相应相对高度初始值作差，得到上述12小时内各监测点相对于相邻监测点的沉降；该服务器还可以将上述剩余监测点相对于前一监测点的沉降与前一监测点相对于设定基准点的沉降作和，得到上述12小时内各监测点相对于设定基准点的沉降，例如，将标号为C的沉降基座1相对于标号为B的沉降基座的沉降值与该标号为B的沉降基座相对于设定基准点的沉降值作和，得到上述12小时内标号为C的沉降基座1相对于设定基准点的沉降。
该系统可以每相隔12小时实施一次上述拍摄步骤，将拍摄的照片传输至服务器进行计算，并将每次得出的沉降数据进行存储。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (12)

1.一种路基沉降监测系统，其特征在于，包括：
公共基准液位管，位于所述路基的设定基准点处；
一个或多个沉降基座，分别位于所述路基的一个或多个监测点处；以及
刻度液位管，每一沉降基座设置一刻度液位管，该刻度液位管与所述公共基准液位管相连通。
2.根据权利要求1所述的路基沉降监测系统，其特征在于，所述刻度液位管在所述沉降基座的铅直方向上安装。
3.根据权利要求1所述的路基沉降监测系统，其特征在于，该系统还包含：
读取设备，用于每隔预定时间读取所述每一沉降基座上的所述刻度液位管的液位值和所述公共基准液位管的液位值；
计算设备，用于将每次读取的数据中的所述每一沉降基座上的所述刻度液位管的液位值分别与所述公用基准液位管的液位值作差后再与相应的相对高度初始值作差，获得各监测点相对于设定基准点的沉降。
4.根据权利要求3所述的路基沉降监测系统，其特征在于，
所述计算设备为服务器；以及
所述读取设备为移动终端，该移动终端对所述公共基准液位管的液位刻度和所述每个沉降基座上的标号以及所述刻度液位管的液位刻度依次进行拍照并发送至服务器。
5.根据权利要求4所述的路基沉降监测系统，其特征在于，所述移动终端还通过固定调节装置进行固定并所述移动终端调节至预定位置进行拍照。
6.根据权利要求1所述的路基沉降监测系统，其特征在于，所述公用基准液位管和所述刻度液位管内的液体为有色水或防冻液。
7.一种路基沉降监测系统，其特征在于，包括：
公共基准液位管，位于所述路基的设定基准点处；
一个或多个沉降基座，分别位于所述路基的一个或多个监测点处；以及
刻度液位管及基准液位管，每一沉降基座设置一刻度液位管及基准液位管，该刻度液位管与相邻的前一沉降基座的基准液位管相连通；
其中，所述公共基准液位管与相邻所述沉降基座上的刻度液位管相连通。
8.根据权利要求7所述的路基沉降监测系统，其特征在于，所述刻度液位管与所述基准液位管在所述沉降基座的铅直方向上安装。
9.根据权利要求7所述的路基沉降监测系统，其特征在于，该系统还包含：
读取设备，用于每隔预定时间读取所述每一沉降基座上的标号、所述刻度液位管液位值和所述基准液位管液位值以及所述公共基准液位管的液位值；
计算设备，用于将每次读取的数据中的所述每一沉降基座上的所述刻度液位管的液位值分别与相连接的基准液位管的液位值作差后再与相应的相对高度初始值作差，获得各监测点相对于前一监测点的沉降；以及
该计算设备还用于将所述每一沉降基座相对于相邻的前一所述沉降基座或相邻前一设定基准点的沉降值与相邻的前一所述沉降基座相对于设定基准点的沉降值作和，获得各监测点相对于设定基准点的沉降。
10.根据权利要求9所述的路基沉降监测系统，其特征在于，
所述计算设备为服务器；以及
所述读取设备为移动终端，该移动终端对所述公共基准液位管的液位刻度和所述每个沉降基座上的标号、所述刻度液位管的液位刻度和所述基准液位管的液位刻度依次进行拍照发送至服务器。
11.根据权利要求10所述的路基沉降监测系统，其特征在于，所述移动终端还通过固定调节装置进行固定并所述移动终端调节至预定位置进行拍照。
12.根据权利要求9所述的路基沉降监测系统，其特征在于，其特征在于，所述公用基准液位管、所述基准液位管和所述刻度液位管内的液体为有色水或防冻液。
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