CN109084728B - 一种多维监测装置以及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多维监测装置，包括基准点装置和监测仪装置，监测仪装置包括壳体以及设置在壳体中的隔板和PCB电路主板，隔板上部的壳体内设置有卵形空腔，卵形空腔内设置有液体压力传感器，隔板包括上层板和下层板，所述壳体内壁上设置有气压偏移装置，气压偏移装置包括位槽环，下层板位于位槽环内边缘的顶部和底部设置有碟簧，且下层板和碟簧连接处的内部设置有环形的电阻感应片，其测量方法，包括如下步骤；S100、设置不沉降基准点装置的液位高度和底部高程；S200、采集监测仪中的初始卵形空腔底部高程，以及卵形空腔中的液位高度，并在单位时间采集一次卵形空腔底部高程数据和液位高度；S300、计算一次单位时间的压差式静水准沉降变化值。

Description

一种多维监测装置以及其测量方法

技术领域

本发明涉及竖向沉降领域，具体为一种多维监测装置的测量方法。

背景技术

竖向沉降位移是基坑、公路、铁路、地铁、地下工程等工程领域十分重要的安全物理量，无论是施工或工程的运营期间，沉降变形能够直接反映工程结构、地质结构的潜在安全隐患，故此，沉降监测在安全领域有着十分重要的地位。另一方面，工程或地质结构的沉降监测往往伴随着其它变形，如水平位移、倾斜位移等，在安全监测过程中，需要多种变化数据相互印证、综合判断变形的发展趋势和安全等级。

目前的表面位移监测方法主要存在以下两方面的问题：

一是传统的依靠光学测绘仪器的方法仍然普遍存在，使用光学测绘仪器具有技术成熟、精度高、测点布设灵活的优点，但同时也有依赖技术人员操作、监测频率较低、受大气环境制约等诸多缺点；

二是采用基于电子传感、自动测控、物联网技术的信息化无人值守监测系统，但普遍存在测量物理量单一、施工复杂、测量精度受环境或其它施工作业干扰大等问题，同时施工区域的环境复杂，单一参数的测量计算量精度较差，无法准确的获取地区沉降的有效参数。

发明内容

为了克服现有技术方案的不足,本发明提供一种多维监测装置的测量方法，能有效的解决背景技术提出的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种多维监测装置的测量方法，包括如下步骤；

S100、设置不沉降基准点装置的液位高度和底部高程；

S200、采集监测仪中的初始卵形空腔底部高程，以及卵形空腔中的液位高度，并在单位时间采集一次卵形空腔底部高程数据和液位高度；

S300、计算一次单位时间的压差式静水准沉降变化值。

进一步地，在S100中，基准点装置和监测仪的卵形空腔之间通过连通器原理连接，并在初始时呈等高液位，同时监测仪设置有若干个，和基准点装置之间连接形成环形通路。

进一步地，在S100中，设置基准点装置的液位高度和底部高程为h₁₀和H₁₀，每个监测仪中卵形空腔的液位高度为h₂₀、h₃₀、h₄₀、…h_i0，底部高程为H₂₀、H₃₀、H₄₀、…H_i0，则基准点装置和监测仪的卵形空腔的液面高程为：

H₁₀+h₁₀、H₂₀+h₂₀、H₃₀+h₃₀、H₄₀+h₄₀、…、H_i0+h_i0；

因基准点装置和监测仪中的卵形空腔通过连通器原理连接在一起故：

H₁₀+h₁₀＝H₂₀+h₂₀＝H₃₀+h₃₀＝H₄₀+h₄₀＝…＝H_i0+h_i0；

当某些监测仪发生沉降后，假设沉降的监测仪的卵形空腔的液面高程变化量分别为：ΔH₁、ΔH₂、ΔH₃、ΔH_i各个监测仪的卵形空腔液位高度变化为Δh₁、Δh₂、Δh₃、Δh_i，则在变化情况下液面高度沉降变化有：

(H₁₀+ΔH₁)+(h₁₀+Δh₁)＝(H₂₀+ΔH₂)+(h₂₀+Δh₂)；

(H₁₀+ΔH₁)+(h₁₀+Δh₁)＝(H₃₀+ΔH₃)+(h₃₀+Δh₃)；

(H₁₀+ΔH₁)+(h₁₀+Δh₁)＝(H_i0+ΔH_i)+(h_i0+Δh_i)；

在基准点装置为稳定点的条件下，其底部高程的变化量为零，则：

H₁₀+(h₁₀+Δh₁)＝(H₂₀+ΔH₂)+(h₂₀+Δh₂)；

H₁₀+(h₁₀+Δh₁)＝(H₃₀+ΔH₃)+(h₃₀+Δh₃)；

H₁₀+(h₁₀+Δh₁)＝(H_i0+ΔH_i)+(h_i0+Δh_i)；

经过变形得到某监测仪中卵形空腔沉降公式：

ΔH₂＝(H₁₀+h₁₀)-(H₂₀+h₂₀)+(Δh₁-Δh₂)；

ΔH₃＝(H₁₀+h₁₀)-(H₃₀+h₃₀)+(Δh₁-Δh₃)；

ΔH_i＝(H₁₀+h₁₀)-(H_i0+h_i0)+(Δh₁-Δh_i)；

带入上述过程的第一组公式中，得：

ΔH₂＝Δh₁-Δh₂；

ΔH₃＝Δh₁-Δh₃；

ΔH_i＝Δh₁-Δh_i；

其中，ΔH_i的变化量为正表示变高，故检测点沉降量为正表示上升，为负表示沉降。

进一步地，各个监测仪之间通过连通管道连接在一起，管道温度的差异将直接导致管道内部的压力变化，故在计入最终沉降时，需要计算外界环境温度对管道热膨胀影响以及补偿，在得出某一监测点的沉降变化量时，需要热膨胀变形量S_e，则：

ΔH_i＝Δh₁-Δh_i+S_e；

在进行第一单位时间的沉降变化值和第二次沉降变化值之间，温度传感器收集并监测两次计算的温度变化，故在两次温度变化量下的连通管内的压强变化为：

ΔP_i＝P_i-1-P_i-2(i≥3)；

再由压强温度变形得：

管道在单位时间温度变化下的热伸长量ΔL_i：

ΔL_i＝Lα(t_i-1-t_i-2)；

式子ΔL_i表示管道热伸长量；L表示管长；α表示管道的线性膨胀系数；t表示管道内介质温度，进一步得出：

其中E表示连通管的弹性模量；[σ_bw]表示连通管的弯曲应力；n表示监测仪装置的个数。

进一步地，其中S_e为负则表示在单位时间的温度下降，此时连通管收缩，连通管中的液体单位压强增大，同时卵形空腔中的液位上升，液位高度呈现正向误差；S_e为正表示在单位时间的温度上升，此时连通管膨胀，连通管中的液体单位压强减小，同时卵形空腔中的液位下降，液位高度呈现负向误差，在通过S_e在进行误差补偿计算中，连通管的管道铺设转角小于160°时，能够实现自然补偿，当管道铺设转角大于160°，无法实现自然补偿，故此时应忽略S_e的管道影响。

进一步地，在S200中，可将测量监测仪中的卵形空腔中液位高度和底部高程的方式，改成测量卵形空腔中的液体压强，可实现同样的测量效果，其测量的计算公式为：

一种多维监测装置，包括基准点装置和监测仪装置，所述监测仪装置包括壳体以及设置在壳体中的隔板和PCB电路主板，其特征在于：所述隔板上部的壳体内设置有卵形空腔，所述卵形空腔和隔板接触处的中间设置有液体压力传感器，所述隔板包括上层板和直径略小于上层板的下层板，相对于下层板水平位置的壳体内壁上设置有气压偏移装置，所述气压偏移装置包括位槽环，所述下层板嵌入位槽环中，所述下层板位于位槽环内边缘的顶部和底部设置有碟簧，且所述下层板和碟簧连接处的内部设置有环形的电阻感应片。

进一步地，所述卵形空腔的两侧中间设置有用于连接连通管的内接管，所述内接管上设置有液体温度传感器，所述卵形空腔的顶部中间和两端中间均设置有排气栓，所述液体压力传感器、液体温度传感器和电阻感应片均电性连接在PCB电路主板上，所述PCB电路主板上还集成有无线通讯模块。

进一步地，所述液体压力传感器底部设置有贯穿壳体的直通管，位于PCB电路主板和下层板之间的直通管上连接有L形管，所述L形管的末端贯穿上层板延伸至卵形空腔中，所述直通管和L形管连接处的内部的上部和下部分别设置有第二阀门和第三阀门，所述L形管位于上层板和下层板之间的管身中设置有第一阀门。

进一步地，所述基准点装置包括罐体以及设置在罐体内底部的驱动装置，所述驱动装置顶部设置有密封活塞，所述罐体上设置有附压管，且所述连通管的两端和附压管连接在一起，所述卵形空腔两端的连通管连接有过渡管，且所述过渡管和连通管连接处设置有单向阀，所述驱动装置的底部设置有主电路板，且所述主电路板上集成有用于连接监测仪中的无线通讯模块和对数据处理的MCU处理器。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明的监测仪装置的测量方式，能够有效和快速的完成监测点的竖向沉降，并通过对测量过程中的误差参数的考虑，并在计算结果中提供其计算方式，从而能够精准的得到竖向沉降的有效参考数据；

(2)本发明中的基准点装置和若干个监测仪装置通过连通管连接成环形通路，形成多维监测装置的监测结构，通过基准点装置进行监测基准的设定，以及监测基准的改变对监测仪装置的数据采集影响，从而对每个监测仪装置采集到的区域沉降进行误差的消除和采集参数准确度的补偿，同时通过连通器的原理，使得卵形空腔和罐体连接在一起，并由若干个卵形空腔均分罐体中的液体液位高度，避免了直接液位法和浮力法在测量沉降时导致的储液罐液体溢出和某个测量装置液体缺失的情况，避免了监测仪装置的测量失效。

附图说明

图1为本发明的多维监测装置测量方法流程框图；

图2为本发明的监测仪装置内部结构示意图；

图3为本发明的基准点装置内部结构示意图；

图4为本发明的气压偏移装置结构示意图；

图5为本发明的监测仪装置立体结构示意图。

图中标号：

1-壳体；2-隔板；3-PCB电路主板；4-卵形空腔；5-液体压力传感器；6-气压偏移装置；7-内接管；8-液体温度传感器；9-排气栓；10-直通管；11-L形管；12-第二阀门；13-第三阀门；14-第一阀门；15-基准点装置；16-监测仪装置；

201-上层板；202-下层板；

601-位环槽；602-碟簧；603-电阻感应片；

1501-罐体；1502-驱动装置；1503-密封活塞；1504-附压管；1505-过渡管；1506-主电路板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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。

实施例1：

如图1所示，本发明提供了一种多维监测装置的测量方法，包括如下步骤；

S100、设置不沉降基准点装置的液位高度和底部高程；

S200、采集监测仪中的初始卵形空腔底部高程，以及卵形空腔中的液位高度，并在单位时间采集一次卵形空腔底部高程数据和液位高度；

S300、计算一次单位时间的压差式静水准沉降变化值。

在S100中，基准点装置和监测仪的卵形空腔之间通过连通器原理连接，并在初始时呈等高液位，同时监测仪设置有若干个，和基准点装置之间连接形成环形通路。

在S100中，设置基准点装置的液位高度和底部高程为h₁₀和H₁₀，每个监测仪中卵形空腔的液位高度为h₂₀、h₃₀、h₄₀、…h_i0，底部高程为H₂₀、H₃₀、H₄₀、…H_i0，则基准点装置和监测仪的卵形空腔的液面高程为：

H₁₀+h₁₀、H₂₀+h₂₀、H₃₀+h₃₀、H₄₀+h₄₀、…、H_i0+h_i0；

因基准点装置和监测仪中的卵形空腔通过连通器原理连接在一起故：

H₁₀+h₁₀＝H₂₀+h₂₀＝H₃₀+h₃₀＝H₄₀+h₄₀＝…＝H_i0+h_i0；

当某些监测仪发生沉降后，假设沉降的监测仪的卵形空腔的液面高程变化量分别为：ΔH₁、ΔH₂、ΔH₃、ΔH_i各个监测仪的卵形空腔液位高度变化为Δh₁、Δh₂、Δh₃、Δh_i，则在变化情况下液面高度沉降变化有：

(H₁₀+ΔH₁)+(h₁₀+Δh₁)＝(H₂₀+ΔH₂)+(h₂₀+Δh₂)；

(H₁₀+ΔH₁)+(h₁₀+Δh₁)＝(H₃₀+ΔH₃)+(h₃₀+Δh₃)；

(H₁₀+ΔH₁)+(h₁₀+Δh₁)＝(H_i0+ΔH_i)+(h_i0+Δh_i)；

在基准点装置为稳定点的条件下，其底部高程的变化量为零，则：

H₁₀+(h₁₀+Δh₁)＝(H₂₀+ΔH₂)+(h₂₀+Δh₂)；

H₁₀+(h₁₀+Δh₁)＝(H₃₀+ΔH₃)+(h₃₀+Δh₃)；

H₁₀+(h₁₀+Δh₁)＝(H_i0+ΔH_i)+(h_i0+Δh_i)；

经过变形得到某监测仪中卵形空腔沉降公式：

ΔH₂＝(H₁₀+h₁₀)-(H₂₀+h₂₀)+(Δh₁-Δh₂)；

ΔH₃＝(H₁₀+h₁₀)-(H₃₀+h₃₀)+(Δh₁-Δh₃)；

ΔH_i＝(H₁₀+h₁₀)-(H_i0+h_i0)+(Δh₁-Δh_i)；

带入上述过程的第一组公式中，得：

ΔH₂＝Δh₁-Δh₂；

ΔH₃＝Δh₁-Δh₃；

ΔH_i＝Δh₁-Δh_i；

其中，ΔH_i的变化量为正表示变高，故检测点沉降量为正表示上升，为负表示沉降。

各个监测仪之间通过连通管道连接在一起，管道温度的差异将直接导致管道内部的压力变化，故在计入最终沉降时，需要计算外界环境温度对管道热膨胀影响以及补偿，在得出某一监测点的沉降变化量时，需要热膨胀变形量S_e，则：

ΔH_i＝Δh₁-Δh_i+S_e；

在进行第一单位时间的沉降变化值和第二次沉降变化值之间，温度传感器收集并监测两次计算的温度变化，故在两次温度变化量下的连通管内的压强变化为：

ΔP_i＝P_i-1-P_i-2(i≥3)；

再由压强温度变形得：

管道在单位时间温度变化下的热伸长量ΔL_i：

ΔL_i＝Lα(t_i-1-t_i-2)；

式子ΔL_i表示管道热伸长量；L表示管长；α表示管道的线性膨胀系数；t表示管道内介质温度，进一步得出：

其中E表示连通管的弹性模量；[σ_bw]表示连通管的弯曲应力；n表示监测仪装置的个数。

其中S_e为负则表示在单位时间的温度下降，此时连通管收缩，连通管中的液体单位压强增大，同时卵形空腔中的液位上升，液位高度呈现正向误差；S_e为正表示在单位时间的温度上升，此时连通管膨胀，连通管中的液体单位压强减小，同时卵形空腔中的液位下降，液位高度呈现负向误差，在通过S_e在进行误差补偿计算中，连通管的管道铺设转角小于160°时，能够实现自然补偿，当管道铺设转角大于160°，无法实现自然补偿，故此时应忽略S_e的管道影响。

在S200中，可将测量监测仪中的卵形空腔中液位高度和底部高程的方式，改成测量卵形空腔中的液体压强，可实现同样的测量效果，其测量的计算公式为：

实施例2：

如图2至图5所示，本发明还提供了一种多维监测装置，包括基准点装置15和监测仪装置16，监测仪装置16包括壳体1以及设置在壳体1中的隔板2和PCB电路主板3，隔板2上部的壳体1内设置有卵形空腔4，卵形空腔4和隔板2接触处的中间设置有液体压力传感器5。

基准点装置15包括罐体1501以及设置在罐体1501内底部的驱动装置1502，驱动装置1502顶部设置有密封活塞1503，罐体1501上设置有附压管1504，且连通管的两端和附压管1504连接在一起，卵形空腔4两端的连通管连接有过渡管1505，且过渡管1505和连通管连接处设置有单向阀，驱动装置1502的底部设置有主电路板1506，且主电路板1506上集成有用于连接监测仪中的无线通讯模块和对数据处理的MCU处理器。

监测仪装置16中的卵形空腔4和基准点装置15连接，并且基准点装置15中的罐体1501和卵形空腔4通过连通器的原理连接在一起，并通过液体压力传感器5的数据采集，利用液体压力和液体容积的关系反算出液面高度，或者直接有液体压力传感器5的检测数据，计算出卵形空腔中内部压强，实现两种方式获取卵形空腔4中静压水准，从而更直观和准确的体现区域内的竖向沉降参数，同时，利用液体压力和液体容积反算处液位高度的变化得出的沉降数据和液体压力传感器5得出的沉降计算数据可相互检验，提高监测数据的可信度。

本发明中的监测仪装置16在测量时，可随时进行静力水准系统的自检和液体压力的自校准，基准点装置15中的驱动装置1502能够上下移动，驱动罐体1501中的液体压力反生变化，继而通过连通管将压力传导至每个监测仪装置16的卵形空腔4中，当基准点改变自身液体压力时，系统内个节点液体压力均会产生同步的变化，若此过程中液体压力传感器5的检测数据不发生变化，或者发生异常的数据跳跃，则可判断某个监测仪装置16发生故障，此时，基准点装置15中的主电路板1506上的MCU处理器将电信号传递至监测仪装置16的PCB电路主板3上，通过PCB电路主板3上集成的独立单片机控制过渡管1505上的电磁阀门关断，使得液体中的压力绕过发生故障的监测仪装置16，避免了一个监测点故障，需要检修整个多维监测装置的现象。

隔板2包括上层板201和直径略小于上层板201的下层板202，相对于下层板202水平位置的壳体1内壁上设置有气压偏移装置6，气压偏移装置6包括位槽环601，下层板202嵌入位槽环601中，下层板202位于位槽环601内边缘的顶部和底部设置有碟簧602，且下层板202和碟簧602连接处的内部设置有环形的电阻感应片603。

本发明中的隔板2设置成上层板201和下层板202的双层结构，并使得下层板202和壳体1的内壁不接触连接，在外界大气压的作用下，气压偏移装置6将实时的检测大气压力的数据，减少大气压对液体压力传感器5的影响，当监测仪装置16内部的大气压发生变化时，下层板202将在位槽环601产生位移变化，同时，在监测仪装置16的安装环境产生剧烈的震动时，下层板202将会发生异常的位移，并且电阻感应片603将检测异常的压力数据，并将压力数据传递至PCB电路主板3上的处理器，进一步的消除工作环境对卵形空腔4中的液体压力传感器5的检测数据影响。

本发明中的基准点装置15和若干个监测仪装置16通过连通管连接成环形通路，形成多维监测装置的监测结构，通过基准点装置15进行监测基准的设定，以及监测基准的改变对监测仪装置16的数据采集影响，从而对每个监测仪装置16采集到的区域沉降进行误差的消除和采集参数准确度的补偿，同时通过连通器的原理，使得卵形空腔4和罐体1501连接在一起，并由若干个卵形空腔4均分罐体1501中的液体液位高度，避免了直接液位法和浮力法在测量沉降时导致的储液罐液体溢出和某个测量装置液体缺失的情况，避免了监测仪装置16的测量失效。

所述液体压力传感器5底部设置有贯穿壳体的直通管10，位于PCB电路主板3和下层板202之间的直通管10上连接有L形管11，所述L形管11的末端贯穿上层板201延伸至卵形空腔4中，所述直通管10和L形管11连接处的内部的上部和下部分别设置有第二阀门12和第三阀门13，所述L形管11位于上层板201和下层板202之间的管身中设置有第一阀门14。

本发明中的液体压力传感器5是通过测量上表面和下表面的压力差来测量液体压力的，同时，在正常工作时，第二阀门12打开，与大气通路，第一阀门14和第三阀门13闭合，此时液体压力传感器5测量到的数据即为液体压力，需要校准时，第二阀门12和第三阀门13闭合，打开第一阀门14，使得液体压力传感器5的上表面和下表面通路，此时液体压力传感器5测量的压力值应为0，若不为零则说明液体压力传感器5存在测量误差，并将误差数据检测存储至PCB电路主板3上集成的存储单元，后关闭阀门14，打开阀门13将通过阀门14的流体释放到监测仪之外，后将第三阀门13关闭恢复至初始状态。

进一步说明的是，本发明中的驱动装置实质为丝杠传动组件，且还可以是液压传动组件，进行罐体内部的流体进行上下移动，从而改变基准点装置的内部的监测压力。

补充说明的是，本发明中的排气栓可在监测仪装置内部液位高度出现明显异常时，由人工手动排出内部的过盈气体，从而保证监测仪装置内部气压的稳定。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (8)

1.一种多维监测装置，其特征在于：包括基准点装置(15)和监测仪装置(16)，所述监测仪装置(16)包括壳体(1)以及设置在壳体(1)中的隔板(2)和PCB电路主板(3)，其特征在于：所述隔板(2)上部的壳体(1)内设置有卵形空腔(4)，所述卵形空腔(4)和隔板(2)接触处的中间设置有液体压力传感器(5)，所述隔板(2)包括上层板(201)和直径略小于上层板(201)的下层板(202)，相对于下层板(202)水平位置的壳体(1)内壁上设置有气压偏移装置(6)，所述气压偏移装置(6)包括位槽环(601)，所述下层板(202)嵌入位槽环(601)中，所述下层板(202)位于位槽环(601)内边缘的顶部和底部设置有碟簧(602)，且所述下层板(202)和碟簧(602)连接处的内部设置有环形的电阻感应片(603)；

所述多维监测装置的测量方法，其特征在于：包括如下步骤；

S100、设置不沉降基准点装置的液位高度和底部高程；

S200、采集监测仪中的初始卵形空腔底部高程，以及卵形空腔中的液位高度，并在单位时间采集一次卵形空腔底部高程数据和液位高度；

S300、计算一次单位时间的压差式静水准沉降变化值；

在S100中，基准点装置和监测仪的卵形空腔之间通过连通器原理连接，并在初始时呈等高液位，同时监测仪设置有若干个，和基准点装置之间连接形成环形通路。

2.根据权利要求1所述的一种多维监测装置，其特征在于：在S100中，设置基准点装置的液位高度和底部高程为h₁₀和H₁₀，每个监测仪中卵形空腔的液位高度为h₂₀、h₃₀、h₄₀、…h_i0，底部高程为H₂₀、H₃₀、H₄₀、…H_i0，则基准点装置和监测仪的卵形空腔的液面高程为：

H₁₀+h₁₀、H₂₀+h₂₀、H₃₀+h₃₀、H₄₀+h₄₀、…、H_i0+h_i0；

因基准点装置和监测仪中的卵形空腔通过连通器原理连接在一起故第一组公式为：

H₁₀+h₁₀＝H₂₀+h₂₀＝H₃₀+h₃₀＝H₄₀+h₄₀＝…＝H_i0+h_i0；

当某些监测仪发生沉降后，假设沉降的监测仪的卵形空腔的高程变化量分别为：ΔH₁、ΔH₂、ΔH₃、ΔH_i各个监测仪的卵形空腔液位高度变化为Δh₁、Δh₂、Δh₃、Δh_i，则在变化情况下液面高度沉降变化有：

(H₁₀+ΔH₁)+(h₁₀+Δh₁)＝(H₂₀+ΔH₂)+(h₂₀+Δh₂)；

(H₁₀+ΔH₁)+(h₁₀+Δh₁)＝(H₃₀+ΔH₃)+(h₃₀+Δh₃)；

(H₁₀+ΔH₁)+(h₁₀+Δh₁)＝(H_i0+ΔH_i)+(h_i0+Δh_i)；

在基准点装置为稳定点的条件下，其底部高程的变化量为零，则：

H₁₀+(h₁₀+Δh₁)＝(H₂₀+ΔH₂)+(h₂₀+Δh₂)；

H₁₀+(h₁₀+Δh₁)＝(H₃₀+ΔH₃)+(h₃₀+Δh₃)；

H₁₀+(h₁₀+Δh₁)＝(H_i0+ΔH_i)+(h_i0+Δh_i)；

经过变形得到某监测仪中卵形空腔沉降公式：

ΔH₂＝(H₁₀+h₁₀)-(H₂₀+h₂₀)+(Δh₁-Δh₂)；

ΔH₃＝(H₁₀+h₁₀)-(H₃₀+h₃₀)+(Δh₁-Δh₃)；

ΔH_i＝(H₁₀+h₁₀)-(H_i0+h_i0)+(Δh₁-Δh_i)；

带入上述过程的第一组公式中，得：

ΔH₂＝Δh₁-Δh₂；

ΔH₃＝Δh₁-Δh₃；

ΔH_i＝Δh₁-Δh_i；

其中，ΔH_i的变化量为正表示变高，故检测点沉降量为正表示上升，为负表示沉降。

3.根据权利要求1所述的一种多维监测装置，其特征在于：各个监测仪之间通过连通管道连接在一起，管道温度的差异将直接导致管道内部的压力变化，故在计入最终沉降时，需要计算外界环境温度对管道热膨胀影响以及补偿，在得出某一监测点的沉降变化量时，需要热膨胀变形量S_e，则：

ΔH_i＝Δh₁-Δh_i+S_e；

在进行第一单位时间的沉降变化值和第二次沉降变化值之间，温度传感器收集并监测两次计算的温度变化，故在两次温度变化量下的连通管内的压强变化为：

ΔP_i＝P_i-1-P_i-2(i≥3)；

再由压强温度变形得：

管道在单位时间温度变化下的热伸长量ΔL_i：

ΔL_i＝Lα(t_i-1-t_i-2)；

式子ΔL_i表示管道热伸长量；L表示管长；α表示管道的线性膨胀系数；t表示管道内介质温度，

进一步得出：

其中E表示连通管的弹性模量；[σ_bw]表示连通管的弯曲应力；n表示监测仪装置的个数。

4.根据权利要求3所述的一种多维监测装置，其特征在于：其中S_e为负则表示在单位时间的温度下降，此时连通管收缩，连通管中的液体单位压强增大，同时卵形空腔中的液位上升，液位高度呈现正向误差；S_e为正表示在单位时间的温度上升，此时连通管膨胀，连通管中的液体单位压强减小，同时卵形空腔中的液位下降，液位高度呈现负向误差，在通过S_e在进行误差补偿计算中，连通管的管道铺设转角小于160°时，能够实现自然补偿，当管道铺设转角大于160°，无法实现自然补偿，故此时应忽略S_e的管道影响。

5.根据权利要求1所述的一种多维监测装置，其特征在于：在S200中，可将测量监测仪中的卵形空腔中液位高度和底部高程的方式，改成测量卵形空腔中的液体压强，可实现同样的测量效果，其测量的计算公式为：

6.根据权利要求1所述的一种多维监测装置，其特征在于：所述卵形空腔(4)的两侧中间设置有用于连接连通管的内接管(7)，所述内接管(7)上设置有液体温度传感器(8)，所述卵形空腔(4)的顶部中间和两端中间均设置有排气栓(9)，所述液体压力传感器(5)、液体温度传感器(8)和电阻感应片(603)均电性连接在PCB电路主板(3)上，所述PCB电路主板(3)上还集成有无线通讯模块。

7.根据权利要求6所述的一种多维监测装置，其特征在于：所述液体压力传感器(5)底部设置有贯穿壳体的直通管(10)，位于PCB电路主板(3)和下层板(202)之间的直通管(10)上连接有L形管(11)，所述L形管(11)的末端贯穿上层板(201)延伸至卵形空腔(4)中，所述直通管(10)和L形管(11)连接处的内部的上部和下部分别设置有第二阀门(12)和第三阀门(13)，所述L形管(11)位于上层板(201)和下层板(202)之间的管身中设置有第一阀门(14)。

8.根据权利要求6所述的一种多维监测装置，其特征在于：所述基准点装置(15)包括罐体(1501)以及设置在罐体(1501)内底部的驱动装置(1502)，所述驱动装置(1502)顶部设置有密封活塞(1503)，所述罐体(1501)上设置有附压管(1504)，且所述连通管的两端和附压管(1504)连接在一起，所述卵形空腔(4)两端的连通管连接有过渡管(1505)，且所述过渡管(1505)和连通管连接处设置有单向阀，所述驱动装置(1502)的底部设置有主电路板(1506)，且所述主电路板(1506)上集成有用于连接监测仪中的无线通讯模块和对数据处理的MCU处理器。

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