CN109900244A - 一种静力水准仪大量程多级串联系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种静力水准仪大量程多级串联系统，包括不同高程的两套以上的静力水准仪测量系统，每套静力水准仪测量系统至少包括一个静力水准仪和一个水箱，所有的静力水准仪信号通过通讯线路上传至采集仪，用于监测地质沉降量；以及多级串联装置，设于两套静力水准仪测量系统的交接处，用于测量上段静力水准仪测量系统的沉降量，传递高程测量基准点。通过设置多级串联装置串联多个静力水准仪测量系统，测量上段静力水准仪测量系统的沉降变化，在下段静力水准仪测量系统中取高程计算时，加上上述沉降变化量做补偿计算，即可修正下段基准点由于沉降变化所造成的误差，从而增加了静力水准仪测量系统的量程范围，又不过多损失精度。
Description
技术领域
本发明涉及地质沉降测量技术领域，更具体地说，涉及一种静力水准仪大量程多级串联系统。
背景技术
由于工程建设的发展需要，很多场合下需对工程地基、建筑物、路面等结构监测其沉降量，常用的技术手段有GNSS静态后处理、静力水准仪等，其中静力水准仪在测量沉降时，具有精度高、设备成本经济性较好等优点，在工程领域被广泛使用。但传统的静力水准仪虽然精度高，可达到亚毫米以上精度，但受其工作原理与施工条件限制，只能在一定量程下工作，超出量程后，必须另建设一套水箱、水管、静力水准系统，常见的静力水准仪量程为2m，换言之，水箱中液面高度与整个监测管线上最低位置的静力水准仪高差必须小于2m。在实际工程环境中，地质条件复杂多变，要想寻找到一处地基稳定的位置安装水箱与基准点并非易事，另外，地形的高低起伏变化，也大大限制了静力水准仪的使用范围。
由于受现有元器件的参数限制，如常见的压力传感器精度为千分之一，依赖量程增加的方法，必然导致精度下降，所以仅单纯依赖增加设备量程并不能满足使用需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种静力水准仪大量程多级串联系统，能解决量程范围，又不过多损失精度，以解决静力水准仪在工程使用中，量程与精度之间的矛盾。
本发明的技术解决方案是：本发明提供一种静力水准仪大量程多级串联系统，包括不同高程的两套以上的静力水准仪测量系统，每套静力水准仪测量系统至少包括一个静力水准仪和一个水箱，所有的静力水准仪信号通过通讯线路上传至采集仪，用于监测地质沉降量；
以及多级串联装置，设于两套静力水准仪测量系统的交接处，用于测量上段静力水准仪测量系统的沉降量，将沉降量作为下段静力水准仪测量系统高程计算时的补偿，传递高程测量基准点。
进一步的，所述多级串联装置为刚性物体，至少固定有所串联的两套静力水准仪测量系统每一套中的一个静力水准仪，同步进行沉降。
进一步的，所述多级串联装置为测距装置，用于测量上段静力水准仪与下段静力水准仪之间的高程差。
进一步的，所述测距装置为激光测量装置、拉绳位移传感器、视频识别距离装置或电子尺。
实施本发明的静力水准仪大量程多级串联系统，具有以下有益效果：通过设置多级串联装置串联多个静力水准仪测量系统，测量上段静力水准仪测量系统的沉降变化，在下段静力水准仪测量系统中取高程计算时，加上上述沉降变化量做补偿计算，即可修正下段基准点由于沉降变化所造成的误差，从而解决单一静力水准仪测量系统量程过小，不适用于大范围、高差大的场地的现状，增加了静力水准仪测量系统的量程范围，又不过多损失精度。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1为本发明静力水准仪大量程多级串联系统的示意图。
具体实施方式
图1示出本发明静力水准仪大量程多级串联系统的第一个优选实施例，其包括不同高程的两套以上的静力水准仪测量系统，每套静力水准仪测量系统至少包括一个静力水准仪和一个水箱，所有的静力水准仪信号通过通讯线路上传至采集仪20，用于监测地质沉降量；以及多级串联装置，设于两套静力水准仪测量系统的交接处，用于测量上段静力水准仪测量系统的沉降量，将沉降量作为下段静力水准仪测量系统高程计算时的补偿，传递高程测量基准点。静力水准仪测量系统是测量高差及其变化的精密仪器，适用于测量多点的相对沉降，主要用于大型储罐、大坝、核电站、高层建筑、基坑、隧道、桥梁、地铁等垂直位移和倾斜的监测。静力水准仪测量系统的工作原理为，在静力水准仪的系统中，所有各测点的垂直位移均是相对于其中的一点(又叫基准点)变化，该点的垂直位移是相对恒定的或者是可用其它方式准确确定，以便能精确计算出静力水准仪系统各测点的沉降变化量。静力水准系统一般安装在被测物体等高的测墩上或被测物体墙壁等高线上，通常采用一体化模块化自动测量单元采集数据，通过有线或无线通讯与计算机连接，从而实现自动化观测。但是目前存在的问题如背景技术中所说，使用时受地形变化影响和量程的限制，单纯的增加量程又会降低精度，因此本发明使用多级串联装置10设在两套静力水准仪测量系统的连接处，从而将不同高程的多套静力水准仪测量系统连接作为一个系统来测量，测出上段静力水准仪与下段静力水准仪测量系统的水箱、下段静力水准仪之间的高程差，在下段静力水准仪测量系统中的基准点静力水准仪在取高程计算时，加上该高程差做补偿计算，即可修正下段水箱与基准点由于沉降变化所造成的误差，不受基准点地形的变化影响，同时也增加了量程，也未过多损失精度，从而解决静力水准仪使用过程中存在的问题。
本发明中的多级串联装置10可以为刚性物体，将上一段静力水准仪测量系统30中的至少一个上段静力水准仪301、下一段静力水准仪测量系统31的至少一个下段静力水准仪311固定为一体，两者同步沉降。多级串联装置10为刚性物体(如钢柱、水泥柱等)时，其自身不会变形(拉伸或收缩)，将上段静力水准仪301、下段静力水准仪311固定在多级串联装置10内，当多级串联装置10发生沉降变化时，由于自身为一完整刚性体，上段静力水准仪301、下段静力水准仪测量系统31的下段静力水准仪311可认为是同步运动，两者之间的相对距离不会变化，即可以认为上段静力水准仪301所读取的沉降量变化代表了下段静力水准仪311的沉降量变化H0，那么，在下一段静力水准仪测量系统31中的基准点和下段静力水准仪311在取高程计算时，加上H0做补偿计算，即可修正由于本段水箱与基准点由于沉降变化所造成的误差，从而解决单一静力水准仪测量系统量程过小，不适用于大范围、高差大的场地的现状，同时也不损失精度。
除了用刚性物体作为多级串联装置，本发明的多级串联装置还可以是测距装置，例如激光测量装置、拉绳位移传感器、视频识别距离装置、电子尺或其它类似位移距离测量设备，用于测量上段静力水准仪与下段静力水准仪之间的高程差，做补偿计算，同样可以实现传递高程测量基准点的作用。
在实际工程应用中，多级串联装置10的设置位置，即两段静力水准仪测量系统交接处，应尽量选取地基稳定、沉降量较小的区域，尽量减少沉降变化量，另外，与多级串联装置10固定为一体的的上段静力水准仪301和下段静力水准仪311应选用精度更高的型号，以减少传递高程测量基准点的系统误差。
使用本发明的静力水准仪大量程多级串联系统，通过设置多级串联装置串联多个静力水准仪测量系统，测量上一段静力水准仪测量系统的沉降变化，在下一段静力水准仪测量系统中取高程计算时，加上上述沉降变化量做补偿计算，即可修正下段基准点由于沉降变化所造成的误差，从而解决单一静力水准仪测量系统量程过小，不适用于大范围、高差大的场地的现状，增加了静力水准仪测量系统的量程范围，又不过多损失精度。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上可以作出许多变化，只要这些变化未脱离本发明的构思，均属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种静力水准仪大量程多级串联系统，其特征在于，包括不同高程的两套以上的静力水准仪测量系统，每套静力水准仪测量系统至少包括一个静力水准仪和一个水箱，所有的静力水准仪信号通过通讯线路上传至采集仪，用于监测地质沉降量；
以及多级串联装置，设于两套静力水准仪测量系统的交接处，用于测量上段静力水准仪测量系统的沉降量，将沉降量作为下段静力水准仪测量系统高程计算时的补偿，传递高程测量基准点。
2.根据权利要求1所述的静力水准仪大量程多级串联系统，其特征在于，所述多级串联装置为刚性物体，至少固定有所串联的两套静力水准仪测量系统每一套中的一个静力水准仪，同步进行沉降。
3.根据权利要求1所述的静力水准仪大量程多级串联系统，其特征在于，所述多级串联装置为测距装置，用于测量上段静力水准仪与下段静力水准仪之间的高程差。
4.根据权利要求3所述的静力水准仪大量程多级串联系统，其特征在于，所述测距装置为激光测量装置、拉绳位移传感器、视频识别距离装置或电子尺。
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