CN110793481A - 传感器受初始安装倾角影响的数据自动校正系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种传感器受初始安装倾角影响的数据自动校正系统及方法。该系统主要包括传感器和微处理器，在初值校正阶段时，传感器用于采集传感器的感应部位相对于基坑或边坡边线垂直方向的初始安装倾角数据，并将数据发送至微处理器中进行计算，得到初始安装位移量；在数据监测阶段时，传感器用于采集任意一测量点的偏转角度数据，并将数据发送至微处理器中进行计算，得到任意一测量点的位移量，并根据初始安装位移量与任意一测量点的位移量，计算得到任意一测量点的校正后的真实位移量。本发明的优点是使监测到的所有数据均能够有效的反映真实值，为监测领域内数据的形位监测提供了可靠保障。

Description

传感器受初始安装倾角影响的数据自动校正系统及方法

技术领域

本发明涉及深部位移监测数据处理的技术领域，尤其是涉及一种传感器受初始安装倾角影响的数据自动校正系统及方法。

背景技术

目前，在监测领域对于深部位移的监测，均需采用十字形卡槽将传感器固定，再将其敷设在所要监测的点位所对应的地层。此情况下，安装传感器时需要将传感器的感应部位与基坑或边坡边线垂直，这样才能确保监测数据的精准性。该工况下的深部位移的监测，传感器1的安装可以参考图1。

但是，在实际工程中敷设在地表以下的传感器，参考图2，由于土体的侧向挤压和扰动以及十字形卡槽管本身就具有一定的柔性，从而导致安装时传感器1的感应部位始终与基坑或边坡边线垂直方向存在着一定的夹角γ，使得所监测到的数据始终与实际数据存在着一定的误差，不能确保监测数据的精准性。

发明内容

本发明的目的是提供一种传感器受初始安装倾角影响的数据自动校正系统及方法，能够解决传感器在安装时，与基坑或边坡边线垂直方向存在着一定的夹角，使得所监测到的数据始终与实际数据存在着一定的误差，不能确保监测数据的精准性的问题，使监测到的所有数据均能够有效的反映真实值，为监测领域内数据的形位监测提供了可靠保障。

本发明的上述发明目的之一是通过以下技术方案得以实现的：一种传感器受初始安装倾角影响的数据自动校正系统，包括：

传感器，其用于在初值校正阶段，采集在初始安装时，传感器的感应部位相对于基坑或边坡边线垂直方向的初始安装倾角数据，以及用于在数据监测阶段，采集任意一测量点的传感器的感应部位相对于基坑或边坡边线垂直方向的偏转角数据；

微处理器，其用于在初值校正阶段时，对传感器发送来的初始安装倾角数据进行计算，得到初始安装位移量，以及用于在数据监测阶段时，对传感器发送来的偏转角数据进行计算，得到任意一测量点的位移量；

并根据在初值校正阶段得到的初始安装位移量与在数据监测阶段得到的任意一测量点的位移量，可以计算得到任意一测量点的校正后的真实位移量。

本发明进一步设置为：所述微处理器包括：

第一计算单元，其用于在初值校正阶段时，对传感器发送来的初始安装倾角数据进行计算，得到初始安装位移量；

第二计算单元，其用于在数据监测阶段时，对传感器发送来的偏转角数据进行计算，得到任意一测量点的位移量；

计算确定单元，其用于根据在初值校正阶段得到的初始安装位移量与在数据监测阶段得到的任意一测量点的位移量，可以计算得到任意一测量点的校正后的真实位移量。

本发明进一步设置为：初始安装位移量和任意一测量点的位移量的计算基于公式：

S＝H×sin(β-α)/cosβ；其中，H＝PVC管底部不动点至第N个测点处的垂直高度，即H＝基准点深度-该测点深度，S代表位移量大小，α代表固定测斜仪安装时传感器的感应部位默认为与边坡或基坑边线垂直，β代表初始校正阶段，即系统正式投入监测前测量的初始安装倾角。

本发明进一步设置为：传感器包括感应器、信号调理模块、A/D转换模块，以及传感器微处理器，所述感应器耦接所述信号调理模块，信号调理模块耦接A/D转换模块，A/D转换模块耦接传感器微处理器，传感器微处理器与微处理器建立数据通讯。

本发明进一步设置，该系统还包括：

数据存储模块，其耦接于微处理器，用于存储监测数据；

液晶显示模块以及按键模块，用于对监测数据进行观测。

本发明的上述发明目的之二是通过以下技术方案得以实现的：一种传感器受初始安装倾角影响的数据自动校正方法，该方法包括：

在初值校正阶段，通过传感器采集在初始安装时，传感器的感应部位相对于基坑或边坡边线垂直方向的初始安装倾角数据；

通过微处理器对传感器发送来的初始安装倾角数据进行计算，得到初始安装位移量；

在数据监测阶段，通过传感器采集任意一测量点的传感器的感应部位相对于基坑或边坡边线垂直方向的偏转角数据；

通过微处理器对传感器发送来的偏转角数据进行计算，得到任意一测量点的位移量；

根据在初值校正阶段得到的初始安装位移量与在数据监测阶段得到的任意一测量点的位移量，可以计算得到任意一测量点的校正后的真实位移量。

本发明进一步设置为：初始安装位移量和任意一测量点的位移量的计算基于公式：

S＝H×sin(β-α)/cosβ；其中，H＝PVC管底部不动点至第N个测点处的垂直高度，即H＝基准点深度-该测点深度，S代表位移量大小，α代表固定测斜仪安装时传感器的感应部位默认为与边坡或基坑边线垂直，β代表初始校正阶段，即系统正式投入监测前测量的初始安装倾角。

综上所述，本发明的有益技术效果为：

本发明通过对传统的监测数据处理系统进行改进，在系统内增加数据的纠偏(夹角)计算(使初始安装时实际存在的角度变化均参与计算)，使监测到的所有数据均能够有效的反映真实值，为监测领域内数据的形位监测提供可靠保障；有效地解决传感器在安装时，与基坑或边坡边线垂直方向存在着一定的夹角，使得所监测到的数据始终与实际数据存在着一定的误差，不能确保监测数据的精准性的问题。

附图说明

图1是表现深部位移监测在工况下的传感器的安装示意图。

图2是表现本发明的传感器在初始安装时，其感应部位始终与基坑或边坡边线垂直方向存在着一定的夹角γ的原理示意图。

图3是本发明的一种传感器受初始安装倾角影响的数据自动校正系统的结构示意图。

图4是本发明的一种传感器受初始安装倾角影响的数据自动校正系统中的微处理器的结构示意图。

图5A是本发明的传感器的位移量计算简图。

图5B是本发明的传感器的初始安装倾角参与计算转化为位移量计算简图。

图6是本发明的一种传感器受初始安装倾角影响的数据自动校正系统的校正流程示意图。

图7是本发明的一种传感器受初始安装倾角影响的数据自动校正方法的方法流程示意图。

附图标记：1、传感器；10、感应器；12、信号调理模块；14、A/D转换模块；16、传感器微处理器；2、地上仪器主机；20、微处理器；202、第一计算单元；204、第二计算单元；206、计算确定单元；22、数据存储模块；24、液晶显示模块；26、按键模块。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明公开了一种传感器受初始安装倾角影响的数据自动校正系统，参考图3，主要包括传感器1和微处理器20。

其中，传感器1，其用于在初值校正阶段，采集在初始安装时，传感器1的感应部位相对于基坑或边坡边线垂直方向的初始安装倾角数据，以及用于在数据监测阶段，采集任意一测量点的传感器1的感应部位相对于基坑或边坡边线垂直方向的偏转角数据。

微处理器20，其用于在初值校正阶段时，对传感器1发送来的初始安装倾角数据进行计算，得到初始安装位移量，以及用于在数据监测阶段时，对传感器1发送来的偏转角数据进行计算，得到任意一测量点的位移量；根据在初值校正阶段得到的初始安装位移量与在数据监测阶段得到的任意一测量点的位移量，可以计算得到任意一测量点的校正后的真实位移量。

初值校正阶段是指系统还未正式投入监测前，此时由于土体的扰动、侧向挤压、动荷载等作用引起传感器1在安装时存在初始安装倾角，影响后续的数据监测中数据的精准性，因此，需要在这一阶段计算初始安装倾角引起的初始安装位移量。数据监测阶段是指，系统正式投入监测，对任意一测量点的位移变化量进行测量，并对测量数据进行数据监测。

传感器1包括感应器10、信号调理模块12、A/D转换模块14，以及传感器微处理器16，感应器10耦接信号调理模块12，信号调理模块12耦接A/D转换模块14，A/D转换模块14耦接传感器微处理器16，传感器微处理器16与微处理器20建立数据通讯。感应器10用于感应传感器1的感应部位相对于基坑或边坡边线垂直方向的初始安装倾角，并经过信号调理、A/D转换后以数字信号的方式发送至传感器微处理器16。

微处理器20设置于地上仪器主机2中，微处理器20与传感器微处理器16之间通过串口总线进行连接通讯，传感器微处理器16将采集到的数据传送至微处理器20中进行计算。

当然，传感器1与微处理器20之间也可以进行无线通讯，实现数据的无线传输。

参考图4，更进一步地，微处理器20可以包括：

第一计算单元202，其用于对初值校正阶段时，传感器1发送来的初始安装倾角数据进行计算，得到初始安装位移量；

第二计算单元204，其用于对数据监测时，传感器1发送来的偏转角数据进行计算，得到任意一测量点的位移量；

计算确定单元206，其用于根据在初值校正阶段得到的初始安装位移量与在数据监测阶段得到的任意一测量点的位移量，可以计算得到任意一测量点的校正后的真实位移量。

具体的，可以参考图5A和图5B，初始安装位移量的计算可以基于公式：

S＝H×sin(β-α)/cosβ，其中，H＝PVC管底部不动点至第N个测点处的垂直高度，即H＝基准点深度-该测点深度，S代表位移量大小，α代表固定测斜仪安装时传感器1的感应部位默认为与边坡或基坑边线垂直，β代表初始校正阶段，即系统正式投入监测前测量的初始安装倾角。

当然，在系统正式投入监测后，其任意一测量点的位移量也可采用上述公式进行计算，在此不过多赘述。

在进行实际计算时，在初值校正阶段，得到初始安装位移量为S1＝+0.4mm，在数据监测阶段得到某一测量点的位移量为S2＝+2mm,则该测量点的真实位移量S＝S1-S2＝+1.6mm。

本系统软件内监测数据纠偏(夹角)程序语言的编制，可以采用传统的编辑语言，比如：C语言、VB或fish语言等。在实际操作下，可以在现有传统的监测数据处理系统基础上进行改进，添加初值校正程序，在系统正式投入监测之前，首先运行初值校正程序，然后系统正式投入监测。

采用本系统校正的示例性的流程可参考图6。首先，检测是否存在初始安装倾角β，若存在，将初始安装倾角数据发送至微处理器20；微处理器20内部基于公式S＝H×sin(β-α)/cosβ计算得到初始安装位移量S1；然后正式投入监测，检测任意一测量点的偏转角β，基于公式S＝H×sin(β-α)/cosβ计算得到任意一测量点的位移量S2；之后，通过差值计算得到该测量点的真实位移量，即S＝S2-S1，其余的测量点的数据计算与上述计算方式相同。

通过本发明实施例的系统，可以有效解决传感器1在安装时，与基坑或边坡边线垂直方向存在着一定的夹角，使得所监测到的数据始终与实际数据存在着一定的误差，不能确保监测数据的精准性的问题，由此监测到的所有数据均能够有效的反映真实值，为监测领域内数据的形位监测提供可靠保障。

更进一步地，系统还包括：

数据存储模块22，其耦接于微处理器20，用于存储监测数据；

液晶显示模块24，其用于对监测数据进行显示；以及

按键模块26，其用于输入控制指令，用于对监测数据进行查询以及控制传感器1的数据采集。

参考图7，另外，本发明还公开了一种传感器受初始安装倾角影响的数据自动校正方法，该方法包括以下步骤：

S10、在初值校正阶段，通过传感器采集在初始安装时，传感器的感应部位相对于基坑或边坡边线垂直方向的初始安装倾角数据；

S12、通过微处理器对传感器发送来的初始安装倾角数据进行计算，得到初始安装位移量；

S14、在数据监测阶段，通过传感器采集任意一测量点传感器的感应部位相对于基坑或边坡边线垂直方向的偏转角数据；

S16、通过微处理器对传感器发送来的偏转角数据进行计算，得到任意一测量点的位移量；

S18、根据在初值校正阶段得到的初始安装位移量与在数据监测阶段得到的任意一测量点的位移量，可以计算得到任意一测量点的校正后的真实位移量。

在步骤S12和步骤S16中，初始安装位移量以及任意一测量点的位移量的计算均可基于公式：

S＝H×sin(β-α)/cosβ；其中，H＝PVC管底部不动点至第N个测点处的垂直高度，即H＝基准点深度-该测点深度，S代表位移量大小，α代表固定测斜仪安装时传感器的感应部位默认为与边坡或基坑边线垂直，β代表初始校正阶段，即系统正式投入监测前测量的偏转角。

本实施例的方法能够从系统的数据处理软件入手，能够有效的实现数据的纠偏，操作实施简单、方便，有效解决传感器感应部位始终与基坑或边坡边线垂直方向存在着一定夹角，使得所监测到的数据始终与实际数据存在一定误差的问题，从而确保了监测数据的精准性。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种传感器受初始安装倾角影响的数据自动校正系统，其特征在于，包括：

传感器，其用于在初值校正阶段，采集在初始安装时，传感器的感应部位相对于基坑或边坡边线垂直方向的初始安装倾角数据，以及用于在数据监测阶段，采集任意一测量点的传感器的感应部位相对于基坑或边坡边线垂直方向的偏转角数据；

微处理器，其用于在初值校正阶段时，对传感器发送来的初始安装倾角数据进行计算，得到初始安装位移量，以及用于在数据监测阶段时，对传感器发送来的偏转角数据进行计算，得到任意一测量点的位移量；

并根据在初值校正阶段得到的初始安装位移量与在数据监测阶段得到的任意一测量点的位移量，计算得到任意一测量点的校正后的真实位移量。

2.根据权利要求1所述的传感器受初始安装倾角影响的数据自动校正系统，其特征在于，所述微处理器包括：

第一计算单元，其用于在初值校正阶段时，对传感器发送来的初始安装倾角数据进行计算，得到初始安装位移量；

第二计算单元，其用于在数据监测阶段时，对传感器发送来的偏转角数据进行计算，得到任意一测量点的位移量；

计算确定单元，其用于根据在初值校正阶段得到的初始安装位移量与在数据监测阶段得到的任意一测量点的位移量，可以计算得到任意一测量点的校正后的真实位移量。

3.根据权利要求1或2所述的传感器受初始安装倾角影响的数据自动校正系统，其特征在于，初始安装位移量和任意一测量点的位移量的计算基于公式：

S＝H×sin(β-α)/cosβ；其中，H＝PVC管底部不动点至第N个测点处的垂直高度，即H＝基准点深度-该测点深度，S代表位移量大小，α代表固定测斜仪安装时传感器的感应部位默认为与边坡或基坑边线垂直，β代表初始校正阶段，即系统正式投入监测前测量的初始安装倾角。

4.根据权利要求1所述的传感器受初始安装倾角影响的数据自动校正系统，其特征在于，传感器包括感应器、信号调理模块、A/D转换模块，以及传感器微处理器，所述感应器耦接所述信号调理模块，信号调理模块耦接A/D转换模块，A/D转换模块耦接传感器微处理器，传感器微处理器与微处理器建立数据通讯。

5.根据权利要求1所述的传感器受初始安装倾角影响的数据自动校正系统，其特征在于，该系统还包括：

数据存储模块，其耦接于微处理器，用于存储监测数据；

液晶显示模块以及按键模块，用于对监测数据进行观测。

6.一种传感器受初始安装倾角影响的数据自动校正方法，其特征在于，该方法包括：

在初值校正阶段，通过传感器采集在初始安装时，传感器的感应部位相对于基坑或边坡边线垂直方向的初始安装倾角数据；

通过微处理器对传感器发送来的初始安装倾角数据进行计算，得到初始安装位移量；

在数据监测阶段，通过传感器采集任意一测量点的传感器的感应部位相对于基坑或边坡边线垂直方向的偏转角数据；

通过微处理器对传感器发送来的偏转角数据进行计算，得到任意一测量点的位移量；

根据在初值校正阶段得到的初始安装位移量与在数据监测阶段得到的任意一测量点的位移量，可以计算得到任意一测量点的校正后的真实位移量。

7.根据权利要求6所述的传感器受初始安装倾角影响的数据自动校正方法，其特征在于，初始安装位移量和任意一测量点的位移量的计算基于公式：

S＝H×sin(β-α)/cosβ；其中，H＝PVC管底部不动点至第N个测点处的垂直高度，即H＝基准点深度-该测点深度，S代表位移量大小，α代表固定测斜仪安装时传感器的感应部位默认为与边坡或基坑边线垂直，β代表初始校正阶段，即系统正式投入监测前测量的初始安装倾角。

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