CN111536937B - 一种精密电子水准仪大坝变形监测系统及其监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种精密电子水准仪大坝变形监测系统，涉及建筑变形监测技术领域，主要为了解决现有监测方式操作麻烦、成本高的问题；包括水准条码尺、大坝的坝顶中心轴线上布设的多个观测墩、位于监测点的观测墩顶面以及侧面固定的用于安装水准条码尺的安装件以及位于基准点的观测墩上安置的用于观测大坝变形量的精密电子水准仪，精密电子水准仪的物镜上可拆卸安装有成像转换装置，成像转换装置包括两端开口的外壳以及安装于外壳内的第一成像镜、第二成像镜和第三成像镜，通过观测墩和成像转换装置，精密电子水准仪能够观测水平放置的水准条码尺，仅通过精密电子水准仪就能够观测大坝监测点的水平方向变形量和垂直变形量，非常方便，节省成本。

Description

一种精密电子水准仪大坝变形监测系统及其监测方法

技术领域

本发明涉及建筑变形监测技术领域，具体是一种精密电子水准仪大坝变形监测系统及其监测方法。

背景技术

挡水建筑物的代表形式就叫坝，可分为，土坝，重力坝，混凝土面板堆石坝，拱坝等。堤坝式水电站中的主要壅水建筑物，又称拦河坝。其作用是抬高河流水位，形成上游调节水库。

随着时间的推移，大坝在水平和垂直方向上可能存在一定的变形，我们需要定期对大坝的水平和垂直方向的变形量进行监测，以便及时对大坝进行维护，避免造成不可估量的损失，在监测时，一般采用全站仪和精密电子水准仪配合来完成大坝的变形监测，这种方式操作比较麻烦，而且成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种精密电子水准仪大坝变形监测系统及其监测方法，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种精密电子水准仪大坝变形监测系统，包括水准条码尺、大坝的坝顶中心轴线上布设的多个观测墩、位于监测点的观测墩顶面以及侧面固定的用于安装水准条码尺的安装件以及位于基准点的观测墩上安置的用于观测大坝变形量的精密电子水准仪，观测墩顶面的水准条码尺水平设置，精密数字水准仪的高度与水平设置的水准条码尺高度相同，观测墩侧面的水准条码尺竖直设置，所述精密电子水准仪的物镜上可拆卸安装有用于将水平成像转换成竖直图像的成像转换装置，所述成像转换装置包括两端开口的外壳以及安装于外壳内的第一成像镜、第二成像镜和第三成像镜，第一成像镜与第一基准面的夹角α为45度且与第二基准面垂直，第二成像镜与第一基准面垂直且与第二基准面的夹角β为45度，第三成像镜与第二基准面的夹角γ为45度且与第三基准面垂直，第一基准面与观测墩顶面的水准条码尺正面平行，第一基准面、第二基准面和第三基准面两两相垂直。

在上述技术方案的基础上，本发明还提供以下可选技术方案：

在一种可选方案中：所述安装件包括固定板、双向丝杆、夹板和导向板，固定板与观测墩固定连接，固定板上转动安装有双向丝杆，固定板上还安装有用于驱动双向丝杆转动的驱动件，双向丝杆两侧螺纹段上均螺纹连接有夹板，固定板上还固定有贯穿两块夹板的导向板。

在一种可选方案中：所述驱动件为驱动电机。

在一种可选方案中：所述驱动电机的输出轴通过联轴器与双向丝杆端部固定连接。

在一种可选方案中：所述成像转换装置的外壳套装于精密电子水准仪的物镜上，成像转换装置的外壳上环向穿设有多根连接销，精密电子水准仪的物镜上开设有供连接销插入的凹槽，所述连接销位于所述外壳外部的一端与外壳之间固定连接有压缩弹簧，所述外壳上螺纹套装有用于驱动连接销运动插入凹槽的旋拧套，所述旋拧套内壁环向开设有与连接销位于外壳外部的一端接触的斜面。

在一种可选方案中：所述连接销位于外壳外部的一端呈半球状。

一种基于上述的精密电子水准仪大坝变形监测系统的监测方法，步骤如下：

1）在监测点的观测墩侧面上垂直安置水准条码尺；

2）然后在基准点的观测墩上安置精密电子水准仪，通过精密电子水准仪与垂直放置的水准条码尺用来监测大坝的垂直方向的位移量；

3）将水准条码尺水平安置在监测点的观测墩顶面，将成像转换装置安装在精密电子水准仪的物镜上，水平放置的水准条码尺成像经过第一成像镜反射到第二成像镜上，然后再经过第二成像镜反射至第三成像镜上，最后第三成像镜反射至精密电子水准仪的物镜上形成竖直图像，成像转换装置将水平放置的水准条码尺成像转换成竖直图像被精密电子水准仪识别，进而测出观测值，能够监测大坝的水平方向的位移量。

相较于现有技术，本发明的有益效果如下：

通过设计了观测墩和成像转换装置，通过镜面成像原理，由三个成像镜构成外置成像转换装置，套在精密电子水准仪的物镜上，使其能够观测水平放置的水准条码尺，从而使得仅仅通过精密电子水准仪就能够用来观测大坝监测点的水平方向变形量和垂直变形量，非常方便，且节省成本。

附图说明

图1为本发明实施例观测台与安装件的连接示意图。

图2为本发明实施例中安装件的结构示意图。

图3为本发明实施例中成像转换装置与精密电子水准仪的连接示意图。

图4为本发明实施例中成像转换装置的结构示意图。

附图标记注释：1-观测墩、2-安装件、3-固定板、4-夹板、5-导向板、6-双向丝杆、7-精密电子水准仪、8-物镜、9-成像转换装置、10-旋拧套、11-连接销、12-压缩弹簧、13-凹槽、14-第一成像镜、15-第二成像镜、16-第三成像镜、17-第一基准面、18-第二基准面、19-第三基准面、20-水准条码尺。

具体实施方式

以下实施例会结合附图对本发明进行详述，在附图或说明中，相似或相同的部分使用相同的标号，并且在实际应用中，各部件的形状、厚度或高度可扩大或缩小。本发明所列举的各实施例仅用以说明本发明，并非用以限制本发明的范围。对本发明所作的任何显而易知的修饰或变更都不脱离本发明的精神与范围。

实施例1

请参阅图1～4，本发明实施例中，一种精密电子水准仪大坝变形监测系统，包括水准条码尺20、大坝的坝顶中心轴线上布设的多个观测墩1、位于监测点的观测墩1顶面以及侧面固定的用于安装水准条码尺20的安装件2以及位于基准点的观测墩1上安置的用于观测大坝变形量的精密电子水准仪7，观测墩1顶面的水准条码尺20水平设置，精密数字水准仪7的高度与水平设置的水准条码尺20高度相同，观测墩1侧面的水准条码尺20竖直设置，所述安装件2包括固定板3、双向丝杆6、夹板4和导向板5，固定板3与观测墩1固定连接，固定板3上转动安装有双向丝杆6，固定板3上还安装有用于驱动双向丝杆6转动的驱动件，本实施例中，驱动件优选为驱动电机，驱动电机的输出轴优选通过联轴器与双向丝杆6端部固定连接，双向丝杆6两侧螺纹段上均螺纹连接有夹板4，固定板3上还固定有贯穿两块夹板4的导向板5，避免夹板4跟随双向丝杆6转动，通过驱动件带动双向丝杆6转动，双向丝杆6电动两块夹板4相互靠近或远离，实现对水准条码尺20的快速稳定安装；

进一步的，所述精密电子水准仪7的物镜8上可拆卸安装有用于将水平成像转换成竖直图像的成像转换装置9，所述成像转换装置9包括两端开口的外壳以及安装于外壳内的第一成像镜14、第二成像镜15和第三成像镜16，第一成像镜14与第一基准面17的夹角α为45度且与第二基准面18垂直，第二成像镜15与第一基准面17垂直且与第二基准面18的夹角β为45度，第三成像镜16与第二基准面18的夹角γ为45度且与第三基准面19垂直，第一基准面17与观测墩1顶面的水准条码尺20正面平行，第一基准面17、第二基准面18和第三基准面19两两相垂直；

进一步的，本实施例中，所述成像转换装置9的外壳套装于精密电子水准仪7的物镜8上，成像转换装置9的外壳上环向穿设有多根连接销11，精密电子水准仪7的物镜8上开设有供连接销11插入的凹槽13，所述连接销11位于所述外壳外部的一端与外壳之间固定连接有压缩弹簧12，所述外壳上螺纹套装有用于驱动连接销11运动插入凹槽13的旋拧套10，所述旋拧套10内壁环向开设有与连接销11位于外壳外部的一端接触的斜面，进一步的，为了减小摩擦，连接销11位于外壳外部的一端呈半球状，通过转动旋拧套10，旋拧套10移动从而推动连接销11插入凹槽13用，需要拆下时，反向转动旋拧套10，在压缩弹簧12弹力下将连接销11向外推与凹槽13脱离，然后取下成像转换装置9，实现快速拆装，方便实用。

实施例2

一种基于实施例1所述的精密电子水准仪大坝变形监测系统的监测方法，步骤如下：

1）在监测点的观测墩1侧面上垂直安置水准条码尺20；

2）然后在基准点的观测墩1上安置精密电子水准仪7，通过精密电子水准仪7与垂直放置的水准条码尺20用来监测大坝的垂直方向的位移量；

3）将水准条码尺20水平安置在监测点的观测墩1顶面，将成像转换装置9安装在精密电子水准仪7的物镜8上，水平放置的水准条码尺20成像经过第一成像镜14反射到第二成像镜15上，然后再经过第二成像镜15反射至第三成像镜16上，最后第三成像镜16反射至精密电子水准仪7的物镜8上形成竖直图像，成像转换装置9将水平放置的水准条码尺20成像转换成竖直图像被精密电子水准仪7识别，进而测出观测值，能够监测大坝的水平方向的位移量。

以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种精密电子水准仪大坝变形监测系统，其特征在于，包括水准条码尺（20）、大坝的坝顶中心轴线上布设的多个观测墩（1）、位于监测点的观测墩（1）顶面以及侧面固定的用于安装水准条码尺（20）的安装件（2）以及位于基准点的观测墩（1）上安置的用于观测大坝变形量的精密电子水准仪（7），观测墩（1）顶面的水准条码尺（20）水平设置，精密电子水准仪（7）的高度与水平设置的水准条码尺（20）高度相同，观测墩（1）侧面的水准条码尺（20）竖直设置，所述精密电子水准仪（7）的物镜（8）上可拆卸安装有用于将水平成像转换成竖直图像的成像转换装置（9），所述成像转换装置（9）包括两端开口的外壳以及安装于外壳内的第一成像镜（14）、第二成像镜（15）和第三成像镜（16），第一成像镜（14）与第一基准面（17）的夹角α为45度且与第二基准面（18）垂直，第二成像镜（15）与第一基准面（17）垂直且与第二基准面（18）的夹角β为45度，第三成像镜（16）与第二基准面（18）的夹角γ为45度且与第三基准面（19）垂直，第一基准面（17）与观测墩（1）顶面的水准条码尺（20）正面平行，第一基准面（17）、第二基准面（18）和第三基准面（19）两两相垂直。

2.根据权利要求1所述的精密电子水准仪大坝变形监测系统，其特征在于，所述安装件（2）包括固定板（3）、双向丝杆（6）、夹板（4）和导向板（5），固定板（3）与观测墩（1）固定连接，固定板（3）上转动安装有双向丝杆（6），固定板（3）上还安装有用于驱动双向丝杆（6）转动的驱动件，双向丝杆（6）两侧螺纹段上均螺纹连接有夹板（4），固定板（3）上还固定有贯穿两块夹板（4）的导向板（5）。

3.根据权利要求2所述的精密电子水准仪大坝变形监测系统，其特征在于，所述驱动件为驱动电机。

4.根据权利要求3所述的精密电子水准仪大坝变形监测系统，其特征在于，所述驱动电机的输出轴通过联轴器与双向丝杆（6）端部固定连接。

5.根据权利要求1-4任一所述的精密电子水准仪大坝变形监测系统，其特征在于，所述成像转换装置（9）的外壳套装于精密电子水准仪（7）的物镜（8）上，成像转换装置（9）的外壳上环向穿设有多根连接销（11），精密电子水准仪（7）的物镜（8）上开设有供连接销（11）插入的凹槽（13），所述连接销（11）位于所述外壳外部的一端与外壳之间固定连接有压缩弹簧（12），所述外壳上螺纹套装有用于驱动连接销（11）运动插入凹槽（13）的旋拧套（10），所述旋拧套（10）内壁环向开设有与连接销（11）位于外壳外部的一端接触的斜面。

6.根据权利要求5所述的精密电子水准仪大坝变形监测系统，其特征在于，所述连接销（11）位于外壳外部的一端呈半球状。

7.一种基于权利要求1-4任一所述的精密电子水准仪大坝变形监测系统的监测方法，其特征在于，步骤如下：

在监测点的观测墩（1）侧面上垂直安置水准条码尺（20）；

然后在基准点的观测墩（1）上安置精密电子水准仪（7），通过精密电子水准仪（7）与垂直放置的水准条码尺（20）用来监测大坝的垂直方向的位移量；

将水准条码尺（20）水平安置在监测点的观测墩（1）顶面，将成像转换装置（9）安装在精密电子水准仪（7）的物镜（8）上，水平放置的水准条码尺（20）成像经过第一成像镜（14）反射到第二成像镜（15）上，然后再经过第二成像镜（15）反射至第三成像镜（16）上，最后第三成像镜（16）反射至精密电子水准仪（7）的物镜（8）上形成竖直图像，成像转换装置（9）将水平放置的水准条码尺（20）成像转换成竖直图像被精密电子水准仪（7）识别，进而测出观测值，能够监测大坝的水平方向的位移量。

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