CN112747717A - 一种低误差的多点沉降监测方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种低误差的多点沉降监测装置，将多个静力水准仪通过通液管首尾相连，两端为基准点静力水准仪，中间为监测点静力水准仪。一种低误差的多点沉降监测方法，采用上述监测装置，以左侧基准点为基准点，按照单基点方式计算出某个监测点n的沉降变化量为△Hna；以右基点为基准点，同理计算出监测点n的沉降变化量为△Hnb；则在双基点模式下监测点n的沉降量为△Hn＝(△Hna+△Hnb)/2，双基点模式下监测点误差为：

由此可见，双基点模式的测量误差比单基点模式降低了：

相对于单基点模式，每组只需增加一台传感器作为第二基准点，就可以将系统误差降低58.6％，获得更高精度的监测数据，从而可以为用户提供一种低误差的多点沉降监测方法和装置。

Description

一种低误差的多点沉降监测方法和装置

技术领域

本发明属于地质灾害监测领域，特别是一种低误差的多点沉降监测方法和装置。

背景技术

对于一些重要地段、建筑物、公(铁)路路基、隧道、桥梁、水库大坝等，当沉降累积达到一定程度后会产生严重的危害，因此需要对其进行持续的、高精度的自动化测量，时刻关注沉降量的变化情况。

静力水准仪适用于测量多点相对沉降测量。测量原理如图1所示，液体在一连通管内，其液面的高度是相同的，即图中液位A，假设基准点水准仪底部高程为H0，液位高度为h0，监测点水准仪底部高程为H1，液位高度为h1，则：

H0+h0＝H1+h1 (1)

假设在t时间时，静力水准仪状态如图2所示，基准点底部高程为Ht0，液位高度为ht0，监测点底部高程为Ht1,液位高度为ht1，则有：

Ht0+ht0＝Ht1+ht1 (2)

监测点沉降量为△Ht1＝Ht1-H1，由(1)、(2)式可得：

△Ht1＝(Ht0+ht0-ht1)–(H0+h0–h1) (3)

由于基准点底部高程不变，即H0＝Ht0，式(3)可记为：

△Ht1＝(h1-ht1)-(h0-ht0) (4)

从公式(4)可以看出，只要能测出基准点和监测点的液位高度变化，就能计算出监测点的沉降量。

在实际工程应用中，一般使用方法为：将多个静力水准仪，即一个基准点和多个监测点的容器通过通液管首尾相连，如图3所示，每一容器的液位可由传感器测出，由此可测出各测点的液位变化量，我们将这种安装方式称为单基点模式。假设单个传感器的测量误差为m，则单基点模式的测量误差为：

单基点模式的测量误差导致对地质灾害监测的不准确，可能造成严重的危害或较大的经济损失。

发明内容

为了解决现有单基点模式导致的测量误差大的问题，本发明提出了一种低误差的多点沉降监测方法和装置。

一种低误差的多点沉降监测装置，将多个静力水准仪通过通液管首尾相连，其特征是两端为基准点静力水准仪，中间为监测点静力水准仪。

进一步，所述的基准点静力水准仪安装在不受沉降影响的地方。

进一步，所述的监测点静力水准仪为1-10个之间。

进一步，还包括数据采集装置，数据采集装置通过数据线与各个静力水准仪传感器相连，并将采集到的数据上传到监控中心。

一种低误差的多点沉降监测方法，采用上述多点沉降监测装置，包括以下步骤：

S1、任选一测点作为充液点，将防冻液缓慢、不间断的充入贮液容器中，完全排除通液管内的空气并清除气泡，最后将传感器数据线连接到数据采集装置，在外荷载不变的情况下选取相同时间的3次读数，经平均后作为基准值hi；

S2、以左侧基准点a为基准点，按照单基点方式计算出某个监测点n的沉降变化量为△Hna；

S3、以右基点b为基准点，按照单基点方式计算出监测点n的沉降变化量为△Hnb；

S4、计算在双基点模式下监测点n的沉降量为：

△Hn＝(△Hna+△Hnb)/2

双基点模式下监测点误差为：

进一步，还包括如下步骤：

S5、设定沉降测量时间间隔，每次测量时，现场数据采集装置将各静力水准仪传感器的采集数据上传到监控中心，监控中心按照步骤S4双基点模式算法计算各监测点的沉降量。

由此可见，双基点模式的测量误差比单基点模式降低了：

双基点模式安装静力水准仪，相对于单基点模式，每组只需增加一台传感器作为第二基准点，就可以将系统误差降低58.6％，获得更高精度的监测数据，从而可以为用户提供一种低误差的多点沉降监测方法和装置。

附图说明

图1为静力水准仪初始状态示意图，其中，H0-基准点高程；h0-基准点液位高度；H1-监测点高程；h1-监测点液位高度，其中，Ht0-基准点高程；ht0-基准点液位高度；Ht1-监测点高程；ht1-监测点液位高度；

图2为静力水准仪t时刻状态示意图；

图3为单基点模式安装示意图；

图4为双基点模式安装示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。

一种低误差的多点沉降监测装置，如图4所示，在不受沉降影响的地方安装基准点静力水准仪传感器a、b，基准点静力水准仪传感器a、b安装在监测对象的两端，在沉降监测点安装若干个监测点静力水准仪传感器，多个静力水准仪通过通液管首尾相连。监测点数量根据监测对象确定，在1-10个之间。进一步，还包括数据采集装置，数据采集装置通过数据线与各个静力水准仪传感器相连，并将采集到的数据上传到监控中心。

一种低误差的多点沉降监测方法，采用上述多点沉降监测装置，包括以下步骤：

S1、任选一测点作为充液点，将防冻液缓慢、不间断的充入贮液容器中，完全排除通液管内的空气并清除气泡，最后将传感器数据线连接到数据采集装置，在外荷载不变的情况下选取相同时间的3次读数，经平均后作为基准值hi；

S2、以左侧基准点a为基准点，按照单基点方式计算出某个监测点n的沉降变化量为△Hna；

S3、以右基点b为基准点，按照单基点方式计算出监测点n的沉降变化量为△Hnb；

S4、计算在双基点模式下监测点n的沉降量为

△Hn＝(△Hna+△Hnb)/2

双基点模式下监测点误差为：

进一步，还包括以下步骤：

S5、设定沉降测量时间间隔，每次测量时，现场数据采集装置将各静力水准仪传感器的采集数据上传到监控中心，监控中心按照上述双基点模式算法计算各监测点的沉降量。

Claims (6)

1.一种低误差的多点沉降监测装置，将多个静力水准仪通过通液管首尾相连，其特征是两端为基准点静力水准仪(a、b)，中间为监测点静力水准仪。

2.如权利要求1所述的多点沉降监测装置，其特征是所述的基准点静力水准仪(a、b)安装在不受沉降影响的地方。

3.如权利要求1所述的多点沉降监测装置，其特征是所述的监测点静力水准仪为1-10个之间。

4.如权利要求1至3任意一项所述的多点沉降监测装置，其特征是还包括数据采集装置，数据采集装置通过数据线与各个静力水准仪传感器相连，并将采集到的数据上传到监控中心。

5.一种低误差的多点沉降监测方法，采用权利要求1所述多点沉降监测装置，其特征是包括以下步骤：

S1、任选一测点作为充液点，将防冻液缓慢、不间断的充入贮液容器中，完全排除通液管内的空气并清除气泡，最后将传感器数据线连接到数据采集装置，在外荷载不变的情况下选取相同时间的3次读数，经平均后作为基准值hi；

S2、以左侧基准点(a)为基准点，按照单基点方式计算出某个监测点n的沉降变化量为△Hna；

S3、以右基点(b)为基准点，按照单基点方式计算出监测点n的沉降变化量为△Hnb；

S4、计算在双基点模式下监测点n的沉降量为：

△Hn＝(△Hna+△Hnb)/2

双基点模式下监测点误差为：

6.如权利要求5所述的多点沉降监测方法，其特征在于还包括如下步骤：

S5、设定沉降测量时间间隔，每次测量时，现场数据采集装置将各静力水准仪传感器的采集数据上传到监控中心，监控中心按照步骤S4双基点模式算法计算各监测点的沉降量。

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