CN115492075A - 一种装配式建筑地基沉降监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种装配式建筑地基沉降监测系统，包括多个监测装置，多个所述监测装置之间进行无线通信，多个所述监测装置连接有wifi收发器，wifi收发器通过串行接口连接有上位机，将监测装置获取的无线信号转换为串行信号传递至上位机；通过设置的检测系统能够时刻对地基进行监控，当地基发生沉降时，通过测压机构得到与介质液体压力变化成正比的电压值，并通过无线通信传输至上位机，通过上位机获取地基沉降数据信息；通过上述方法减小介质液体因为热胀冷缩，体积变化对地基监测数据的误差影响，提升监测的准确性。

Description

一种装配式建筑地基沉降监测系统

技术领域

本发明属于建筑地基监测领域，尤其涉及一种装配式建筑地基沉降监测系统。

背景技术

装配式建筑地基在承受上层结构的附加载荷之后就会产生变形，导致地基表面下沉，若上层建筑结构较大或者地基土质软土层厚度不均匀，极有可能会导致地基沉降的发生，不仅导致建筑寿命的缩短，同时也会严重影响建筑结构的稳定性和安全性。

目前对于地基的沉降测量过程中，几乎都是采用测量仪器定时定点的对地基进行测量，如三角高程测量法，人工观测进行数据测量，但是缺乏监测的连续性，不能对转配式建筑地基进行时刻的监测，不能形成系统的监测方案。目前还有采用静力水准法对地基进行监测，利用连通器原理，将建筑的沉降表现为水位的沉降，从而通过测得系统的前后的水位差得到地基的沉降数据。但是通过上述方法进行监测时，由于需要介质液体的差值，计算的得出地基沉降值，介质液体容易受到外界温度的影响，热胀冷缩，发生体积变化，从而影响监测的准确性。

发明内容

针对现有技术不足，本发明的目的在于提供了一种装配式建筑地基沉降监测系统，通过设置的检测系统能够时刻对地基进行监控，当地基发生沉降时，通过测压机构得到与介质液体压力变化成正比的电压值，并通过无线通信传输至上位机，通过上位机获取地基沉降数据信息；在地基沉降后，通过检测第一罐体和第二罐体液体介质对测压机构产生的压力差值变化，驱动压电单元产生与压力差值变化成正比的电压信息，得到的电压数据与地基沉降数据成正比，减小介质液体因为热胀冷缩，体积变化对地基监测数据的误差影响，提升监测的准确性。

本发明提供如下技术方案：

一种装配式建筑地基沉降监测系统，包括多个监测装置，多个所述监测装置之间进行无线通信，多个所述监测装置连接有wifi收发器，wifi收发器通过串行接口连接有上位机，将监测装置获取的无线信号转换为串行信号传递至上位机；

所述监测装置包括机械模块，机械模块埋至于地基处，通过设置的机械模块在地基发生沉降时，感应第一罐体内液体介质的压力变化，使测压机构产生一个与压力变化成正比的电压信号，压力变化作用于压电片产生相应的电压差，通过产生电流的大小反映出液体介质的压力变化，压力变化由液体介质的高度决定，从而根据液体介质高度是否发生改变来确定地基是否发生沉降和发生沉降的程度；

机械模块获取的电流数据通过数据采集模块进行采集，数据采集模块连接有FPGA模块，所述FPGA模块包括wifi模块，FPGA模块通过wifi模块与wifi收发器连接；多个监测装置之间通过wifi模块进行无线通信连接。

优选的，所述机械模块包括外壳体，所述外壳体内部设有第一罐体，所述第一罐体顶部连接有吊绳，所述吊绳另一端与外壳体的内侧顶壁中心位置连接，所述第一罐体侧壁靠近底部的位置连接有连通管，连通管的另一端连接有第二罐体；所述第一罐体侧壁靠近顶部的位置连接有通气管，所述通气管另一端与第二罐体的靠近顶部位置连接，所述连通管和通气管均采用柔性材质。

优选的，所述外壳体在进行装配时，设置在地基的正下方，且与地基紧密连接，所述第二罐体设置在地基的旁侧位置，且第二罐体的下方进行硬质化处理，防止第二罐体下陷；在初步进行布置时，第一罐体和第二罐体处于同一水平面内，且第一罐体和第二罐体内部的液体介质深度保持一致。

优选的，所述第一罐体底部设有测压机构，所述测压机构包括承压板，所述承压板的底部中心位置连接有支撑机构，所述支撑机构的底部连接有固定块，所述固定块的底部与第一罐体的内壁连接，所述固定块沿周向均匀连接有多个连接杆，多个连接杆的另一端均连接有内环形板，所述内环形板的顶部与承压板间隙设置；所述内环形板的外侧设有外环形板，所述外环形板的一端与承压板连接。

优选的，所述内环形板的外侧壁均匀设有多列压电单元，每列压电单元设有多个压电片，所述压电片的一端与内环形板的外侧壁连接，每列相邻的两个压电片之间均设有振动机构，通过振动机构产生更加稳定的电流，便于电流数据的采集；所述压电片通过导线连接有整流器，所述整流器设置在固定块的内部，所述整流器与数据采集模块连接，通过数据采集模块将产生的瞬时电流记录在FPGA模块内，同时记录系统时间。

优选的，所述外环形板的内侧均匀设置多列拨动单元，每列拨动单元与所述压电单元处在同一竖直平面内，每列拨动单元包括多个拨动杆，多个所述拨动杆与多个压电片在同一竖直平面内相隔设置，且压电片的自由端与拨动杆的自由端能够相互干涉，所述拨动杆为金属材质，能够发生弯曲。

优选的，所述支撑机构包括套管，所述套管的一端与固定块连接，套管的另一端设有导杆，导杆与套管滑动连接，所述导杆处在套管内的一端弯折90°，套管靠近导杆的一端边缘向内弯折90°，防止导杆在运动时从套管中滑脱；导杆的力另一端与所述承压板连接；所述套管和导杆外侧设有第一弹簧，所述第一弹簧的一端套管外侧壁连接，另一端与导杆外侧壁连接。

优选的，所述振动机构包括筒体，所述筒体一端与压电片连接，筒体另一端设有移动杆，所述移动杆设置在筒体的内部，移动杆与筒体间隙滑动连接，所述移动杆位于筒体内的一端连接有第二弹簧，所述第二弹簧的另一端与所述筒体的内壁连接；所述移动杆的另一端连接有相邻的压电片，移动杆的外部设有第三弹簧，所述第三弹簧的一端与移动杆连接，第三弹簧的另一端与所述筒体的外壁连接。

优选的，所述内环形板的外侧均匀设有四列压电单元，每列压电单元设有六个压电片，六个所述压电片均通过导线与整流器连接，所述压电片为压电陶瓷片，压电陶瓷片包括金属基板和压电陶瓷层；所述外环形板内侧均匀设有四列拨动单元，四列拨动单元与四列压电单元相互对应，每列压电单元的压电片与拨动单元的拨动杆均在同一平面内能够发生干涉拨动。

优选的，所述上位机中设有时钟授时器，时钟授时器接受卫星信号，能够同步对监测装置进行授时，保持时间一致并更新。

优选的，该沉降监测系统采用的监测方法包括以下步骤：

步骤一，将多个监测装置进行分散预埋，外壳体埋至于地基下方，并且与地基进行固定连接，将第二罐体保持与第一罐体水平的位置，埋置离地基相距一定距离的位置，第二罐体下方做硬化处理，防止其下沉，第一罐体与第二罐体内注入登量高度的液体介质，液体介质为水或者油，连通管和通气管采用橡胶材质，并具有伸张性；

步骤二，当地基发生沉降时，位于地基下方的外壳体跟随地基下沉，同时连通管和通气管相应伸长，随着外壳体下降，此时第二罐体中的液体介质通过连通管流入到第一罐体中，第一罐体中的液体介质增多，随着液体介质增多，测压机构的承压板受力增加，带动拨动杆与压电片发生干涉运动，拨动压电片，压电片在振动时，产生电势差，经过导线将电流传入镇流器，整流器连接数据采集模块，将瞬时电流记录在FPGA模块，通过wifi模块将数据信息传输至上位机，上位机进行分析；

步骤三，上位机设置有报警模块，报警模块状态分为3类：正常状态、异常状态、报警状态，当所有的监测装置得到的数据均为超过设置报警阈值时状态为正常状态；某个个别的监测装置监测数据超过设置的报警阈值时为异常状态；当有多个监测装置的数据均超过报警阈值时为报警状态，系统发出警示信号，提示地基存在沉降风险。

另外，在进行监测时，当地基发生沉降时，由于承压板上方的液体介质质量发生变化增多，承压板下方连接的支撑机构的第一弹簧受到压缩，导杆收缩至套管内，承压板向下移动，在承压板向下移动的过程中，外环形板跟随承压板向下移动，在外环形板向下移动时，成列分布的拨动杆拨动压电片，压电片随之发生振动，在压电片发生振动时，在亚电陶瓷层的两侧聚集正负电荷，形成电势差，通过导线连接整流器，将获得的电流信息通过数据采集模块进行数字信息转化，并将电流传输至蓄电池进行存储，数据采集模块将信息传输至FPGA模块，并通过无线信息传输至上位机；在上述过程中，地基下沉的量越大，第二罐体进入到第一罐体中的液体介质越多，承压板上方的液体介质越多，当承压板上方的液体介质越发增多时，拨动杆与压电片发生干涉的数量越多，则压电片振动的周期越长，压电片产生的电量则会越多，形成的电势差越大，当形成的电势差越大时，则数据采集模块采集的数据信息越大，表示地基下沉的的越严重，所以地基下沉的程度与机械模块采集的电流数据信息成正比。

在上述过程中，由于压电的产生受到振动幅度的影响，而随着外环形板和内环形板在移动时，拨动杆仅能够拨动压电片一次，压电片一次的振动产生的电荷有限，会增加数据采集的难度，并且数据误差也会增大，为了获取更加稳定的压电数据，在每相邻的两个压电片之间设置振动机构，来增大压电片的振动幅度和振动周期，从而获得更加稳定的数据监测信息，提升监测的准确性；在压电片向下振动的过程中，振动机构的第二弹簧和第三弹簧进行压缩，移动杆收缩至筒体内，当压电片与拨动杆脱离之后，压电片向上振动，同时受到第二弹簧和第三弹簧的弹力作用，增加压电片的振动幅度，则压电片自身的振动幅度为l1，自身受到的振动力为F，经过振动机构将振动动作扩大之后，压电片的综合振幅l满足，l=l1+F2/l2+ F3/l3；上式中，F2为第二弹簧提供的弹力，l2为第二弹簧的型变量；F3为第三弹簧提供的弹力，l3为第三弹簧的型变量。由于压电片由金属基板和压电陶瓷层组成，当期受到振动力过大时，容易发生不可逆形变，造成其损毁，但是若振动力过小时，振幅过小，则产生的电荷量过小，造成数据采集的误差增大，为了避免上述现象的发生，在压电片振动时，压电片受到的振动力N与振幅l之间满足，l= H·kN/3π，由上述能够知道，压电片的振动力N满足，N=F+F1+F2,则上式满足l= H·k(F+F1+F2)/3π；H为压电片的弹性模量常数，单位Mpa；k为弹性系数，取值范围为0.25-0.68；l单位cm；N单位N/m。为了增加压电片的使用稳定性，防止损坏，则压电片的刚度Y满足，Y=N(ab)/l；a为压电片的长度，b压电片片的宽度。

另外，在进行监测时，为了防止第一在地基下沉时倾斜，通过在外壳体内设置吊绳，将第一罐体悬空吊置在外壳体内部，防止外壳体在倾斜时带动第一罐体倾斜，影响监测的准确性。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）本发明一种装配式建筑地基沉降监测系统，通过设置的检测系统能够时刻对地基进行实时不间断的监控，当地基发生沉降时，通过测压机构得到与介质液体压力变化成正比的电压值，并通过无线通信传输至上位机，通过上位机获取地基沉降数据信息；在地基沉降后，通过检测第一罐体和第二罐体液体介质对测压机构产生的压力差值变化，驱动压电单元产生与压力差值变化成正比的电压信息，得到的电压数据与地基沉降数据成正比，减小介质液体因为热胀冷缩，体积变化对地基监测数据的误差影响，提升监测的准确性。

（2）本发明一种装配式建筑地基沉降监测系统，通过在外壳体内设置吊绳，将第一罐体悬空吊置在外壳体内部，防止外壳体在倾斜时带动第一罐体倾斜，影响监测的准确性。

（3）本发明一种装配式建筑地基沉降监测系统，为了获取更加稳定的压电数据，在每相邻的两个压电片之间设置振动机构，来增大压电片的振动幅度和振动周期，从而获得更加稳定的数据监测信息，提升监测的准确性。

（4）本发明一种装配式建筑地基沉降监测系统，通过限定压电片受到的振动力与振幅之间的关系，防止压电片在振动过程中振幅过大或过小，防止振动力过大时，容易发生不可逆形变，造成其损毁，但是若振动力过小时，振幅过小，则产生的电荷量过小，造成数据采集的误差增大。

（5）本发明一种装配式建筑地基沉降监测系统，通过限定压电片的刚度和压电片受到的振动力与振幅之间之间的关系，增加压电片的使用稳定性，防止损坏。

（6）本发明一种装配式建筑地基沉降监测系统，通过采用无线通信的方式，便与设备的安装，扩大监测范围，增加信号安全性，通过授时模块，统一监测装置和上位机的时间，并对发生沉降时的时间进行记录，便于后期对地基沉降程度的整理。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明的系统框图。

图2是本发明的监测装置框图。

图3是本发明的机械模块结构示意图。

图4是本发明的第一罐体内部结构示意图。

图5是本发明的测压机构示意图。

图6是本发明的测压机构横截面示意图。

图7是本发明的支撑机构示意图。

图8是本发明的振动机构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

如图1-2所示，一种装配式建筑地基沉降监测系统，包括多个监测装置，多个所述监测装置之间进行无线通信，多个所述监测装置连接有wifi收发器，wifi收发器通过串行接口连接有上位机，将监测装置获取的无线信号转换为串行信号传递至上位机；

所述监测装置包括机械模块，机械模块埋至于地基处，通过设置的机械模块在地基发生沉降时，感应第一罐体2内液体介质7的压力变化，使测压机构8产生一个与压力变化成正比的电压信号，压力变化作用于压电片87产生相应的电压差，通过产生电流的大小反映出液体介质7的压力变化，压力变化由液体介质7的高度决定，从而根据液体介质7高度是否发生改变来确定地基是否发生沉降和发生沉降的程度；

机械模块获取的电流数据通过数据采集模块进行采集，数据采集模块连接有FPGA模块，所述FPGA模块包括wifi模块，FPGA模块通过wifi模块与wifi收发器连接；多个监测装置之间通过wifi模块进行无线通信连接。

所述上位机中设有时钟授时器，时钟授时器接受卫星信号，能够同步对监测装置进行授时，保持时间一致并更新。

实施例二：

如图3-6所示，在实施例一的基础上，所述机械模块包括外壳体1，所述外壳体1内部设有第一罐体2，所述第一罐体2顶部连接有吊绳4，所述吊绳4另一端与外壳体1的内侧顶壁中心位置连接，所述第一罐体2侧壁靠近底部的位置连接有连通管5，连通管5的另一端连接有第二罐体3；所述第一罐体2侧壁靠近顶部的位置连接有通气管6，所述通气管6另一端与第二罐体3的靠近顶部位置连接，所述连通管5和通气管6均采用柔性材质。

所述外壳体1在进行装配时，设置在地基的正下方，且与地基紧密连接，所述第二罐体3设置在地基的旁侧位置，且第二罐体3的下方进行硬质化处理，防止第二罐体3下陷；在初步进行布置时，第一罐体2和第二罐体3处于同一水平面内，且第一罐体2和第二罐体3内部的液体介质7深度保持一致。

所述第一罐体2底部设有测压机构8，所述测压机构8包括承压板81，所述承压板81的底部中心位置连接有支撑机构82，所述支撑机构82的底部连接有固定块83，所述固定块83的底部与第一罐体2的内壁连接，所述固定块83沿周向均匀连接有多个连接杆84，多个连接杆84的另一端均连接有内环形板85，所述内环形板85的顶部与承压板81间隙设置；所述内环形板85的外侧设有外环形板86，所述外环形板86的一端与承压板81连接。

所述内环形板85的外侧壁均匀设有多列压电单元，每列压电单元设有多个压电片87，所述压电片87的一端与内环形板85的外侧壁连接，每列相邻的两个压电片87之间均设有振动机构89，通过振动机构89产生更加稳定的电流，便于电流数据的采集；所述压电片87通过导线连接有整流器，所述整流器设置在固定块83的内部，所述整流器与数据采集模块连接，通过数据采集模块将产生的瞬时电流记录在FPGA模块内，同时记录系统时间。

所述外环形板86的内侧均匀设置多列拨动单元，每列拨动单元与所述压电单元处在同一竖直平面内，每列拨动单元包括多个拨动杆88，多个所述拨动杆88与多个压电片87在同一竖直平面内相隔设置，且压电片87的自由端与拨动杆88的自由端能够相互干涉，所述拨动杆88为金属材质，能够发生弯曲。

所述内环形板85的外侧均匀设有四列压电单元，每列压电单元设有六个压电片87，六个所述压电片87均通过导线与整流器连接，所述压电片87为压电陶瓷片，压电陶瓷片包括金属基板和压电陶瓷层；所述外环形板86内侧均匀设有四列拨动单元，四列拨动单元与四列压电单元相互对应，每列压电单元的压电片87与拨动单元的拨动杆88均在同一平面内能够发生干涉拨动。

实施例三

如图7-8所示，在实施例一的基础上，所述支撑机构82包括套管821，所述套管821的一端与固定块83连接，套管821的另一端设有导杆822，导杆822与套管821滑动连接，所述导杆822处在套管821内的一端弯折90°，套管821靠近导杆822的一端边缘向内弯折90°，防止导杆822在运动时从套管821中滑脱；导杆822的力另一端与所述承压板81连接；所述套管821和导杆822外侧设有第一弹簧823，所述第一弹簧823的一端套管821外侧壁连接，另一端与导杆822外侧壁连接。

所述振动机构89包括筒体891，所述筒体891一端与压电片87连接，筒体891另一端设有移动杆892，所述移动杆892设置在筒体891的内部，移动杆892与筒体891间隙滑动连接，所述移动杆892位于筒体891内的一端连接有第二弹簧893，所述第二弹簧893的另一端与所述筒体891的内壁连接；所述移动杆892的另一端连接有相邻的压电片87，移动杆892的外部设有第三弹簧894，所述第三弹簧894的一端与移动杆892连接，第三弹簧894的另一端与所述筒体891的外壁连接。

实施例四

在实施例一的基础上，该沉降监测系统采用的监测方法包括以下步骤：

步骤一，将多个监测装置进行分散预埋，外壳体1埋至于地基下方，并且与地基进行固定连接，将第二罐体3保持与第一罐体2水平的位置，埋置离地基相距一定距离的位置，第二罐体3下方做硬化处理，防止其下沉，第一罐体2与第二罐体3内注入登量高度的液体介质7，液体介质7为水或者油，连通管5和通气管6采用橡胶材质，并具有伸张性；

步骤二，当地基发生沉降时，位于地基下方的外壳体1跟随地基下沉，同时连通管5和通气管6相应伸长，随着外壳体1下降，此时第二罐体3中的液体介质7通过连通管5流入到第一罐体2中，第一罐体2中的液体介质7增多，随着液体介质7增多，测压机构8的承压板81受力增加，带动拨动杆88与压电片87发生干涉运动，拨动压电片87，压电片87在振动时，产生电势差，经过导线将电流传入镇流器，整流器连接数据采集模块，将瞬时电流记录在FPGA模块，通过wifi模块将数据信息传输至上位机，上位机进行分析；

步骤三，上位机设置有报警模块，报警模块状态分为3类：正常状态、异常状态、报警状态，当所有的监测装置得到的数据均为超过设置报警阈值时状态为正常状态；某个个别的监测装置监测数据超过设置的报警阈值时为异常状态；当有多个监测装置的数据均超过报警阈值时为报警状态，系统发出警示信号，提示地基存在沉降风险。

在进行监测时，当地基发生沉降时，由于承压板81上方的液体介质7质量发生变化增多，承压板81下方连接的支撑机构82的第一弹簧823受到压缩，导杆822收缩至套管821内，承压板81向下移动，在承压板81向下移动的过程中，外环形板86跟随承压板81向下移动，在外环形板86向下移动时，成列分布的拨动杆88拨动压电片87，压电片87随之发生振动，在压电片87发生振动时，在亚电陶瓷层的两侧聚集正负电荷，形成电势差，通过导线连接整流器，将获得的电流信息通过数据采集模块进行数字信息转化，并将电流传输至蓄电池进行存储，数据采集模块将信息传输至FPGA模块，并通过无线信息传输至上位机；在上述过程中，地基下沉的量越大，第二罐体3进入到第一罐体2中的液体介质7越多，承压板81上方的液体介质7越多，当承压板81上方的液体介质7越发增多时，拨动杆88与压电片87发生干涉的数量越多，则压电片87振动的周期越长，压电片87产生的电量则会越多，形成的电势差越大，当形成的电势差越大时，则数据采集模块采集的数据信息越大，表示地基下沉的的越严重，所以地基下沉的程度与机械模块采集的电流数据信息成正比。

在上述过程中，由于压电的产生受到振动幅度的影响，而随着外环形板86和内环形板85在移动时，拨动杆88仅能够拨动压电片87一次，压电片87一次的振动产生的电荷有限，会增加数据采集的难度，并且数据误差也会增大，为了获取更加稳定的压电数据，在每相邻的两个压电片87之间设置振动机构89，来增大压电片87的振动幅度和振动周期，从而获得更加稳定的数据监测信息，提升监测的准确性；在压电片87向下振动的过程中，振动机构89的第二弹簧893和第三弹簧894进行压缩，移动杆892收缩至筒体891内，当压电片87与拨动杆88脱离之后，压电片87向上振动，同时受到第二弹簧893和第三弹簧894的弹力作用，增加压电片87的振动幅度，则压电片87自身的振动幅度为l1，自身受到的振动力为F，经过振动机构89将振动动作扩大之后，压电片87的综合振幅l满足，l=l1+F2/l2+ F3/l3；上式中，F2为第二弹簧893提供的弹力，l2为第二弹簧893的型变量；F3为第三弹簧894提供的弹力，l3为第三弹簧894的型变量。由于压电片87由金属基板和压电陶瓷层组成，当期受到振动力过大时，容易发生不可逆形变，造成其损毁，但是若振动力过小时，振幅过小，则产生的电荷量过小，造成数据采集的误差增大，为了避免上述现象的发生，在压电片87振动时，压电片87受到的振动力N与振幅l之间满足，l= H·kN/3π，由上述能够知道，压电片87的振动力N满足，N=F+F1+F2,则上式满足l= H·k(F+F1+F2)/3π；H为压电片87的弹性模量常数，单位Mpa；k为弹性系数，取值范围为0.25-0.68；l单位cm；N单位N/m。为了增加压电片87的使用稳定性，防止损坏，则压电片87的刚度Y满足，Y=N(ab)/l；a为压电片87的长度，b压电片87片的宽度。

在进行监测时，为了防止第一在地基下沉时倾斜，通过在外壳体1内设置吊绳4，将第一罐体2悬空吊置在外壳体1内部，防止外壳体1在倾斜时带动第一罐体2倾斜，影响监测的准确性。

通过上述技术方案得到的装置是一种装配式建筑地基沉降监测系统，通过设置的检测系统能够时刻对地基进行实时不间断的监控，当地基发生沉降时，通过测压机构得到与介质液体压力变化成正比的电压值，并通过无线通信传输至上位机，通过上位机获取地基沉降数据信息；在地基沉降后，通过检测第一罐体和第二罐体液体介质对测压机构产生的压力差值变化，驱动压电单元产生与压力差值变化成正比的电压信息，得到的电压数据与地基沉降数据成正比，减小介质液体因为热胀冷缩，体积变化对地基监测数据的误差影响，提升监测的准确性。通过在外壳体内设置吊绳，将第一罐体悬空吊置在外壳体内部，防止外壳体在倾斜时带动第一罐体倾斜，影响监测的准确性。为了获取更加稳定的压电数据，在每相邻的两个压电片之间设置振动机构，来增大压电片的振动幅度和振动周期，从而获得更加稳定的数据监测信息，提升监测的准确性。通过限定压电片受到的振动力与振幅之间的关系，防止压电片在振动过程中振幅过大或过小，防止振动力过大时，容易发生不可逆形变，造成其损毁，但是若振动力过小时，振幅过小，则产生的电荷量过小，造成数据采集的误差增大。通过限定压电片的刚度和压电片受到的振动力与振幅之间之间的关系，增加压电片的使用稳定性，防止损坏。通过采用无线通信的方式，便与设备的安装，扩大监测范围，增加信号安全性，通过授时模块，统一监测装置和上位机的时间，并对发生沉降时的时间进行记录，便于后期对地基沉降程度的整理。

本发明中未详细阐述的其它技术方案均为本领域的现有技术，在此不再赘述。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化；凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种装配式建筑地基沉降监测系统，包括多个监测装置，多个所述监测装置之间进行无线通信，多个所述监测装置连接有wifi收发器，wifi收发器通过串行接口连接有上位机，将监测装置获取的无线信号转换为串行信号传递至上位机；

所述监测装置包括机械模块，机械模块埋至于地基处，通过设置的机械模块在地基发生沉降时，感应第一罐体（2）内液体介质（7）的压力变化，使测压机构（8）产生一个与压力变化成正比的电压信号，压力变化作用于压电片（87）产生相应的电压差，通过产生电流的大小反映出液体介质（7）的压力变化，压力变化由液体介质（7）的高度决定，从而根据液体介质（7）高度是否发生改变来确定地基是否发生沉降和发生沉降的程度；

机械模块获取的电流数据通过数据采集模块进行采集，数据采集模块连接有FPGA模块，所述FPGA模块包括wifi模块，FPGA模块通过wifi模块与wifi收发器连接；多个监测装置之间通过wifi模块进行无线通信连接。

2.根据权利要求1所述一种装配式建筑地基沉降监测系统，其特征在于，所述机械模块包括外壳体（1），所述外壳体（1）内部设有第一罐体（2），所述第一罐体（2）顶部连接有吊绳（4），所述吊绳（4）另一端与外壳体（1）的内侧顶壁中心位置连接，所述第一罐体（2）侧壁靠近底部的位置连接有连通管（5），连通管（5）的另一端连接有第二罐体（3）；所述第一罐体（2）侧壁靠近顶部的位置连接有通气管（6），所述通气管（6）另一端与第二罐体（3）的靠近顶部位置连接，所述连通管（5）和通气管（6）均采用柔性材质。

3.根据权利要求2所述一种装配式建筑地基沉降监测系统，其特征在于，所述外壳体（1）在进行装配时，设置在地基的正下方，且与地基紧密连接，所述第二罐体（3）设置在地基的旁侧位置，且第二罐体（3）的下方进行硬质化处理，防止第二罐体（3）下陷；在初步进行布置时，第一罐体（2）和第二罐体（3）处于同一水平面内，且第一罐体（2）和第二罐体（3）内部的液体介质（7）深度保持一致。

4.根据权利要求2所述一种装配式建筑地基沉降监测系统，其特征在于，所述第一罐体（2）底部设有测压机构（8），所述测压机构（8）包括承压板（81），所述承压板（81）的底部中心位置连接有支撑机构（82），所述支撑机构（82）的底部连接有固定块（83），所述固定块（83）的底部与第一罐体（2）的内壁连接，所述固定块（83）沿周向均匀连接有多个连接杆（84），多个连接杆（84）的另一端均连接有内环形板（85），所述内环形板（85）的顶部与承压板（81）间隙设置；所述内环形板（85）的外侧设有外环形板（86），所述外环形板（86）的一端与承压板（81）连接。

5.根据权利要求4所述一种装配式建筑地基沉降监测系统，其特征在于，所述内环形板（85）的外侧壁均匀设有多列压电单元，每列压电单元设有多个压电片（87），所述压电片（87）的一端与内环形板（85）的外侧壁连接，每列相邻的两个压电片（87）之间均设有振动机构（89），通过振动机构（89）产生更加稳定的电流，便于电流数据的采集；所述压电片（87）通过导线连接有整流器，所述整流器设置在固定块（83）的内部，所述整流器与数据采集模块连接，通过数据采集模块将产生的瞬时电流记录在FPGA模块内，同时记录系统时间。

6.根据权利要求5所述一种装配式建筑地基沉降监测系统，其特征在于，所述外环形板（86）的内侧均匀设置多列拨动单元，每列拨动单元与所述压电单元处在同一竖直平面内，每列拨动单元包括多个拨动杆（88），多个所述拨动杆（88）与多个压电片（87）在同一竖直平面内相隔设置，且压电片（87）的自由端与拨动杆（88）的自由端能够相互干涉，所述拨动杆（88）为金属材质，能够发生弯曲。

7.根据权利要求4所述一种装配式建筑地基沉降监测系统，其特征在于，所述支撑机构（82）包括套管（821），所述套管（821）的一端与固定块（83）连接，套管（821）的另一端设有导杆（822），导杆（822）与套管（821）滑动连接，所述导杆（822）处在套管（821）内的一端弯折90°，套管（821）靠近导杆（822）的一端边缘向内弯折90°，防止导杆（822）在运动时从套管（821）中滑脱；导杆（822）的力另一端与所述承压板（81）连接；所述套管（821）和导杆（822）外侧设有第一弹簧（823），所述第一弹簧（823）的一端套管（821）外侧壁连接，另一端与导杆（822）外侧壁连接。

8.根据权利要求5所述一种装配式建筑地基沉降监测系统，其特征在于，所述振动机构（89）包括筒体（891），所述筒体（891）一端与压电片（87）连接，筒体（891）另一端设有移动杆（892），所述移动杆（892）设置在筒体（891）的内部，移动杆（892）与筒体（891）间隙滑动连接，所述移动杆（892）位于筒体（891）内的一端连接有第二弹簧（893），所述第二弹簧（893）的另一端与所述筒体（891）的内壁连接；所述移动杆（892）的另一端连接有相邻的压电片（87），移动杆（892）的外部设有第三弹簧（894），所述第三弹簧（894）的一端与移动杆（892）连接，第三弹簧（894）的另一端与所述筒体（891）的外壁连接。

9.根据权利要求6所述一种装配式建筑地基沉降监测系统，其特征在于，所述内环形板（85）的外侧均匀设有四列压电单元，每列压电单元设有六个压电片（87），六个所述压电片（87）均通过导线与整流器连接，所述压电片（87）为压电陶瓷片，压电陶瓷片包括金属基板和压电陶瓷层；所述外环形板（86）内侧均匀设有四列拨动单元，四列拨动单元与四列压电单元相互对应，每列压电单元的压电片（87）与拨动单元的拨动杆（88）均在同一平面内能够发生干涉拨动。

10.根据权利要求1所述一种装配式建筑地基沉降监测系统，其特征在于，所述上位机中设有时钟授时器，时钟授时器接受卫星信号，能够同步对监测装置进行授时，保持时间一致并更新。

Images