CN211317277U - 水中墩沉降观测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水中墩沉降观测系统，包括有安装于第一水中桥墩上的浮动减震装置、安装固定于浮动减震装置上的安装箱、设置于安装箱内的沉降观测装置、安装在第二水中桥墩上的观测标识装置，安装箱上开设有观测窗，沉降观测装置包括控制器、镜头朝向观测窗的图像撷取件、以及无线传输件图像撷取件、无线传输件均与控制器连接，观测标识装置包括安装架及固定于安装架上的标识件，且图像撷取件的镜头透过观测窗朝向标识件。本实用新型能够获知第二水中桥墩是否发生了沉降以及沉降量为多少，进而反馈精准数据给工程人员，以及时对沉降问题采取针对性防护措施，保证桥梁安全及正常服役。

Description

水中墩沉降观测系统

技术领域

本实用新型涉及沉降观测技术领域，具体是一种水中墩沉降观测系统。

背景技术

对于跨河大桥或跨海大桥来说，定期对水中桥墩的沉降情况和沉降量进行监测，是保护桥梁安全的重要措施。目前，对于水中桥墩的沉降观测主要有三种方法：第一种是采用常规的电子水准仪在桥上进行人工观测，该方法存在的缺陷是工作量大，操作繁琐，且对观测人员的安全风险较大；第二种是采用全站仪在岸边对水中桥墩进行沉降观测，该方法存在的缺陷是精度低，且随测量距离的增加，测量精度呈下降趋势；第三种方法是采用静力水位仪观测，该方法存在的缺陷是设备采购、使用和维保成本昂贵，使用时埋设作业繁琐，且测量灵敏度受环境温度影响大，低温时存在无法正常工作的情况。基于此，就亟待一种工作量低、操作便捷、安全可靠、测量精度高且使用成本低的沉降观测装置协助观测人员进行沉降观测作业。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种水中墩沉降观测系统，解决现有沉降观测工作量大、操作繁琐、安全风险大、测量精度低且成本高的问题。

本实用新型的技术方案为：

水中墩沉降观测系统，包括有：

浮动减震装置，所述的浮动减震装置安装于第一水中桥墩上；

安装箱，所述的安装箱固定于浮动减震装置上，且安装箱上开设有观测窗；

沉降观测装置，所述的沉降观测装置设置于安装箱内，沉降观测装置包括控制器、镜头朝向观测窗的图像撷取件、以及无线传输件，所述的图像撷取件、无线传输件均与控制器连接；

观测标识装置，所述的观测标识装置安装在第二水中桥墩上，观测标识装置包括安装架及固定于安装架上的标识件，且所述的图像撷取件的镜头透过观测窗朝向标识件。

所述的浮动减震装置包括固定于第一水中桥墩上的固定关节、浮动关节、连接于固定关节和浮动关节之间的弹性浮动件、以及固定于浮动关节上的夹臂，所述的安装箱夹持固定于夹臂中。

所述的安装箱上开设有第一安装孔和第二安装孔， 第一紧固件穿过第一安装孔与所述的图像撷取件连接从而将图像撷取件固定于安装箱内，第二紧固件穿过第二安装孔与光源件连接于从而将光源件固定于安装箱内。

所述的安装箱包括相互连接的底板和罩壳，所述的第一安装孔和第二安装孔均开设于底板上，所述的观测窗设置于罩壳上，所述底板的厚度大于所述罩壳的厚度。

所述的安装箱固定于第一安装臂上，所述的第一安装臂连接于浮动减震装置上。

所述的底板与罩壳的连接处、第一安装孔处、第二安装孔处以及观测窗安装处均安装有密封圈。

所述安装箱的内壁上铺设有防潮吸水垫。

所述的沉降观测装置还包括供电模块，所述的供电模块设置于安装箱内并与控制器连接。

所述的安装架包括有安装固定于第二水中桥墩上的第二安装臂和固定于第二安装臂上的载板，所述的标识件设置于所述载板上。

所述的标识件为反光标识件，所述的载板上设有粘接层，所述标识件粘接固定于粘接层上。

本实用新型的优点：

本实用新型安装于跨海或跨河大桥上，用于对建造于水中的桥墩进行沉降观测作业，以保证桥梁安全、可靠服役。通过第一水中桥墩上的沉降观测装置观测第二桥墩上的观测标识装置掌握水中桥墩的沉降情况，由图像撷取件定期拍摄标识件的图像，拍摄的图像由控制器经过无线传输件传输回观测人员的电脑上，通过工业数字摄影测量系统能够对不同时期拍摄的标识件的三维坐标数据进行计算比对，进而就能够获知标识件的坐标数据是否发生了变化以及变化了多少，如此也就能够获知第一水中桥墩是否发生了沉降以及沉降量为多少，进而反馈精准数据给工程人员，以及时对沉降问题采取针对性防护措施，保证桥梁安全及正常服役。此外，由于安装箱安装在浮动减振装置上，浮动减振装置具备减振缓冲能力，可有效减轻狂风大雨或是地震等恶略天气情况下图像撷取件的振动幅度，保证图像拍摄精度和清晰度。本实用新型结构组成简单，制造及使用成本低，并且该系统一经安装到位后，整个测量过程无需人力参与，自动化程度高，观测工作量小，操作便捷且测量精度高。本实用新型应用安装于跨海或跨河大桥上，用于对建造于水中的桥墩进行沉降观测作业，以保证桥梁安全、可靠服役。

附图说明

图1是本实用新型安装箱固定于第一安装臂上的结构示意图。

图2是本实用新型浮动减振装置的结构示意图。

图3是本实用新型观测标识装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

以跨河大桥为例，该桥梁包括桥身和多个桥墩。根据桥梁的建设地域环境，会呈现部分桥墩建设在陆地上，而部分桥墩建设在河水中的情况。对于处于河水中的桥墩来讲，河床由于长期浸没于河水中，土质较之陆地更软，因而更易受地质运动而发生移动或沉降，直接表观为桥墩会发生沉降，即不同的桥墩高度出现高度差。由于桥墩是与桥身直接连接的，因而桥墩沉降会对桥身造成影响（即支撑力缺失），极易造成桥身强度及支撑力缺失而发生裂纹、甚至坍塌。基于此，就需要定期对桥墩是否发生了沉降进行测量，以及时排除隐患，保证桥梁安全。

见图1-图3，水中墩沉降观测系统包括有浮动减震装置、安装箱、设置于安装箱内的沉降观测装置和供电模块、以及观测标识装置。为便于描述及理解方案，下面将建设于河水中的多个桥墩中的任意相邻两根作为例子，分别定义为第一水中桥墩和第二水中桥墩。安装箱10通过浮动减震装置安装在第一水中桥墩上，并对沉降观测装置起到防护作用。供电模块用于为沉降观测装置供给工作所需的电能。而观测标识装置则用于安装在与第一水中桥墩相邻的第二水中桥墩上，起到沉降标识的参考点角色，与沉降观测装置配合作业，来判断第二水中桥墩是否发生了沉降以及沉降量为多少。

安装箱10上开设有观测窗11，观测窗11包括开设在安装箱10上的窗口及密封设置在窗口上的透明玻璃，目的在于不阻挡正常观测的前提下保证安装箱10的密封性能。

沉降观测装置设置于安装箱10内，且沉降观测装置包括控制器、分别与控制器连接的图像撷取件和无线传输件，图像撷取件的镜头透过观测窗11朝向观测标识装置的标识件；观测标识装置包括安装固定于第二水中桥墩上的第二安装臂21、固定于第二安装臂21上的载板22、设置于载板22上的粘接层和粘接固定于粘接层上的反光标识件23，第二安装臂21为钢筋件，载板22在不锈钢板体，钢筋件的一端焊接固定在不锈钢刚板上，另一端打入预设在第二水中桥墩的深孔内，由此将观测标识装置在桥墩上安装固定，安装结构简单，易于操作，连接强度高，且不会对桥墩自身结构强度造成影响，采用反光标识件23，可通过低强度曝光产生高对比度的标志图像，使照相机更易于拍摄到清晰、完整的标志图像。这种反光标志的效率是同等光照条件下普通白色标志的标志效能的100至1000倍以上。

综上，实施本申请技术方案，将具有如下有益效果：借助该沉降观测系统对桥梁的水中桥墩进行沉降观测作业时，首先将观测标识装置安装固定在第二水中桥墩上，当对第二水中桥墩的沉降情况进行观测作业时，由图像撷取件定期拍摄反光标识件23的图像，拍摄的图像由控制器经过无线传输件传输回观测人员的电脑上，通过工业数字摄影测量系统能够对不同时期拍摄的反光标识件23的三维坐标数据进行计算比对，进而就能够获知反光标识件23的坐标数据是否发生了变化以及变化了多少，如此也就能够获知第一水中桥墩是否发生了沉降以及沉降量为多少，进而反馈精准数据给工程人员，以及时对沉降问题采取针对性防护措施，保证桥梁安全及正常服役。此外，浮动减震装置包括固定于第一水中桥墩上的固定关节31、浮动关节32、连接于固定关节31和浮动关节32之间的弹性浮动件33、以及固定于浮动关节32上的夹臂34，安装箱10固定于第一安装臂14上，第一安装臂14连接于浮动减震装置的夹臂34上，其中，弹性浮动件为浮动弹簧，当外界产生振动等对安装箱10产生冲击力时，弹性浮动件33为浮动弹簧，其通过自身形变可有效减轻及衰减该冲击能量，夹臂为类似于弹簧夹的结构；由于安装箱10安装在浮动减振装置上，浮动减振装置具备减振缓冲能力，可有效减轻狂风大雨或是地震等恶略天气情况下图像撷取件的振动幅度，保证图像拍摄精度和清晰度。上述沉降观测系统结构组成简单，制造及使用成本低，并且该系统一经安装到位后，整个测量过程无需人力参与，自动化程度高，观测工作量小，操作便捷且测量精度高。

可选地，上述的控制器可以是但不限于PLC、微控计算机等；较佳地，控制器采用微控计算机。图像撷取件可以是但不限于照相机（工业级）、摄像机、手机登；较佳地，图像撷取件为照相机（工业级）。无线传输件可以是但不限于4G无线传输器件，能够实现拍摄图像数据的无线通信传输，采用无线通讯传输技术，能够更好的适应水中桥墩水面温度差异变化大以及气象不稳的恶略环境条件，可在任意时间或任意天气情况下获取最佳的观测数据并传输给后台电脑进行分析。

需要说明的是，本方案的沉降观测系统是通过对硬件结构改进，借助现有的工业数字摄影测量软件系统（IDPMS）对水中桥墩进行沉降量测试并计算。其中，工业数字摄影测量软件系统（IDPMS）是以数字像机为主要传感器，加上核心软件构成的三维坐标测量系统。它是基于数字近景摄影测量的基本原理、融合计算机视觉的相关理论，应用计算机技术、数字图像处理技术、模式识别等学科的理论和方法，采用非接触式照相测量方法，利用高分辨率测量专用相机，在不同位置和方向获取被测物体件两幅以上数字图像，经图像扫描处理、标志识别、图像匹配、空间三角交会和光束平差后得到待测物体的三维坐标，利用三维坐标对工件进行几何尺寸检测、变形测量、逆向工程分析等。工业数字摄影测量是通过图像对被测目标进行测量，并且在瞬间完成。它具有精度高、非接触、速度快、自动化程度高、便携性好等特点。

见图1，安装箱10为矩形中空结构，内部的中空腔能够较好的存纳沉降观测装置。安装箱包括相互连接的底板和罩壳，底板上开设有第一安装孔位12和第二安装孔13，第一紧固件（连接螺栓）穿过第一安装孔与图像撷取件连接从而将图像撷取件固定于安装箱内，第二紧固件（连接螺栓）穿过第二安装孔与光源件连接于从而将光源件固定于安装箱内，保证图像拍摄清晰，利于提高观测质量；通过在安装箱内安装光源件，能够在光线条件差的时间段为照相机提供充足的拍摄光线，在安装箱内营造出良好的光线环境，保证照相机可靠工作，图像拍摄质量高，光源件可以是但不限于LED灯、白炽灯、日光灯等，只要能够提供充足的照明即可。

安装箱底板的厚度大于罩壳的厚度，由于底板厚度大，因而可以获得更高的结构强度与刚度，能够更为可靠的安装固定照相机和光源件。而由于罩壳的厚度较小，因而在罩壳开设有观测窗11更易于加工成型。

实际情况中，由于安装箱10安装在水中桥墩上，比较靠近水面，随着风吹、太阳晒等自然作用，河水发生增发而导致桥墩所在的区域湿度极大，为避免潮湿空气渗入安装箱10内，对照相机和光源件造成损害，影响使用寿命。底板与罩壳的连接处、第一安装孔处、第二安装孔处以及观测窗安装处均安装有密封圈。密封圈可以是但不限于采用橡胶、环氧树脂等材料制成，安装后能够有效提升安装箱10的密封性能，防止安装箱外部的潮湿空气渗入向内。

安装箱的内壁上铺设有防潮吸水垫，而在开启或关闭罩壳、对照相机安装等操作中，难免安装箱内渗入部分潮湿空气，此时防潮吸水垫能够将潮湿空气吸附去除，保证箱内干燥洁净，为照相机等电子设备营造安全、可靠的工作环境。可选地，防潮吸水垫采用但不限于吸水树脂、吸水泡棉、吸水泡沫等材料制成。

综上，使用本沉降观测系统进行工作的操作要点为：

（1）、将图像撷取件（照相机）与控制器以及后台的电脑连接好；

（2）、将照相机的焦距调到无穷远处，同时将光圈设定在22；

（3）、使用电脑控制照相机由近及远拍摄第二水中桥墩上安装的标识件23图像，之后利用 IDPMS系统软件对图像进行扫描处理、标志识别；

（4）、按照要求周期拍摄照片，将第一次拍摄时的点位设为基准值，通过后续拍照测量，计算、比对点位沉降和移位情况；

（5）、照相机固定的第一水中桥墩本身的沉降量纳入作为地面墩沉降观测线路当中以此来修正水中墩基准值。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.水中墩沉降观测系统，其特征在于：包括有：

浮动减震装置，所述的浮动减震装置安装于第一水中桥墩上；

安装箱，所述的安装箱固定于浮动减震装置上，且安装箱上开设有观测窗；

沉降观测装置，所述的沉降观测装置设置于安装箱内，沉降观测装置包括控制器、镜头朝向观测窗的图像撷取件、以及无线传输件，所述的图像撷取件、无线传输件均与控制器连接；

观测标识装置，所述的观测标识装置安装在第二水中桥墩上，观测标识装置包括安装架及固定于安装架上的标识件，且所述的图像撷取件的镜头透过观测窗朝向标识件。

2.根据权利要求1所述的水中墩沉降观测系统，其特征在于：所述的浮动减震装置包括固定于第一水中桥墩上的固定关节、浮动关节、连接于固定关节和浮动关节之间的弹性浮动件、以及固定于浮动关节上的夹臂，所述的安装箱夹持固定于夹臂中。

3.根据权利要求1所述的水中墩沉降观测系统，其特征在于：所述的安装箱上开设有第一安装孔和第二安装孔， 第一紧固件穿过第一安装孔与所述的图像撷取件连接从而将图像撷取件固定于安装箱内，第二紧固件穿过第二安装孔与光源件连接于从而将光源件固定于安装箱内。

4.根据权利要求3所述的水中墩沉降观测系统，其特征在于：所述的安装箱包括相互连接的底板和罩壳，所述的第一安装孔和第二安装孔均开设于底板上，所述的观测窗设置于罩壳上，所述底板的厚度大于所述罩壳的厚度。

5.根据权利要求4所述的水中墩沉降观测系统，其特征在于：所述的安装箱固定于第一安装臂上，所述的第一安装臂连接于浮动减震装置上。

6.根据权利要求4所述的水中墩沉降观测系统，其特征在于：所述的底板与罩壳的连接处、第一安装孔处、第二安装孔处以及观测窗安装处均安装有密封圈。

7.根据权利要求6所述的水中墩沉降观测系统，其特征在于：所述安装箱的内壁上铺设有防潮吸水垫。

8.根据权利要求1-7任一项所述的水中墩沉降观测系统，其特征在于：所述的沉降观测装置还包括供电模块，所述的供电模块设置于安装箱内并与控制器连接。

9.根据权利要求1所述的水中墩沉降观测系统，其特征在于：所述的安装架包括有安装固定于第二水中桥墩上的第二安装臂和固定于第二安装臂上的载板，所述的标识件设置于所述载板上。

10.根据权利要求9所述的水中墩沉降观测系统，其特征在于：所述的标识件为反光标识件，所述的载板上设有粘接层，所述标识件粘接固定于粘接层上。

Images