CN217845170U - 一种自动化沉降监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及沉降监测领域，特别涉及一种自动化沉降监测系统，包括GNSS接收机、至少两个静力水准传感器、数据采集网关和数据处理单元；每一静力水准传感器分别位于不同的监测点，相邻两静力水准传感器之间连接有空气连通管和液体连通管；数据采集网关均与GNSS接收机、所有静力水准传感器和数据处理单元通信连接；数据采集网关用于采集GNSS接收机、所有静力水准传感器的实时监测数据，并将实时监测数据传输至数据处理单元；数据处理单元通过将接收到的GNSS接收机的实时坐标及高程数据作为基准数据，对比每一所有静力水准传感器的沉降量，从而计算得到各监测点的沉降数据。通过采用GNSS接收机与静力水准传感器相结合方式对工程中的地基进行自动化沉降监测。

Description

一种自动化沉降监测系统

技术领域

本实用新型涉及沉降监测领域，特别涉及一种自动化沉降监测系统。

背景技术

在建筑、隧道、道路、基坑等工程项目中，为掌握地基土的有效压缩层厚度及压缩层范围内各层土的变形特性，研究地基变形发展规律和稳定性，以及开展工程安全预警等，经常需要对土体的分层沉降进行监测。

目前对于精密沉降监测一般使用水准测量或者使用GPS进行自动化监测,或者使用静力水准测量。水准测量为在监测地层不同深度设置沉降板，沉降板与标杆连接，标杆外套护管，逐节引至地面，将钢尺架设在沉降标杆顶部，利用水准仪测量标杆高程变化，从而得到沉降板处地层沉降，测量精度较高，但每次需要人工进行，无法实现自动化监测。

GPS或北斗卫星导航系统可应用于地质体的平面及高程位移变形监测，实现连续、远程、自动化无线数据传递和实时数据处理，无需通视条件，可同时快速测定监测点的三维位移变化情况，并可实现全天候自动化监测，最高可达毫米级精度，但是当需要较多监测点时就会造成监测成本较大，维护成本较高。

静力水准测量方法是利用自由流动的静止液面上各个点液面是等高的原理进行高程测量。静力水准测量系统由工作基点和监测点组成，在工作基点和各监测点处分别设置一台静力水准仪，各静力水准仪的贮液容器间用通液管连通，储液容器内注入液体，储液容器中的液体将在管道中自由流动，当液体平衡或者静止时各个容器中的液体表面将保持相同高度。当监测点处土体发生沉降时，将引起容器中液面高度发生变化，采用位移传感器测量容器内液面变化，再通过计算可求得各点相对于工作基点的相对位移量。当使用静力水准测量时每次需要参考基准点，无法实现自动化监测。

实用新型内容

为解决上述现有技术中的沉降监测系统无法自动化监测或自动化监测的成本较高的问题，本实用新型提供一种自动化沉降监测系统，包括GNSS接收机、至少两个静力水准传感器、数据采集网关和数据处理单元；

每一所述静力水准传感器分别位于不同的监测点，相邻两所述静力水准传感器之间连接有空气连通管和液体连通管；

所述数据采集网关均与所述GNSS接收机、所有所述静力水准传感器和数据处理单元通信连接；

所述数据采集网关用于采集所述GNSS接收机、所有所述静力水准传感器的实时监测数据，并将所述实时监测数据传输至所述数据处理单元；

所述数据处理单元通过将接收到的GNSS接收机的实时坐标及高程数据作为基准数据，对比每一所有静力水准传感器的沉降量，从而计算得到各监测点的沉降数据。

在一实施例中，所述GNSS接收机与其中一个所述静力水准传感器位于相同监测点上。

在一实施例中，所述GNSS接收机、所有静力水准传感器以及所述数据采集网关均与储能装置电连接。

在一实施例中，所述储能装置为太阳能光伏板或风电。

在一实施例中，所述GNSS接收机可为GNSS单频接收机或GNSS多频接收机。

在一实施例中，所述数据采集网关均与所述GNSS接收机、所有所述静力水准传感器和数据处理单元之间通过GPRS进行数据传输。

在一实施例中，还包括预警发布单元，所述数据处理单元比较所述实时沉降数据与对应的预定阈值，并且当所述实时沉降数据超过所述对应的预定阈值时触发预警发布单元发出警报信息。

在一实施例中，所述预警发布单元包括网页发布平台、邮件报警平台、声光报警平台及短信报警平台。

在一实施例中，还包括用于实时显示各所述监测点的沉降数据的监控显示屏。

在一实施例中，所述数据处理单元与所述监控显示屏通过交换机进行数据传输

基于上述，与现有技术相比，本实用新型提供的一种自动化沉降监测系统，通过采用GNSS接收机与静力水准传感器相结合方式对建筑、隧道、道路、基坑等工程项目中的地基进行自动化沉降监测，并且除了自动监测沉降、单点位移外，该自动化沉降监测系统还可以兼容倾角传感器、裂缝传感器、风速风向计、振动传感器等用于采集建筑物各部分指标数据的仪器，对建筑物进行全方位监测。

本实用新型的其它特征和有益效果将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他有益效果可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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的附图；在下面描述中附图所述的位置关系，若无特别指明，皆是图示中组件绘示的方向为基准。

图1为本实用新型提供的自动化沉降监测系统的实施例示意图；

图2为本实用新型提供的自动化沉降监测系统数据传输的原理图；

图3为本实用新型提供的自动化沉降监测系统在建筑物中应用的实施例示意图；

图4为图3中A处的放大示意图。

附图标记：

10GNSS接收机 20静力水准传感器 30数据采集网关

21空气连通管 22液体连通管 40储能装置

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例；下面所描述的本实用新型不同实施方式中所设计的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合；基于本实用新型中的实施例，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例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，本实用新型所使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本实用新型所属领域的普通技术人员通常所理解的含义相同的含义，不能理解为对本实用新型的限制；应进一步理解，本实用新型所使用的术语应被理解为具有与这些术语在本说明书的上下文和相关领域中的含义一致的含义，并且不应以理想化或过于正式的意义来理解，除本实用新型中明确如此定义之外。

参照图1，本实用新型提供一种自动化沉降监测系统的实施例，包括GNSS接收机10、至少两个静力水准传感器20、数据采集网关30和数据处理单元；

每一静力水准传感器20分别位于不同的监测点，相邻两静力水准传感器20之间连接有空气连通管21和液体连通管22，利用连通器的原理，即在重力作用下一根通液管所连接的各个静力水准传感器20内的液面高度应保持一致，其原理实质是通过测量静力水准传感器20内的各种测距设备测得液位值，进而计算出监测点相对于基准点的沉降量；

GNSS接收机10可与其中一个静力水准传感器20位于相同监测点上，也可单独设在没有装静力水准传感器20的监测点上。GNSS接收机是用来对地表的位移进行长期监测，设备安装后不再手动进行位置移动，当地表发生微小位移时，GNSS接收机监测的数据也会进行变化，从而可以实现实时监测地表的位移情况。

数据采集网关30均与GNSS接收机10、所有静力水准传感器20和数据处理单元通信连接，具体通过GPRS进行数据传输；

数据采集网关30为是一种低功耗、高可靠性的无风扇配置，也是一种安全稳定的工业数据采集和转换设备。它具有内置的工业标准Modbus协议通信模块、数据库的数据采集接口和数据采集接收软件。协议模块可以扩展以支持更广泛的第三方设备、仪器和收集器。

参照图2，数据采集网关30用于采集GNSS接收机10、所有静力水准传感器20的实时监测数据，并将实时监测数据传输至所述数据处理单元；

数据处理单元通过将接收到的GNSS接收机10的实时坐标及高程数据作为基准数据，对比每一所有静力水准传感器20的沉降量，从而计算得到各监测点的沉降数据，具体地，数据处理单元即为计算机，其对数据采集网关30所采集到的监测数据进行计算处理属于现有技术，本领域技术人员可自行根据如上描述做出能够获得各监测点的沉降数据的设计，在此不再赘述。

参照图3和图4，以将本实用新型提供的自动化沉降监测系统应用在建筑物为例，将GNSS接收机10安装在建筑物的一个角点上，其余建筑物角点安装静力水准设备传感器20,GNSS接收机10以及所有静力水准设备传感器20将全部监测数据通过网络传输至数据采集网关30，再由数据采集网关30将监测数据网络传输至数据处理单元进行处理，以GNSS接收机10的实时坐标及高程数据作为基准数据，结合所有静力水准设备传感器20的液位值，计算得到建筑物各个角点的沉降量，从而实现自动化监测。

在一实施例中，由于GNSS接收机10、所有静力水准传感器20以及数据采集网关30一般位于被监测的工程上，需要将GNSS接收机10、所有静力水准传感器20以及数据采集网关30均与储能装置40电连接，以便为其提供电源。

优选地，储能装置40为太阳能光伏板或风电，其中使用率较高的是光伏板。

在一实施例中，GNSS接收机10可为GNSS单频接收机或GNSS多频接收机，其中，GNSS多频接收机的种类包括双频、三频、四频、五频及以上。通常来讲，单频或多频不会影响监测数据精度，多频相对单频而言，具有更容易避免干扰即稳定性较高。

参照图2，在一实施例中，还包括预警发布单元，数据处理单元比较实时沉降数据与对应的预定阈值，并且当实时沉降数据超过所述对应的预定阈值时触发预警发布单元发出警报信息，从而实现自动化监测，无需人工全天候监控。具体地，预警发布单元包括网页发布平台、邮件报警平台、声光报警平台及短信报警平台，本领域技术人员可根据实际需求比如沉降数据的大小等来判断选择何种报警平台来发布预警信息。

参照图2，在一实施例中，还包括用于实时显示各监测点的沉降数据的监控显示屏，以便工作人员能够直观的看到各个项目的监测数据。具体地，数据处理单元与监控显示屏通过交换机进行数据传输，使得数据处理单元上的处理得到的沉降数据输送至监控显示屏进行直观呈现。

综上所述，与现有技术相比，本实用新型提供的一种自动化沉降监测系统，通过采用GNSS接收机与静力水准传感器相结合方式对建筑、隧道、道路、基坑等工程项目中的地基进行自动化沉降监测，并且除了自动监测沉降、单点位移外，该自动化沉降监测系统还可以兼容倾角传感器、裂缝传感器、风速风向计、振动传感器等用于采集建筑物各部分指标数据的仪器，对建筑物进行全方位监测。

另外，本领域技术人员应当理解，尽管现有技术中存在许多问题，但是，本实用新型的每个实施例或技术方案可以仅在一个或几个方面进行改进，而不必同时解决现有技术中或者背景技术中列出的全部技术问题。本领域技术人员应当理解，对于一个权利要求中没有提到的内容不应当作为对于该权利要求的限制。

尽管本文中较多的使用了诸如GNSS接收机、静力水准传感器、数据采集网关、空气连通管、液体连通管、储能装置等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的；本实用新型实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种自动化沉降监测系统，其特征在于：包括GNSS接收机（10）、至少两个静力水准传感器（20）、数据采集网关（30）和数据处理单元；

每一所述静力水准传感器（20）分别位于不同的监测点，相邻两所述静力水准传感器（20）之间连接有空气连通管（21）和液体连通管（22）；

所述数据采集网关（30）均与所述GNSS接收机（10）、所有所述静力水准传感器（20）和数据处理单元通信连接；

所述数据采集网关（30）用于采集所述GNSS接收机（10）、所有所述静力水准传感器（20）的实时监测数据，并将所述实时监测数据传输至所述数据处理单元；

所述数据处理单元通过将接收到的GNSS接收机（10）的实时坐标及高程数据作为基准数据，对比每一所有静力水准传感器（20）的沉降量，从而计算得到各监测点的沉降数据。

2.根据权利要求1所述的自动化沉降监测系统，其特征在于：所述GNSS接收机（10）与其中一个所述静力水准传感器（20）位于相同监测点上。

3.根据权利要求1所述的自动化沉降监测系统，其特征在于：所述GNSS接收机（10）、所有静力水准传感器（20）以及所述数据采集网关（30）均与储能装置（40）电连接。

4.根据权利要求3所述的自动化沉降监测系统，其特征在于：所述储能装置（40）为太阳能光伏板或风电。

5.根据权利要求1所述的自动化沉降监测系统，其特征在于：所述GNSS接收机（10）可为GNSS单频接收机或GNSS多频接收机。

6.根据权利要求1所述的自动化沉降监测系统，其特征在于：所述数据采集网关（30）均与所述GNSS接收机（10）、所有所述静力水准传感器（20）和数据处理单元之间通过GPRS进行数据传输。

7.根据权利要求1所述的自动化沉降监测系统，其特征在于：还包括预警发布单元，所述数据处理单元比较实时沉降数据与对应的预定阈值，并且当实时沉降数据超过所述对应的预定阈值时触发预警发布单元发出警报信息。

8.根据权利要求7所述的自动化沉降监测系统，其特征在于：所述预警发布单元包括网页发布平台、邮件报警平台、声光报警平台及短信报警平台。

9.根据权利要求1所述的自动化沉降监测系统，其特征在于：还包括用于实时显示各所述监测点的沉降数据的监控显示屏。

10.根据权利要求9所述的自动化沉降监测系统，其特征在于：所述数据处理单元与所述监控显示屏通过交换机进行数据传输。

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