液壓式多點沉降監測報警方法及裝置製造方法
2023-05-07 01:46:41 1
液壓式多點沉降監測報警方法及裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種液壓式多點沉降監測報警方法及裝置，本裝置主要由液壓傳感器、測量直管、監測報警主機、密閉儲液器、液體、連通管、監測直管組成。在各沉降監測點設置監測直管、通過連通管與基準點上各測量直管組成各自獨立的「U」形連通管；通過液壓傳感器精確測量液面高度來計算出測量沉降監測點的沉降變化。本發明能同時對多個沉降監測點進行高精度(±0.1mm)、高可靠、實時、連續測量並自動記錄，對找出沉降規律起到積極作用。可廣泛用於城市建築、公(鐵)路路基、橋梁、隧道、大壩、山體滑坡等領域的沉降自動監測和報警。針對不同用戶的使用場所，自由設定沉降報警值，可預防因沉降過大所產生的人員傷亡和財產損失。
【專利說明】液壓式多點沉降監測報警方法及裝置
【技術領域】
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[0001]本發明涉及一種液壓式多點沉降監測報警方法及裝置，採用液壓傳感器測量液面高度變化，監測報警主機採集數據並分析處理，實現對多個沉降監測點的連續自動測量和記錄。屬於防災減災【技術領域】。
【背景技術】
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[0002]對一些重要地段、建築物、公(鐵)路路基、隧道、橋梁、大壩、滑坡等，當沉降累積達到一定程度後就會產生嚴重危害。因此對其的沉降監測頻率、精度、時間間隔提出了更高的要求，在沉降變化超過安全範圍前及時報警，就能起到防止人員傷亡、減少財產損失的目的。現行規範規定，高層建築物、構築物、重要古建築物及連續生產的礦山基建、動力設備基礎、滑坡監測等均要進行變形、沉降觀測。
[0003]目前沉降的主要監測方法有:水準測量法、三角高程測量法、InSAR、GPS、地面沉降監測站等。用於沉降觀測的儀器設備主要有:水準儀、分層沉降儀、水管式沉降儀、電子水平尺。電子水平尺精度最高，但使用成本太高，全國也不超過10臺；多數方法及設備其勞動強度大，不易實現連續和自動化測量。目前還沒有一種低成本、高精度、能實時自動測量並報警的方法和裝置。
[0004]根據液體在一連通管內，其液面的高程是完全一致的(連通管原理)，在基準點與監測點分別設置直管，中間用管子連通(見圖1)。兩直管底部高程分別為H0、H1，直管內的液體高度分別是h0、hl。貝U:
[0005]H0+h0 = Hl+hl (I)
[0006]1、當監測點下降ΛΗ1時，其直管內液面高度將增加Ahl ;基準點的高程不變，直管內的液面高度將減少Λ h0，則:
[0007]H0+h0- AhO = Hl-Δ Hl+hl+ Δ hi (2)
[0008]由公式(I)和公式⑵可得:
[0009]ΔΗ1 = AhO+Ahl (3)
[0010]當兩直管的截面積完全相同時，其減小的高度就等於增加的高度，即AhO =Ahl，由公式(3)可得:
[0011]ΔΗ1 = 2AhO (4)
[0012]2、當監測點上升Λ Hl時，其直管內液面高度將減少Λ hl，基準點高程不變，直管內的液面高度將增加AhO，則:
[0013]H0+h0+ AhO = Hl+ Δ Hl+hl- Ahl (5)
[0014]同樣可得到公式(4)
[0015]從公式(4)可以看出，只要我們能實時測量出基準點直管內液面高度變化，就能間接的計算出監測點的沉降變化，測點液面升高2 AhO，說明監測點下降AhO，測點液面降低2 AhO，說明監測點上升AhO。監測點沉降量與基準點直管液面高度呈線性變化關係。
【發明內容】
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[0016]本發明要解決的技術問題是提供一種測量精度高、受環境影響小、使用維護方便、能同時對多個沉降監測點進行自動測量，並使用沉降預警值進行報警、通過無線網絡將信息遠程傳送的方法及裝置。
[0017]本發明所採用的技術方案是:選用高精度液壓傳感器，該傳感器能分辨出測量直管內液位0.1mm的變化，也就是說能測量出沉降監測點0.05mm的變化。通過多個液壓傳感器分別測量各直管內液位的變化，控制模塊計算出對應各沉降監測點的沉降變化，並將測量數據顯示和貯存；通過設定預警沉降值，當某一個沉降監測點的沉降達到設定值時，立即自動啟動多方式報警。其工作流程圖如圖2所示。
[0018]為實現以上方案，發明一種液壓式多點沉降監測報警裝置，該裝置由數據線(1)、液壓傳感器(2)、氣管(3)、測量直管(4)、出液閥(5)、三通(6)、進液閥(10)、密閉貯液器
(12)、壓力表(13)、液體(14)、控制模塊(15)、無線模塊(16)、天線(17)、警笛(18)、數據接口(19)、數顯貯存器(20)、連通管(21)、監測直管(22)、防雨箱(23)、支架(24)等組成。見圖3。
[0019]監測報警主機包括:控制模塊(15)、無線模塊(16)、天線(17)、警笛(18)、數顯貯存器(20)、數據接口(19)。控制模塊處理採集信息，無線模塊和天線負責信息的遠程傳輸，警笛用於報警，數顯貯存器用來顯示並貯存測量數據，數據接口用於測量數據輸出。貯存於監測報警主機內的各種數據，不會因斷電而消失。
[0020]在圖3中，三通(6)與測量直管⑷底部連接，氣管(3) —端與測量直管⑷連通，另一端與液壓傳感器(2)密封連接，連通管(21)分別與監測直管(22)和三通連接，測量直管(4)和液壓傳感器(2)固定在支架上；由測量直管、監測直管、連通管等組成從基準點到監測點的多個「U」形獨立連通體；各液壓傳感器(2)的數據線(1)與監測報警主機連接。
【專利附圖】
【附圖說明】
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[0021]圖1:液體「U」形連通體示意圖。
[0022]其中:H0-基準點高程；h0_基準點直管液體高度；Λ h0-基準點直管液體高度變化量；H1-監測點高程；hl_監測點直管液體高度；ΛΗ1監測點高程變化量；Λ h1-監測點直管液體高度變化量;A-水平線。
[0023]圖2:液壓式多點沉降監測報警方法原理示意圖。
[0024]圖3:液壓式多點沉降監測報警裝置結構示意圖。
[0025]其中:1、數據線；2、液壓傳感器；3、氣管；4、測量直管；5、出液閥；6、三通；10、進液閥；11、進液口 ；12、密閉儲液器；13、壓力表；14、液體；15、控制模塊；16、無線模塊；17、天線；18、警笛；19、數據接口 ；20、數顯貯存器；21、連通管；22、監測直管；23、防雨箱；24、支架。
【具體實施方式】
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[0026]在不受沉降影響的地方固定好密閉儲液器(12)和監測報警主機，在沉降監測點豎立支架(24)，在適當的高度將防雨箱(23)和監測直管(22)固定在支架上，監測直管
(22)的下部與連接管(21)連接，全部監測直管的高程與測量直管高程差小於±200mm，監測直管與測量直管其橫截面積完全一樣。密封儲液器(12)內裝有低揮發低熱脹冷縮係數的防凍液(14);儲液器上部的進液口(11)也可作進氣口 ；儲液器的下部有多個出液閥
(5)，出液口三通(6)與測量直管⑷連接，氣管(3)分別與測量直管⑷底部和液壓傳感器⑵連接；連通管(21)連接測量直管⑷和監測直管(22);液壓傳感器的數據線⑴與監測報警主機連接。
[0027]進液口連接空壓機，打開進液閥(10)和全部出液閥，開啟空壓機給儲液器加壓，使液體緩慢流入連通管和各直管內，測量直管內的液面達到直管一半高度左右時，關閉空壓機、進液閥和全部出液閥；待液面穩定後打開監測報警主機電源，測量出當前各傳感器的初始位置數據。設定沉降報警閥值、採樣時間間隔、多組接收電話、報警簡訊內容、語音留言。每次採樣時，監測報警主機自動記錄各監測點的數據(點號、日期、時間、讀數)。抽樣時，通過無線網絡給監測報警主機發出測量請求，監測報警主機立即回傳各測點數據到手機或電腦上。
[0028]當沉降觀測點出現上升(或下降)時，測量直管內的液位及氣管內的壓力也會隨之變化，液壓傳感器將監測到的壓力變化傳給監測報警主機，監測報警主機通過計算並在數顯屏上顯示各沉降觀測點的沉降值(沉降值=當前位移值-初始位移值)；當沉降量大於等於設定的沉降報警閥值時，現場警笛響、主機發出報警簡訊，並立即循環撥打所設定的電話。提醒相關責任人沉降觀測點的沉降已經達到所設定的沉降報警閥值，必須馬上採取有效措施，避免事故發生。沉降監測運行一段時間後，可通過數據接口將全部測量數據拷貝到電腦上進行處理。
[0029]上面對本發明所提供的液壓式多點沉降監測報警方法及裝置進行了詳細的說明，在不背離本發明實質精神的前提下對它所做的任何顯而易見的改動，都將構成對本發明專利權的侵犯，將承擔相應的法律責任。
【權利要求】
1.一種液壓式多點沉降監測報警裝置，其特徵在於: 本裝置包括數據線(I)、液壓傳感器(2)、氣管(3)、測量直管(4)、監測報警主機、出液閥(5)、三通(6)、進液閥(10)、進液口(11)、密閉儲液器(12)、壓力表(13)、液體(14)、連通管(21)、監測直管(22)、防雨箱(23)、支架(24)； 監測報警主機包括:控制模塊(15)、無線模塊(16)、天線(17)、警笛(18)、數據記錄儀(19)、數顯貯存器(20)； 各沉降監測點的監測直管(22)、基準點測量直管(4)和連通管(21)組成各自獨立的「U」形連通管，分別用液壓傳感器(2)精確測量其液面高度，液壓傳感器(2)的數據線(I)接入監測報警主機，控制模塊(15)處理採集信息，無線模塊(16)和天線(17)負責信息的遠程傳輸，警笛(18)用於報警，數顯貯存器(20)用於顯示並貯存數據；貯存於監測報警主機和數據記錄儀內的各種數據，不會因斷電而消失。
2.根據權利要求1所述的一種液壓式多點沉降監測報警裝置，其特徵在於:多個測量直管底部有連通氣管(3)，液壓傳感器(2)與氣管密封連接。
3.根據權利要求1所述的一種液壓式多點沉降監測報警裝置，其特徵在於:監測報警主機含有遠程傳輸的無線模塊，報警信息以簡訊、電話方式告知相關人員。
4.根據權利要求1所述的一種液壓式多點沉降監測報警裝置，其特徵在於:監測報警主機可接入多個液壓傳感器。
5.根據權利要求1所述的一種液壓式多點沉降監測報警裝置，其特徵在於:監測報警主機現場有警笛報警。
6.根據權利要求1所述的一種液壓式多點沉降監測報警裝置，其特徵在於:監測報警主機的數顯貯存器用於顯示並貯存數據。
7.根據權利要求1所述的一種液壓式多點沉降監測報警裝置，其特徵在於:測量直管和監測直管有相同的截面積。
8.根據權利要求1所述的一種液壓式多點沉降監測報警裝置，其特徵在於:密閉儲液器內的液體為低揮發低熱脹冷縮係數的防凍液。
9.根據權利要求1所述的一種液壓式多點沉降監測報警裝置，其特徵在於:連通管為低熱脹冷縮係數並隔熱的。
【文檔編號】G01C5/04GK104280015SQ201310302865
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2013年7月10日 優先權日:2013年7月10日
【發明者】熊清遠 申請人:熊清遠