本發(fā)明涉及一種自動量測分層沉降系統(tǒng)的儀器及其測量安裝方法，屬于水利工程安全監(jiān)測技術領域。

背景技術：

水利工程領域經(jīng)常會遇到壩體、邊坡、堤防的沉降監(jiān)測問題，例如：新建防波堤、大壩、尾礦庫等的沉降穩(wěn)定監(jiān)測，這些都需要安裝分層沉降系統(tǒng)，對不同深度土層的沉降量進行監(jiān)測，以判斷監(jiān)測目標的安全狀態(tài)，指導工程施工和管理。

傳統(tǒng)的分層沉降監(jiān)測，可以分為兩類：一類采用人工讀數(shù)的方式，即在設計位置先鉆孔安裝埋設好傳統(tǒng)的分層沉降系統(tǒng)，待系統(tǒng)安裝完畢，不同深度的沉降環(huán)沉降穩(wěn)定后，由現(xiàn)場測量人員利用手持式分層沉降儀，對分層沉降系統(tǒng)中的各個沉降環(huán)進行量測，現(xiàn)場手工記錄到專用的紙質表格中；后續(xù)數(shù)據(jù)處理時，先將數(shù)據(jù)人工輸入到電子表格中，在進行計算分析，得到不同埋設深度的各個沉降環(huán)的沉降量；另一類采用自動測量方式，這種方式基本上摒棄了傳統(tǒng)的分層沉降系統(tǒng)，采用不動桿法在觀測點位置采用鉆機鉆孔，埋入剛度較大、帶套管的不動桿，桿下端插入硬土層（標準貫入擊數(shù)n＞40），上端引出地面，將沉降標安設在不動桿上，沉降標與土體同步沉降，其相對不動桿的位移即為此處的土體沉降量?；虼?lián)分層沉降計法采用鉆孔埋設的方式，在土層不同位移埋入分層沉降儀，不同深度的分層沉降儀采用串聯(lián)的方式連接。第一類方式每次測量時至少需要兩名工作人員，現(xiàn)場工作量大、效率低，往往由于工作人員讀數(shù)習慣的不同，導致較大的人為讀數(shù)誤差，從現(xiàn)場應用情況看，該方式讀數(shù)精度較差，人為影響因素大，但因人工讀數(shù)方式操作簡單，成本低廉，儀器可維護性高，被國內外工程廣為采用。第二類測量方式，測量簡便，精度高，但儀器單價高，儀器安裝難度大，儀器工作環(huán)境惡劣，經(jīng)常出現(xiàn)由于安裝和后期變形腐蝕等原因，導致監(jiān)測儀器出現(xiàn)損壞，進而引起整個測量點無法正常工作，測量運行的風險性高，目前只在部分工程中有小規(guī)模的應用。

近年來國家、行業(yè)規(guī)范對監(jiān)測項目的要求不斷提高，對測量精度的控制越來越嚴，工程界迫切需要一種操作簡便，適用性廣，成本低廉，測量運行風險小的分層沉降系統(tǒng)自動化量測儀器。

技術實現(xiàn)要素：

目的：為了克服現(xiàn)有技術中存在的不足，本發(fā)明提供一種自動量測分層沉降系統(tǒng)的儀器及其測量安裝方法。

本發(fā)明的上述目的通過獨立權利要求的技術特征實現(xiàn)，從屬權利要求以另選或有利的方式發(fā)展獨立權利要求的技術特征。

技術方案：為解決上述技術問題，本發(fā)明的第一方面提出一種自動量測分層沉降系統(tǒng)的儀器的測量方法，包括以下步驟：自動測量儀器安裝好后，設定好初始設置，儀器依據(jù)控制指令自動對分層沉降系統(tǒng)進行測量，并將測量數(shù)據(jù)自動存儲到儀器自帶的存儲模塊中，該儀器與外部存儲介質之間設有信息傳輸通道，自動測量儀器藉由該信息傳輸通道將采集的數(shù)據(jù)傳輸至外部存儲介質中；工作人員可通過對測量結果的分析計算，得到地基不同深度的沉降量。

進一步，所述自動測量儀器的測量方法更包含以下步驟：

所述儀器在安裝調試好后，由工作人員設置初始參數(shù)，包括：探頭的初始位置、測量點編號、測量沉降環(huán)的數(shù)量、每次測量重復的次數(shù)、測量的間隔時間、最大測量深度等。

儀器收到測量命令后，開始自檢，并將探頭收放至初始位置；儀器自動將探頭放入沉降管內，并開始探測沉降環(huán)的位置；當檢測到一個沉降環(huán)時，儀器記錄沉降環(huán)的數(shù)量；以同樣方法依次記錄沉降環(huán)的數(shù)量達到設置數(shù)量（或探頭下放深度達到設置的最大測量深度）后，儀器自動將探頭放20cm深度后停止放探頭；儀器自動收拉探頭，當探頭檢測到一個沉降環(huán)時，儀器根據(jù)編碼器記錄沉降環(huán)的位置，自動記錄沉降環(huán)的深度并自動存儲；重復以上步驟依次記錄各個沉降環(huán)的位置并保存數(shù)據(jù)；測量結束后儀器自動將探頭收放至初始位置，并自動生成一條包括時間、測量用時、實際沉降環(huán)的測量數(shù)量等信息的測量日志。

進一步，所述信息傳輸通道包括usb接口的存儲介質通道和485、無線電臺等遠程通信通道，分別用于人工收集數(shù)據(jù)和遠程自動通信。

進一步，所述遠程通信可以和外部電腦或采集系統(tǒng)進行通信傳輸，儀器可根據(jù)初始參數(shù)設置進行工作，也可以根據(jù)外部電腦或采集系統(tǒng)的指令進行工作。

進一步，所述儀器工作時，可以采用自帶的鋰電池工作，也可以外接電源進行供電，實現(xiàn)長期無人值守監(jiān)測。

進一步，儀器放探頭的過程中，在記錄沉降環(huán)數(shù)量的同時，也初步記錄了沉降環(huán)的位置，當收探頭開始正式測量時，可以根據(jù)沉降環(huán)的初步位置，調整卷揚機收線的速度，實現(xiàn)快速測量的功能。

本發(fā)明的另一方面還提出一種能自動測量常規(guī)分層沉降系統(tǒng)的儀器，包括：基礎層、牽引層、量測層，所述基礎層包括：混凝土基座、第一不銹鋼底板、不銹鋼絲桿和鋰離子電池倉，所述混凝土基座頂部通過螺栓固定第一不銹鋼底板，所述第一不銹鋼底板上固定有四根不銹鋼絲桿，所述鋰離子電池倉通過螺栓固定在第一層不銹鋼底板上；所述牽引層包括：卷揚機、強制對中卡槽、第二不銹鋼底板、分層沉降測繩，所述四根不銹鋼絲桿中部固定有第二不銹鋼底板，所述第二不銹鋼底板上設置有卷揚機，卷揚機線盤上設置有分層沉降測繩，分層沉降測繩自由端穿過固定在不銹鋼底板上的強制對中卡槽，向上繞過固定在第二不銹鋼底板上的第一滾軸；所述量測層包括：增量型旋轉編碼器、量測控制主板、第三不銹鋼底板和液晶顯示器，所述四根不銹鋼絲桿上部固定有第三不銹鋼底板，所述第三不銹鋼底板上設置有增量型旋轉編碼器、量測控制主板和液晶顯示器，所述分層沉降測繩自由端繞過固定在第三不銹鋼底板上第二滾軸后，水平與增量型旋轉編碼器的齒輪移動連接，再經(jīng)固定在第三不銹鋼底板上第三滾軸后垂直向下，所述分層沉降測繩自由端末端設置有探頭；所述混凝土基座、第一不銹鋼底板、第二不銹鋼底板、第三不銹鋼底板對應位置上均設置有通孔，所述探頭位置與通孔位置相對應；所述量測控制主板分別與卷揚機、增量型旋轉編碼器、探頭、電池和液晶顯示器相連接。

作為優(yōu)選方案，所述第一不銹鋼底板兩側設置有耳朵，所述螺栓穿過耳朵將第一不銹鋼底板固定在混凝土基座上。

作為優(yōu)選方案，所述第二不銹鋼底板通過螺母固定在不銹鋼絲桿上。

作為優(yōu)選方案，所述第三不銹鋼底板通過螺母固定在不銹鋼絲桿上。

作為優(yōu)選方案，所述混凝土基座采用c20/25混凝土澆筑而成，尺寸為0.5×0.5m，厚度20cm。

作為優(yōu)選方案，所述分層沉降測繩上設置有孔洞，所述孔洞與齒輪相卡合。

一種能自動量測常規(guī)分層沉降系統(tǒng)的儀器安裝方法，包括如下步驟：

步驟一：將現(xiàn)場分層沉降管所在位置的地面整平，在地面上將混凝土澆筑所用模具安裝好，模具的尺寸為0.5m×0.5m，在模具內側面涂抹脫模油，保證后期順利脫模；

步驟二：根據(jù)現(xiàn)場情況，采用現(xiàn)場拌制或者運輸拌制好的混凝土，將混凝土倒入模具內，并振搗均勻，待7天混凝土初凝期過后脫模，期間要進行灑水和遮光養(yǎng)護，防止混凝土開裂；

步驟三：混凝土澆筑14天后，完成混凝土基座開始儀器安裝工作；

步驟四：儀器安裝前首先要進行定位作業(yè)，將第一不銹鋼底板安放在混凝土基座頂面，調整位置，保證第一不銹鋼底板的四邊與混凝土基座四邊基本平行，用記號筆將第一不銹鋼底板左右兩側4個耳朵安裝孔的位置標記到混凝土基座上，移開第一不銹鋼底板，在標記好的位置上用沖擊鉆打孔，打孔完畢，清除鉆灰后，重新將第一不銹鋼底板放在混凝土基座上；將水平尺安放在第一不銹鋼底板上，將不銹鋼絲桿擰入第一不銹鋼底板帶螺紋的孔洞內，依據(jù)水平尺的指示，將不銹鋼絲桿旋出第一不銹鋼底板底面，頂在混凝土基座上稍稍抬起第一不銹鋼底板，經(jīng)過不斷調節(jié)不銹鋼絲桿旋出第一不銹鋼底板的距離，將第一不銹鋼底板調平；

步驟五：第一不銹鋼底板調平后，將膨脹螺栓放入第一不銹鋼底板兩側耳朵的孔洞內，用扳手逐漸擰緊膨脹螺栓，將第一不銹鋼底板牢牢固定在混凝土底板上；固定好后，再次用水平尺調節(jié)第一不銹鋼底板的水平，調整好后，用固定螺母將第一不銹鋼底板牢固的鎖死在不銹鋼絲桿上；

步驟六：將固定螺母擰入不銹鋼絲桿上，大致距離第一不銹鋼底板10-15cm，將第二不銹鋼底板放入絲桿上，在第二不銹鋼底板上放置水平尺，通過調節(jié)固定螺母的上下位置，將第二不銹鋼底板調平；調平后在第二不銹鋼的頂面用固定螺母鎖死；

步驟七：將第一滾軸、強制對中卡槽和卷揚機通過螺絲螺母依次固定在第二不銹鋼底板上；

步驟八：將第三不銹鋼底板按照步驟六的方式，安裝在不銹鋼絲桿上，并將測量控制主板、增量型旋轉編碼器和第三滾軸、第四滾軸依次安裝在第三不銹鋼底板上；

步驟九：安裝完畢后，將測量控制主板上的信號控制線和電源線依次連到卷揚機、增量型旋轉編碼器和分層沉降測繩前端的探頭上，并將外部信號電纜和控制電源連接到測量控制主板上；

步驟十：將分層沉降測繩前端的探頭緩慢的從卷揚機內抽出30cm，小心的繞過各個滾軸，放入分層沉降管內，將分層沉降測繩的孔洞與增量型旋轉編碼器的齒輪對接好；

步驟十一：通過配套的控制軟件啟動儀器，進行試驗性讀數(shù)，查看儀器是否工作正常；一切正常后，用不銹鋼外罩將整個儀器罩住，不銹鋼外罩通過膨脹螺栓固定在混凝土基座上。

有益效果：本發(fā)明提供的一種自動量測分層沉降系統(tǒng)的儀器及其測量安裝方法，本儀器既能有效兼容現(xiàn)有的分層沉降系統(tǒng)，又能提高測量精度，減少分層測量系統(tǒng)的安裝技術難度，降低測量成本和測量運行風險，具有巨大推廣潛力的自動化量測儀器。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點：設計合理、工藝簡單、易于加工、主要配件價格低廉，從而使得該自動化量測儀器具備較高的成本優(yōu)勢，該自動化量測儀器適用性廣，數(shù)據(jù)傳輸方式靈活多樣，安裝簡便。該自動化量測儀器不對分層沉降系統(tǒng)進行任何改造，使得分層沉降系統(tǒng)依然保留了人工讀數(shù)的功能，提高了分層沉降監(jiān)測項目的安全系數(shù)，不會產生由于自動化測量裝置失效而導致該測量項目無法開展監(jiān)測的情況，該自動化采集儀器具有廣泛的市場應用前景。

附圖說明

圖1是本發(fā)明自動化量測儀器的立面圖；

圖2是本發(fā)明自動化量測儀器的下層俯視圖；

圖3是本發(fā)明自動化量測儀器的中間層俯視圖；

圖4是本發(fā)明自動化量測儀器的上層俯視圖。

圖5是自動化量測儀器數(shù)據(jù)傳輸線路示意圖。

圖6是自動化量測儀器內部模塊連接示意圖。

圖7是自動化量測儀器啟動測量工作的總體流程示意圖。

圖8是自動化量測儀器測量流程示意圖。

圖9是自動化量測儀器控制系統(tǒng)軟件程序框圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明作更進一步的說明。

如圖1-4所示，一種能對常規(guī)分層沉降系統(tǒng)進行自動化量測的儀器，該儀器分為基礎層、牽引層、量測層上中下三層，最下面基礎層為混凝土基座7，第一不銹鋼底板6左右兩側有四個耳朵，作為膨脹螺絲10的固定位置，四個角處分別加工有4個帶螺紋的螺絲孔可以與不銹鋼絲桿1配套，第一不銹鋼底板6通過膨脹螺絲10安裝在混凝土基座7上面，安裝時通過調節(jié)四個角上的不銹鋼絲桿1伸出第一不銹鋼底板6的距離，實現(xiàn)調平第一不銹鋼底板6的功能，安裝完畢后通過不銹鋼螺母2鎖緊不銹鋼絲桿1。鋰離子電池倉17通過螺絲螺母固定在第一不銹鋼地板6上。牽引層的第二不銹鋼底板5通過不銹鋼螺母2鎖緊在不銹鋼絲桿1上，小型卷揚機12通過螺絲螺母固定在第二不銹鋼底板5上，通過收放分層沉降測繩8實現(xiàn)探頭15在分層沉降管中上下移動的功能。強制對中卡槽9用于將分層沉降測繩強制對中，保證分層沉降測繩8處于滾軸3的同一位移，防止分層沉降測繩8在運動過程中脫離增量型旋轉編碼器14的齒輪。滾軸3用于改變分層沉降測繩8的運動方向。測量層的第三不銹鋼底板4通過不銹鋼螺母2鎖緊在不銹鋼絲桿1上，量測控制主板13通過螺絲螺帽固定于上部第三不銹鋼底板4上，用于控制小型卷揚機12的開啟和增量型旋轉編碼器14的測量，并兼具數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)輸入輸出等功能。液晶觸摸屏16通過螺絲螺帽固定于上部第三不銹鋼底板4上，用于初始設置的輸入，人工啟動管理、實時測量數(shù)據(jù)的顯示等信息的輸入輸出（如果儀器后期實現(xiàn)了電腦或采集系統(tǒng)的遠程控制，可以不用加裝該觸摸屏）。分層沉降測繩8經(jīng)過滾軸3改變方向，實現(xiàn)分層沉降測繩8前端探頭15在穿過混凝土基座6、第一不銹鋼底板6、第二不銹鋼底板5、第三不銹鋼底板4上通孔11的分層沉降管中自由移動的目的。

更優(yōu)化和更具體地說，本發(fā)明的一種能對常規(guī)分層沉降系統(tǒng)進行自動化量測儀器的結構是：

（1）最下部的為混凝土基座7，采用c20/25混凝土澆筑而成，一般尺寸為0.5×0.5m，厚度20cm左右，基座表面在澆筑時抹平；

（2）第一不銹鋼底板6采用304不銹鋼板，厚度5mm，兩側焊接有4個固定耳朵，耳朵正中間有孔，用于放置不銹鋼膨脹螺栓10；第一不銹鋼底板6四個角位置各有4個帶螺紋的圓孔，其尺寸與不銹鋼絲桿1外徑配套（不銹鋼絲桿直徑10mm左右），通過調節(jié)絲桿伸出第一不銹鋼底板6的長度來調平第一不銹鋼底板，實現(xiàn)整套儀器處于水平狀態(tài)的功能。待儀器調平后，通過不銹鋼膨脹螺栓10將第一不銹鋼底板6固定在混凝土基座7上；通過螺絲螺母將鋰電池電源倉17固定于第一不銹鋼地板6上；

（3）第二不銹鋼底板5通過上下兩顆固定螺母2固定在不銹鋼絲桿1上，底板厚度為5mm。小型卷揚機12通過螺絲螺母固定在第二不銹鋼底板5上，在小型卷揚機前段固定一塊特氟龍材質的強制對中卡槽9，測繩通過卡槽后被強制對中，防止出現(xiàn)測繩左右運動脫離增量型旋轉編碼器14齒輪的現(xiàn)象，特氟龍是一種摩擦系數(shù)極小的材料，可以有效減少測繩與強制對中卡槽的摩擦系數(shù)，降低測繩的磨損。在強制對中卡槽前端固定一個滾軸3，用以改變測繩8的運動方向。測繩8為普通手持式分層沉降儀的測繩打孔改裝而成，打孔的目的是保證測繩在移動過程中，能有效帶動數(shù)字編碼器14的齒輪；

（4）第三不銹鋼底板4通過上下兩顆固定螺母2固定在不銹鋼絲桿1上，底板厚度為5mm。第二不銹鋼底板4的前端開有一個凹槽，保證測繩8可以無影響的升到第二不銹鋼底板。在第二不銹鋼底板上固定有測量控制主板13，該主板采用集成電路板的方式，分別與小型卷揚機、測繩、探頭以及增量型旋轉編碼器14相連，通過控制小型卷揚機的啟閉，實現(xiàn)上拉或下放測繩8的目的，當測繩前端的探頭探測到分層沉降管內沉降環(huán)的位置時，測量控制主板通過讀取增量型旋轉編碼器14的編碼，即可知道該沉降環(huán)相對分層沉降管管口的距離，通過四則運算即可得出兩次測量時間段內該沉降環(huán)相對分層沉降管管口的位移量，測量控制主板同時具有數(shù)據(jù)傳輸端口，通過加裝不同的通訊模塊即可實現(xiàn)有線或無線的數(shù)據(jù)傳輸功能，該主板外部套有一個不銹鋼外罩，通過固定螺絲螺母可以將主板的不銹鋼外罩固定在第三不銹鋼底板上。通過螺絲螺母將液晶屏16固定在第三不銹鋼地板4上，并與控制主板13連接好，當儀器安裝好后，可以通過其輸入初始設置，并實時查看儀器的各種工作信息。增量型旋轉編碼器14固定于第三不銹鋼底板4上，增量型旋轉編碼器前端的齒輪與測繩8相扣合，當測繩8移動時，通過測繩8上的孔，可以帶動數(shù)字編碼器的軸轉動，實現(xiàn)數(shù)字化記錄測繩移動長度的功能；

（5）混凝土基座、第一不銹鋼底板、第二不銹鋼底板、第三不銹鋼底板在后部均開有一個圓孔，圓孔的直徑稍大于要測量的分層沉降管的直徑，這樣在安裝的過程中各個底板能非常順滑的套在分層沉降管上。

通過小型卷揚機帶動分層沉降儀測繩，可以實現(xiàn)在分層沉降管內自動收放儀器探頭的目的，采用數(shù)字編碼器測量測繩的位移量，即可得到儀器探頭測量出的不同深度的沉降環(huán)距離管口的距離，通過計算兩次測量的距離之差，即可得到沉降環(huán)在兩次測量時間段內的沉降量。

自動化測量儀器結構如圖5、6所示，儀器電路包括電源供電單元、控制單元、工作單元、信息輸入顯示單元、信息傳輸單元等，以下一一進行說明。

（1）控制單元，用于控制測量儀器執(zhí)行具體的操作。該控制單元集成有單片機模塊、存儲模塊、設備接口模塊、時鐘模塊、通信模塊和單片機程序。單片機模塊是控制單元的核心部件，采用高度集成的高速、低功耗單片機和相關集成電路組建，包括命令處理功能、數(shù)據(jù)采集控制、通信傳輸?shù)裙δ?。單片機模塊通過設備接口模塊與工作單元、信息傳輸單元、電源供電單元及信息輸入單元等連接，主要執(zhí)行的控制工作有：自動收放、測量、其他輔助工作，接收上位機命令、參數(shù)設置、上傳數(shù)據(jù)和信息、保存數(shù)據(jù)等?？刂茊卧拇鎯δK包括非易失性存儲器，例如sd存儲卡等，可以由其他設備直接讀取數(shù)據(jù)內容。

（2）工作單元，用于執(zhí)行對常規(guī)分層沉降系統(tǒng)的測量操作，包括用于測量測繩收放長度的測量模塊、用于控制測繩收放的電源控制模塊和用于探測沉降環(huán)位置的信號模塊。

參考圖6，測量模塊包含增量型旋轉編碼器：測量精度0.1mm；

電源控制模塊包含直流電機：可自由控制轉動速度、起停等；

信號模塊包含儀器探頭：可精確探測沉降環(huán)位置，并輸出電信號；

儀器控制探頭在分層沉降系統(tǒng)內上下移動，當檢測到一個分層沉降環(huán)時，儀器同步記錄當前位置；以同樣方法依次檢測所有分層沉降環(huán)并保存數(shù)據(jù)，當與外部電腦或控制系統(tǒng)連接時，會將數(shù)據(jù)同時發(fā)送給外部系統(tǒng)以計算出各沉降環(huán)的沉降量，測量結束后儀器將探頭收放至初始位置。

（3）信息傳輸單元，用于儀器與外部系統(tǒng)之間交互數(shù)據(jù)信息。為提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣群托?，儀器與外部系統(tǒng)之間包括兩個獨立的數(shù)據(jù)傳輸通道，即usb通信通道和485通信通道，保證數(shù)據(jù)信息傳輸迅速、可靠。工作人員可以定期通過usb通道獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)，或者外部系統(tǒng)通過485通信通道發(fā)送至儀器的各種命令、參數(shù)，儀器通過該數(shù)據(jù)傳輸通道發(fā)送給外部系統(tǒng)的各項測量數(shù)據(jù)和信息。

（4）電源供電單元，用于提供儀器的供電和電源管理。在本實施例中，電源供電單元包括鋰電池和電源管理模塊。鋰電池采用內置或可拆卸的方式安裝在電池倉內，例如采用大容量鋰電池供電，充電一次可以滿足測量儀器滿負荷工作24小時以上。電源管理模塊根據(jù)儀器各個功能單元工作電壓、電流進行合理分配，并且對儀器的各個功能單元的工作電流、電壓、溫度進行監(jiān)控，對發(fā)生過流、過壓情況進行報警并自動保護，并且對蓄電池充放電電流、電壓、溫度進行自動監(jiān)控和管理，對欠壓、過流、過溫度等情況進行報警和保護，延長電池工作壽命，保證設備正常工作。

下面參考圖6并結合圖7所示的流程圖，詳細說明本發(fā)明的自動化測量儀器對分層沉降系統(tǒng)進行測量的方法。

如圖8所示，開啟電源，測量儀器執(zhí)行測量準備，進行開機檢查，包括連接線纜、連接控制裝置通信、啟動控制程序、預熱、系統(tǒng)狀態(tài)檢查、電池容量檢查、通信連接測試、電機驅動測試、恢復初始工作位置、工作模式設置等工作，其中：

恢復初始工作位置：儀器出廠時，設置好了探頭的初始位置，即初始編碼器的值；

工作模式設置：測量數(shù)量、測點編號、測量深度；

參考圖8所示，測量儀器完成準備工作以后，可以進行分層沉降系統(tǒng)測量工作。其具體工作步驟如下：

步驟1啟動測量工作模式；

步驟2卷揚機放線，進行預先測量工作；

步驟3檢查是否有探頭到達設置深度的命令，若無命令則進入步驟4；否則直接進入步驟8；

步驟4檢查是否收到獲得探頭信號的命令，若有命令則進入步驟5；否則進入步驟2；

步驟5計數(shù)工作，探頭每探測到一個沉降環(huán)，就計數(shù)一次，并記錄測量到的該沉降環(huán)的位置；

步驟6檢查計數(shù)數(shù)量是否達到設置的數(shù)量，如果達到則進入步驟7；否則進入步驟2；

步驟7將探頭繼續(xù)下放20cm后，停止下放探頭的動作，然后進入步驟8；

步驟8卷揚機收線，進行正式測量；

步驟9檢測探頭是否達到初始位置，如果未到則轉入步驟10；否則轉入步驟12(即進入停止收線步驟)；

步驟10檢測是否收到獲得探頭信號的命令，如果收到則進入步驟11（即進入記錄測量值步驟）；否則進入步驟8；

步驟11記錄測量到的沉降環(huán)位置，并自動儲存；

步驟12卷揚機停止收線，并進入步驟13（即進入形成一條測量記錄步驟）；

步驟13儀器自動將本次測量的所有信息寫成一條測量記錄，并自動保存，然后進入步驟14（即進入工作結束步驟）；

步驟14控制探頭進入初始位置，結束工作。

儀器監(jiān)控系統(tǒng)軟件

本實例中控制主板13內安裝儀器監(jiān)控軟件，采用采用高級語言編寫的可視化、人機交互的計算機程序，通過液晶顯示器，操作人員能控制儀器進行測量操作，并實時監(jiān)測儀器的運行狀態(tài)。

控制主板13內運行的儀器監(jiān)控軟件包括系統(tǒng)管理程序、運行控制程序和數(shù)據(jù)處理程序，參見圖9所示，其中：

1）系統(tǒng)管理程序：

系統(tǒng)管理程序包括項目管理、系統(tǒng)安全管理和運行操作日志等內容。

2）運行控制程序：

運行控制程序包括系統(tǒng)設置、系統(tǒng)自檢、測量控制等內容。

3）數(shù)據(jù)處理程序：

數(shù)據(jù)處理程序包括數(shù)據(jù)整理和數(shù)據(jù)庫管理等工作。

本發(fā)明一種能對常規(guī)分層沉降系統(tǒng)進行自動化量測的儀器，通過自動收放測繩，達到控制測繩前端探頭在分層沉降管內自由移動的目的。自動測量時，首先控制小型卷揚機，將測繩前部探頭緩慢的放到分層沉降管管底（通過在測量控制主板上寫入分層沉降管的長度既可以實現(xiàn)該功能），然后緩慢勻速拉升探頭，當探頭探測到分層沉降管外不同埋設深度的沉降環(huán)時，測量控制主板自動讀取此時數(shù)字編碼器的讀數(shù)，并存儲下來，將兩次測量的讀數(shù)相減即可得到在兩次測量歷時之間該沉降環(huán)相對分層沉降管管口的位移量，該位移量可以通過有線、無線電臺、無線網(wǎng)橋或gprs等手段傳輸?shù)浆F(xiàn)場管理站的控制電腦內，并通過配套的軟件將其數(shù)值展現(xiàn)出來。該儀器可以采用有線或者太陽能供電兩種方式，當采用太陽能供電時，太陽能蓄電池放置于下層與中間層之間的位置。

配合該自動化量測儀器的安裝方法，其特征在于，步驟如下：

實施例1，一種能對常規(guī)分層沉降系統(tǒng)進行自動化量測的儀器安裝方法。

（1）儀器到場后，先開箱檢查，查看外表有無破損等情況；

（2）將現(xiàn)場分層沉降管所在位置的地面整平，在地面上將混凝土澆筑的模具安裝好，一般模具的尺寸為0.5m×0.5m，在模具內側面涂抹脫模油，保證后期順利脫模。在模具的適當位置開孔，安裝電纜穿線管，方便后期儀器電纜走線（如采用無線傳輸和太陽能供電的方式，無此步驟）；

（3）根據(jù)現(xiàn)場情況，采用現(xiàn)場伴制或者運輸伴制好的混凝土，將混凝土倒入模具內，并振搗均勻，待7天混凝土初凝期過后脫模，期間要進行灑水和遮光養(yǎng)護，防止混凝土開裂；

（4）混凝土澆筑14天后既可以開展儀器安裝工作。在等待混凝土凝固的這段時間，將儀器的電源和信號線埋設到儀器安裝位移（如采用無線傳輸和太陽能供電的方式，無此步驟）；

（5）儀器安裝前首先要進行定位作業(yè)，將下層底板安放在混凝土底座頂面，調整位置，保證底板的四邊與混凝土底座四邊基本平行，用記號筆將底板左右兩側4個耳朵安裝孔的位置標記到混凝土底板上，移開底板，在標記好的位置上用沖擊鉆打孔，待清除鉆灰后，重新將底板放在混凝土底座上。將水平尺安放在底板上，將不銹鋼絲桿擰入底板帶螺紋的孔洞內，根據(jù)水平尺的指示，將不銹鋼絲桿旋出底板底面，頂在混凝土底座上稍稍抬起底板，經(jīng)過不斷調節(jié)絲桿旋出底板的距離，將底板調平；

（6）底板調平后，將膨脹螺栓放入底板兩側耳朵的孔洞內，用扳手逐漸擰緊膨脹螺栓，將底板牢牢固定在混凝土底板上。固定好后，再次用水平尺調節(jié)底板的水平，調整好后，用固定螺母將底板牢固的鎖定在絲桿上；

（7）將滾軸、強制對中卡槽和小型卷揚機通過螺絲螺母依次固定在不銹鋼板上；

（8）將測量控制主板、數(shù)字編碼器和滾軸依次安裝在底板上；

（9）將固定螺母擰入絲桿上，大致距離下層底板10-15cm左右，將中間層底板放入絲桿上，在底板上放置水平尺，通過調節(jié)固定螺母的上下位置，將底板調平。調平后在中間層底板的頂面用固定螺母鎖死；

（10）將上層底板按照步驟9的方式，按照在絲桿上；

（11）安裝完畢后，將測量控制主板上的信號控制線和電源線依次連到小型卷揚機、測繩和數(shù)字編碼器上，并將外部信號和控制電源連接到控制主板上；

（12）將測繩前端的探頭緩慢的從小型卷揚機內抽出30cm，小心的繞過各個滾軸，放入分層沉降管內，將測繩的孔洞與數(shù)字編碼器的齒輪對接好；

（13）通過配套的控制軟件啟動儀器，進行試驗性讀數(shù)，檢查儀器是否工作正常。一切正常后，用不銹鋼外罩將整個儀器罩住，不銹鋼外罩通過膨脹螺栓固定在混凝土土底座上。

本發(fā)明針對傳統(tǒng)的分層沉降自動采集儀器的不足，發(fā)明了一種能對常規(guī)分層沉降系統(tǒng)進行自動化量測的儀器，具有以下特點：

（1）該自動化量測儀器，不僅可以對新安裝的分層沉降系統(tǒng)進行自動化測量，而且可以對老舊分層沉降系統(tǒng)進行自動化改造升級，儀器適用性廣；

（2）該自動化量測儀器，對分層沉降的管道沒有做任何改造，不會妨礙對分層沉降系統(tǒng)的人工測讀，解決了傳統(tǒng)分層沉降自動化測量系統(tǒng)無法進行人工校核的缺陷，同時由于允許對分層沉降系統(tǒng)進行人工測讀，有效的避免了由于自動化量測系統(tǒng)出現(xiàn)故障，導致整個監(jiān)測工作無法開展的情況，降低了整個監(jiān)測項目的日常運行風險；

（3）該自動化量測儀器可以采用有線、無線等方式進行數(shù)據(jù)傳輸，并能夠根據(jù)現(xiàn)場情況采用有線和太陽能蓄電池等多種供電方式，其配套功能靈活多樣，可廣泛適用各種現(xiàn)場環(huán)境；

（4）該自動化量測儀器采用模塊化設計，結構簡單，能有效的降低生產成本，便于日常維護。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出：對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。