地面沉降分層原位監(jiān)測裝置及監(jiān)測方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種地面沉降分層原位監(jiān)測裝置及監(jiān)測方法，其中，裝置包括：下井裝置、傳感器探頭以及監(jiān)測儀器，其中，所述下井裝置用于承載所述傳感器探頭并到達(dá)不同巖層的位置；所述傳感器探頭通過電纜與所述監(jiān)測儀器連接，用于從底部向上對不同巖層進(jìn)行探測，并回傳信號給所述監(jiān)測儀器；所述監(jiān)測儀器，用于控制所述下井裝置的動作并接收所述傳感器探頭回傳的信號，根據(jù)接收的信號記錄所述傳感器探頭當(dāng)前所處位置的傾角值以及從底部上升的高度；本發(fā)明利用一個鉆孔，實現(xiàn)對地面沉降的分層、自動監(jiān)測。
【專利說明】地面沉降分層原位監(jiān)測裝置及監(jiān)測方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子監(jiān)測【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及地面沉降分層原位監(jiān)測裝置及監(jiān)測方法。

【背景技術(shù)】
[0002]目前我國已經(jīng)有50多個城市發(fā)生地面沉降災(zāi)害，占世界之最，我國地面沉降監(jiān)測以長江三角洲、華北平原和汾渭盆地作為重點區(qū)域?，F(xiàn)階段我國區(qū)域性地面沉降監(jiān)測技術(shù)主要以InSAR、GPS、大地水準(zhǔn)測量等方式為主，InSAR可以敏感地監(jiān)測出地面沉降的變化，但是由于地面沉降一般時間跨度數(shù)年，因此受到時間去相干及大氣影響等因素的限制。而GPS、大地水準(zhǔn)測量等受設(shè)備及監(jiān)測受操作人員的技能素質(zhì)及職業(yè)精神等因素影響，點狀監(jiān)測中基巖標(biāo)、分層標(biāo)等方式無論從占地面積，還是鉆孔等方面考慮，其前期投入巨大、施工條件苛刻，同時其無法實現(xiàn)區(qū)域性組網(wǎng)監(jiān)測，限制了其發(fā)展。我國現(xiàn)有50多個城市和地區(qū)發(fā)生地面沉降災(zāi)害，影響范圍廣，隨著災(zāi)害的發(fā)生發(fā)展，現(xiàn)有監(jiān)測手段越來越不能滿足目前監(jiān)測的需求，因此急需研究開發(fā)一種既實用又節(jié)約成本的監(jiān)測方法，實現(xiàn)在一井中對點狀地面沉降進(jìn)行自動分層監(jiān)測采集，實現(xiàn)監(jiān)測網(wǎng)的構(gòu)建，從整體上掌握地面沉降區(qū)域的發(fā)生及發(fā)展趨勢。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]鑒于上述的分析，本發(fā)明旨在提供一種基地面沉降分層原位監(jiān)測裝置，用以解決現(xiàn)有地面沉降監(jiān)測成本高、監(jiān)測能力有限的問題。
[0004]本發(fā)明的目的主要是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0005]本發(fā)明提供了一種地面沉降分層原位監(jiān)測裝置，包括:下井裝置1、傳感器探頭2以及監(jiān)測儀器，其中，
[0006]所述下井裝置I，用于承載所述傳感器探頭2并到達(dá)不同巖層的位置；
[0007]所述傳感器探頭2，通過電纜與所述監(jiān)測儀器連接，用于從底部向上對不同巖層進(jìn)行探測，并回傳信號給所述監(jiān)測儀器；
[0008]所述監(jiān)測儀器，用于控制所述下井裝置I的動作并接收所述傳感器探頭2回傳的信號，根據(jù)接收的信號記錄所述傳感器探頭2當(dāng)前所處位置的傾角值以及從底部上升的高度。
[0009]進(jìn)一步地，所述下井裝置I具體包括:電機(jī)控制接口 11、同步電機(jī)12、絞車裝置13、光電編碼器14、電機(jī)供電電源15，其中，所述同步電機(jī)12—端通過所述電機(jī)控制接口 11與所述控制單元5連接，另一端連接至所述絞車裝置13，控制所述絞車裝置13帶著所述傳感器探頭自由的下降、提升、停止；所述光電編碼器14與所述絞車裝置13上的滑輪結(jié)合在一起，滑輪轉(zhuǎn)動時帶動所述光電編碼器14旋轉(zhuǎn)，所述光電編碼器14輸出正向脈沖信號和反向脈沖信號；電機(jī)供電電源15為同步電機(jī)供電。
[0010]進(jìn)一步地，所述傳感器探頭2具體包括:傾角傳感器23、電渦流傳感器21及處理電路22，三者封裝于一體；所述傳感器探頭2與所述監(jiān)測儀器間通過電纜24連接；所述電渦流傳感器21和所述傾角傳感器23輸出電流信號至所述監(jiān)測儀器。
[0011]進(jìn)一步地，所述傳感器探頭2上設(shè)置有兩組導(dǎo)向25。
[0012]進(jìn)一步地，所述監(jiān)測儀器具體包括:編碼器驅(qū)動電路3、傳感器處理電路4、控制單元5、無線發(fā)射模塊6以及系統(tǒng)電源7，其中，
[0013]所述編碼器驅(qū)動電路3，用于對所述光電編碼器14輸出的正向脈沖信號和反向脈沖信號進(jìn)行區(qū)分，然后經(jīng)過時序分頻后輸出給控制單元5 ；
[0014]所述傳感器處理電路4，用于分別將所述電渦流傳感器21和所述傾角傳感器22輸出的電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，然后經(jīng)過電壓跟隨和濾波處理后輸出至所述控制單元5 ；
[0015]所述控制單元5，用于采集所述編碼器驅(qū)動電路3輸出的正向脈沖信號和反向脈沖信號，并據(jù)此計算出電纜下行或上行的長度，進(jìn)而算出傳感器探頭2在孔中的位置；還用于采集所述傳感器電路4輸出的兩路電壓信號，對所述電壓信號進(jìn)行分析處理后得到所述傳感器探頭2當(dāng)前所處位置的傾角值；
[0016]所述無線發(fā)射模塊6，用于將所述控制單元5的計算結(jié)果通過無線發(fā)射出去；
[0017]所述系統(tǒng)電源7，用于對系統(tǒng)進(jìn)行供電。
[0018]進(jìn)一步地，所述傳感器處理電路4具體包括:兩個采樣電阻、電壓跟隨器41和濾波器42，兩個采樣電阻分別將所述電渦流傳感器21和所述傾角傳感器22輸出的電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，兩路電壓信號經(jīng)過所述電壓跟隨器41以及所述濾波器42處理后，輸出至電控單元5。
[0019]進(jìn)一步地，所述控制單元5具體包括:微控制器51、液晶顯示器52以及絞車控制電路53，其中，
[0020]所述微控制器51，用于對從所述編碼器驅(qū)動電路3接收到的脈沖進(jìn)行計數(shù)，據(jù)此計算得到電纜下行或上行的長度，從而算出傳感器探頭在孔中的位置并生成控制指令發(fā)給絞車控制電路；同時將從所述傳感器處理電路4接收到的兩路電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，根據(jù)從所述渦流傳感器21輸出的那路電壓信號判斷所述傳感器探頭是否到達(dá)預(yù)定巖層位置，如果是，根據(jù)從所述傾角傳感器22輸出的電壓信號計算得到所述傳感器探頭當(dāng)前所處位置的傾角值；
[0021]所述液晶顯示器，用于顯示所述微控制器51接收到的信號以及處理后的結(jié)果；
[0022]所述絞車控制電路，用于根據(jù)從所述微處理器51接收到的控制指令控制所述下井裝置I的動作。
[0023]進(jìn)一步地,系統(tǒng)電源7包括:蓄電池71、第一電壓轉(zhuǎn)換模塊72、第二電壓轉(zhuǎn)換模塊73、第一穩(wěn)壓芯片74和第二穩(wěn)壓芯片75,蓄電池71為系統(tǒng)提供12V電源，通過所述第一電壓轉(zhuǎn)換模塊72轉(zhuǎn)換得到24V電壓，為所述傳感器探頭2提供電源，通過所述第二電壓轉(zhuǎn)換模塊73轉(zhuǎn)換得到的9V電壓為所述無線傳輸模塊6提供電源，所述第一穩(wěn)壓芯片74將12V電壓轉(zhuǎn)換為5V電壓，為所述液晶顯示器52提供電源，所述第二穩(wěn)壓芯片75將5V電壓轉(zhuǎn)換為3.3V電壓，為所述微處理器51供電。
[0024]本發(fā)明還提供了一種地面沉降分層原位監(jiān)測方法，利用上述地面沉降分層原位監(jiān)測裝置，該方法包括:
[0025]打一鉆孔，深度達(dá)到基巖，在孔中安裝塑料套管，在不同層位的塑料套管外套上鐵環(huán)，以基巖層的鐵環(huán)作為參考點；
[0026]在井口處安裝下井裝置I，啟動傳感器探頭2 ；
[0027]所述下井裝置I帶著傳感器探頭2下降并不斷輸出脈沖信號；
[0028]當(dāng)所述傳感器探頭2到達(dá)塑料套管底部后，啟動下井裝置，開始緩慢向上提升所述傳感器探頭2，所述傳感器探頭2輸出的兩路電流信號被轉(zhuǎn)換成電壓信號；
[0029]所述控制單元5接收脈沖信號以及兩路電壓信號，根據(jù)所述脈沖信號計算得到電纜下行或上行的長度，從而算出所述傳感器探頭2從底部上升的高度；同時根據(jù)一路電壓信號判斷所述傳感器探頭2是否到達(dá)鐵環(huán)位置處，如果是，根據(jù)另一路電壓信號計算得到所述傳感器探頭2當(dāng)前所處位置的傾角值；
[0030]將所述傳感器探頭2從底部上升的高度以及當(dāng)前所處位置的傾角通過無線傳輸模塊6至控制中心。
[0031]該方法進(jìn)一步包括:
[0032]探頭未接觸到金屬環(huán)時，電壓值保持在0.8V左右，當(dāng)探頭接觸到金屬環(huán)時，電壓值發(fā)生跳變，突然升高，達(dá)到1.5V左右，當(dāng)電壓值發(fā)生突變時，則判斷到達(dá)鐵環(huán)位置。
[0033]本發(fā)明有益效果如下:
[0034]本發(fā)明利用一個鉆孔，實現(xiàn)對地面沉降的分層、自動監(jiān)測。
[0035]本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分的從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在所寫的說明書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0036]圖1為本發(fā)明實施例所述裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖2為本發(fā)明實施例中，下井裝置I的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖3為本發(fā)明實施例中，傳感器探頭2的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖4為本發(fā)明實施例中，編碼器驅(qū)動電路3的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040]圖5為本發(fā)明實施例中，為系統(tǒng)電源7的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0041]下面結(jié)合附圖來具體描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其中，附圖構(gòu)成本申請一部分，并與本發(fā)明的實施例一起用于闡釋本發(fā)明的原理。
[0042]如圖1所示，圖1為本發(fā)明實施例所述裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，具體可以包括:下井裝置1、傳感器探頭2以及監(jiān)測儀器，其中，
[0043]下井裝置I，主要用于承載所述傳感器探頭2并到達(dá)不同巖層的位置；
[0044]傳感器探頭2，主要通過電纜與所述監(jiān)測儀器連接，用于從底部向上對不同巖層進(jìn)行探測，并回傳信號給所述監(jiān)測儀器；
[0045]監(jiān)測儀器，主要用于控制所述下井裝置I的動作并接收所述傳感器探頭2回傳的信號，根據(jù)接收的信號記錄所述傳感器探頭2當(dāng)前所處位置的傾角值以及從底部上升的高度。
[0046]如圖2所示，圖2為下井裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，包括:包括電機(jī)控制接口 11、同步電機(jī)12、絞車裝置13、光電編碼器14、電機(jī)供電電源15，其中，電機(jī)控制接口 11主要是與監(jiān)測儀器建立連接，控制同步電機(jī)12的正向、反向或停止轉(zhuǎn)動；同步電機(jī)12連接至絞車裝置13，控制絞車的繞線，在電機(jī)的作用下，傳感器探頭2可以自由的下降、提升、停止；光電編碼器14與絞車裝置13上的滑輪結(jié)合在一起，滑輪轉(zhuǎn)動時帶動光電編碼器旋轉(zhuǎn)，光電編碼器輸出A或B脈沖，控制單元5記錄脈沖數(shù)，可以計算出電纜下行或上行的長度，從而算出傳感器探頭在孔中的位置；電機(jī)供電電源15產(chǎn)生220V交流電，為同步電機(jī)供電。
[0047]如圖3所示，圖3為傳感器探頭的結(jié)構(gòu)示意圖，包括:傾角傳感器23、電渦流傳感器21及處理電路22，三者封裝于一體；傳感器探頭2上設(shè)置有兩組導(dǎo)向25，方便傳感器探頭2在孔中自由移動，傳感器探頭2與監(jiān)測儀器紙件間通過電纜24連接，本發(fā)明實施例中采用的電纜為4芯帶鋼纜，分別為電源線，地線以及兩根電流輸出線。電渦流傳感器和傾角傳感器輸出的電路信號分別通過采樣電路、電壓跟隨電路和濾波電路接至控制單元5。
[0048]上述監(jiān)測儀器具體包括:編碼器驅(qū)動電路3、傳感器信號處理電路4、控制單元5、無線發(fā)射模塊6、系統(tǒng)電源7，以下對各個部分予以詳細(xì)說明。
[0049]如圖4所示，圖4為編碼器驅(qū)動電路3的結(jié)構(gòu)示意圖，包括:兩個三極管311、與非門312和74HC192計數(shù)芯片313，光電編碼器14輸出的A、B向脈沖，通過三極管驅(qū)動，加大了馬沖信號輸出電流，然后通過與非門312進(jìn)行電平處理，緊接著經(jīng)過計數(shù)芯片313對脈沖信號進(jìn)行分頻，最終將脈沖信號輸出至STM32處理器51的兩個GP1 口，進(jìn)行計數(shù)處理，得到光電編碼器的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)圈數(shù)。
[0050]傳感器信號處理電路4采用兩個150 Ω的精密采樣電阻、將電渦流傳感器21和傾角傳感器23輸出的4-20mA的電流信號轉(zhuǎn)換為0.6-3.0V電壓信號，通過電壓跟隨器41，保證電壓信號的穩(wěn)定輸出，再通過濾波器42，濾除高頻噪聲干擾，濾波器選擇低通濾波，截止頻率為10Hz，最后與微控制器51的兩路12位AD采樣端連接。
[0051]控制單元5具體包括:微控制器51、液晶顯示器52以及絞車控制電路53，其中，
[0052]微控制器51，本發(fā)明實施例中采用STM32型微控制器，用于對從編碼器驅(qū)動電路3接收到的脈沖進(jìn)行計數(shù)，據(jù)此計算得到電纜下行或上行的長度，從而算出傳感器探頭2在孔中的位置并生成控制指令發(fā)給絞車控制電路；同時將利用其自帶的12位AD轉(zhuǎn)換器從傳感器處理電路4接收到的兩路電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，根據(jù)從渦流傳感器21輸出的那路電壓信號判斷傳感器探頭是否到達(dá)預(yù)定巖層位置，如果是，根據(jù)從傾角傳感器22輸出的電壓信號計算得到傳感器探頭2當(dāng)前所處位置的傾角值；
[0053]液晶顯示器52，用于顯示微控制器51接收到的信號以及處理后的結(jié)果；
[0054]絞車控制電路53，用于根據(jù)從微處理器51接收到的控制指令控制下井裝置I的動作。
[0055]無線發(fā)射模塊6，本發(fā)明實施例中選用GF-2008AW外置式GPRS，其負(fù)責(zé)將STM32微控制器51采集到的數(shù)據(jù)通過GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)射到控制中心，同時控制中心也能發(fā)送指令控制監(jiān)測主機(jī)的采樣時間間隔。
[0056]如圖5所示，圖5為系統(tǒng)電源7的結(jié)構(gòu)示意圖，該系統(tǒng)電源7包括:蓄電池71、第一電壓轉(zhuǎn)換模塊72、第二電壓轉(zhuǎn)換模塊73、第一穩(wěn)壓芯片74和第二穩(wěn)壓芯片75,蓄電池71為系統(tǒng)提供12V電源，通過第一電壓轉(zhuǎn)換模塊72(12V轉(zhuǎn)24V)轉(zhuǎn)換得到24V電壓，為傳感器探頭2提供電源，第二電壓轉(zhuǎn)換模塊73(12V轉(zhuǎn)9V)轉(zhuǎn)換得到的9V電壓，為無線傳輸模塊6提供電源，第一穩(wěn)壓芯片74 (本發(fā)明實施例中為LM2576穩(wěn)壓芯片)將12V電壓轉(zhuǎn)換為5V電壓，為液晶顯示器52提供電源，第二穩(wěn)壓芯片75 (本發(fā)明實施例中為LM1084穩(wěn)壓芯片)將5V電壓轉(zhuǎn)換為3.3V電壓，為微處理器51供電。
[0057]接下來對本發(fā)明實施例所述方法進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0058]本發(fā)明實施例所述監(jiān)測方法利用上述監(jiān)測裝置，具體可以包括如下步驟:
[0059](I)打一鉆孔，深度達(dá)到基巖，在孔中安裝塑料套管，在不同層位的塑料套管外套上鐵環(huán)，以基巖層的鐵環(huán)作為參考點；
[0060](2)在井口處安裝下井裝置I，啟動傳感器探頭2 ；
[0061](3)下井裝置I帶著傳感器探頭2下降并不斷輸出脈沖信號；
[0062](4)當(dāng)傳感器探頭2到達(dá)塑料套管底部后，啟動下井裝置，開始緩慢向上提升傳感器探頭2，傳感器探頭2輸出的兩路電流信號被轉(zhuǎn)換成電壓信號；
[0063](5)控制單元5接收脈沖信號以及兩路電壓信號，根據(jù)脈沖信號計算得到電纜下行或上行的長度，從而算出傳感器探頭2從底部上升的高度；同時根據(jù)一路電壓信號判斷傳感器探頭2是否到達(dá)鐵環(huán)位置處，如果是，根據(jù)另一路電壓信號計算得到傳感器探頭2當(dāng)前所處位置的傾角值；
[0064](6)將傳感器探頭2從底部上升的高度以及當(dāng)前所處位置的傾角通過無線傳輸模塊6至控制中心。
[0065]其中步驟(5)中是否到達(dá)鐵環(huán)位置處的判斷方法為:探頭未接觸到金屬環(huán)時，電壓值保持在0.8V左右，當(dāng)探頭接觸到金屬環(huán)時，電壓值發(fā)生跳變，突然升高，達(dá)到1.5V左右，當(dāng)電壓值發(fā)生突變時，則判斷到達(dá)鐵環(huán)位置。
[0066]綜上所述，本發(fā)明實施例提供了一種地面沉降分層原位監(jiān)測裝置及監(jiān)測方法，具有分層監(jiān)測、自動采集、遠(yuǎn)程傳輸?shù)奶攸c，只需要一個鉆孔。就能實現(xiàn)沉降分層原位監(jiān)測。
[0067]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種地面沉降分層原位監(jiān)測裝置，其特征在于，包括:下井裝置(I)、傳感器探頭(2)以及監(jiān)測儀器，其中， 所述下井裝置(I)，用于承載所述傳感器探頭(2)并到達(dá)不同巖層的位置； 所述傳感器探頭(2)，通過電纜與所述監(jiān)測儀器連接，用于從底部向上對不同巖層進(jìn)行探測，并回傳信號給所述監(jiān)測儀器； 所述監(jiān)測儀器，用于控制所述下井裝置(I)的動作并接收所述傳感器探頭(2)回傳的信號，根據(jù)接收的信號記錄所述傳感器探頭(2)當(dāng)前所處位置的傾角值以及從底部上升的高度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述下井裝置(I)具體包括:電機(jī)控制接口(11)、同步電機(jī)(12)、絞車裝置(13)、光電編碼器(14)、電機(jī)供電電源(15)，其中，所述同步電機(jī)(12) —端通過所述電機(jī)控制接口(11)與所述控制單元(5)連接，另一端連接至所述絞車裝置(13)，控制所述絞車裝置(13)帶著所述傳感器探頭自由的下降、提升、停止；所述光電編碼器(14)與所述絞車裝置(13)上的滑輪結(jié)合在一起，滑輪轉(zhuǎn)動時帶動所述光電編碼器(14)旋轉(zhuǎn)，所述光電編碼器(14)輸出正向脈沖信號和反向脈沖信號；電機(jī)供電電源(15)為同步電機(jī)供電。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述傳感器探頭(2)具體包括:傾角傳感器23、電渦流傳感器(21)及處理電路(22)，三者封裝于一體；所述傳感器探頭(2)與所述監(jiān)測儀器間通過電纜(24)連接；所述電渦流傳感器(21)和所述傾角傳感器23輸出電流信號至所述監(jiān)測儀器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述傳感器探頭(2)上設(shè)置有兩組導(dǎo)向25。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中任意一項所述的裝置，其特征在于，所述監(jiān)測儀器具體包括:編碼器驅(qū)動電路(3)、傳感器處理電路(4)、控制單元(5)、無線發(fā)射模塊￠)以及系統(tǒng)電源(7)，其中， 所述編碼器驅(qū)動電路(3)，用于對所述光電編碼器(14)輸出的正向脈沖信號和反向脈沖信號進(jìn)行區(qū)分，然后經(jīng)過時序分頻后輸出給控制單元(5)； 所述傳感器處理電路(4)，用于分別將所述電渦流傳感器(21)和所述傾角傳感器22輸出的電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，然后經(jīng)過電壓跟隨和濾波處理后輸出至所述控制單元(5)； 所述控制單元(5)，用于采集所述編碼器驅(qū)動電路(3)輸出的正向脈沖信號和反向脈沖信號，并據(jù)此計算出電纜下行或上行的長度，進(jìn)而算出傳感器探頭(2)在孔中的位置；還用于采集所述傳感器電路4輸出的兩路電壓信號，對所述電壓信號進(jìn)行分析處理后得到所述傳感器探頭(2)當(dāng)前所處位置的傾角值； 所述無線發(fā)射模塊(6)，用于將所述控制單元(5)的計算結(jié)果通過無線發(fā)射出去； 所述系統(tǒng)電源(7)，用于對系統(tǒng)進(jìn)行供電。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述傳感器處理電路(4)具體包括:兩個采樣電阻、電壓跟隨器(41)和濾波器(42)，兩個采樣電阻分別將所述電渦流傳感器(21)和所述傾角傳感器22輸出的電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，兩路電壓信號經(jīng)過所述電壓跟隨器(41)以及所述濾波器(42)處理后，輸出至電控單元(5)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述控制單元(5)具體包括:微控制器(51)、液晶顯示器(52)以及絞車控制電路(53)，其中， 所述微控制器(51)，用于對從所述編碼器驅(qū)動電路(3)接收到的脈沖進(jìn)行計數(shù)，據(jù)此計算得到電纜下行或上行的長度，從而算出傳感器探頭在孔中的位置并生成控制指令發(fā)給絞車控制電路；同時將從所述傳感器處理電路(4)接收到的兩路電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，根據(jù)從所述渦流傳感器(21)輸出的那路電壓信號判斷所述傳感器探頭是否到達(dá)預(yù)定巖層位置，如果是，根據(jù)從所述傾角傳感器(22)輸出的電壓信號計算得到所述傳感器探頭當(dāng)前所處位置的傾角值； 所述液晶顯示器，用于顯示所述微控制器(51)接收到的信號以及處理后的結(jié)果； 所述絞車控制電路，用于根據(jù)從所述微處理器(51)接收到的控制指令控制所述下井裝置⑴的動作。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，系統(tǒng)電源(7)包括:蓄電池(71)、第一電壓轉(zhuǎn)換模塊(72)、第二電壓轉(zhuǎn)換模塊(73)、第一穩(wěn)壓芯片(74)和第二穩(wěn)壓芯片(75),蓄電池(71)為系統(tǒng)提供12V電源，通過所述第一電壓轉(zhuǎn)換模塊(72)轉(zhuǎn)換得到24V電壓，為所述傳感器探頭2提供電源，通過所述第二電壓轉(zhuǎn)換模塊(73)轉(zhuǎn)換得到的9V電壓為所述無線傳輸模塊(6)提供電源，所述第一穩(wěn)壓芯片(74)將12V電壓轉(zhuǎn)換為5V電壓，為所述液晶顯示器(52)提供電源，所述第二穩(wěn)壓芯片(75)將5V電壓轉(zhuǎn)換為3.3V電壓，為所述微處理器(51)供電。
9.一種地面沉降分層原位監(jiān)測方法，利用上述地面沉降分層原位監(jiān)測裝置，其特征在于，包括: 打一鉆孔，深度達(dá)到基巖，在孔中安裝塑料套管，在不同層位的塑料套管外套上鐵環(huán)，以基巖層的鐵環(huán)作為參考點； 在井口處安裝下井裝置(I)，啟動傳感器探頭(2); 所述下井裝置(I)帶著傳感器探頭(2)下降并不斷輸出脈沖信號； 當(dāng)所述傳感器探頭(2)到達(dá)塑料套管底部后，啟動下井裝置，開始緩慢向上提升所述傳感器探頭(2)，所述傳感器探頭(2)輸出的兩路電流信號被轉(zhuǎn)換成電壓信號； 所述控制單元(5)接收脈沖信號以及兩路電壓信號，根據(jù)所述脈沖信號計算得到電纜下行或上行的長度，從而算出所述傳感器探頭(2)從底部上升的高度；同時根據(jù)一路電壓信號判斷所述傳感器探頭(2)是否到達(dá)鐵環(huán)位置處，如果是，根據(jù)另一路電壓信號計算得到所述傳感器探頭(2)當(dāng)前所處位置的傾角值； 將所述傳感器探頭(2)從底部上升的高度以及當(dāng)前所處位置的傾角通過無線傳輸模塊(6)至控制中心。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括: 探頭未接觸到金屬環(huán)時，電壓值保持在0.8V左右，當(dāng)探頭接觸到金屬環(huán)時，電壓值發(fā)生跳變，突然升高，達(dá)到1.5V左右，當(dāng)電壓值發(fā)生突變時，則判斷到達(dá)鐵環(huán)位置。
【文檔編號】G01C5/00GK104132640SQ201410406204
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年8月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月18日
【發(fā)明者】張青, 呂中虎, 史彥新, 孟憲瑋, 張曉飛, 郝文杰, 韓永溫, 曾克, 楊卓靜, 蒿書利 申請人:中國地質(zhì)調(diào)查局水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查中心