智能沉降儀遠(yuǎn)程集控系統(tǒng)及其沉降測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及沉降儀，特別是涉及一種智能沉降儀遠(yuǎn)程集控系統(tǒng)及其沉降測量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于分散相和分散介質(zhì)的密度不同，分散相粒子在力場(重力場或離心力場)作用下發(fā)生定向運(yùn)動(dòng)，即為沉降。沉降儀就是一種用于檢測沉降的儀器，沉降儀的測定原理是在恒定的離心力場下測定樣品顆粒的沉降速度。當(dāng)前國內(nèi)外對土體的位移測量裝置主要有水管式沉降儀、固定式沉降儀、壓力傳感器、靜力水準(zhǔn)儀等。
[0003]傳統(tǒng)人工測沉降方式的工作過程是這樣的:至少需要兩個(gè)工程人員配合才能完成，其中一個(gè)負(fù)責(zé)下放牽引繩，另一個(gè)負(fù)責(zé)記錄數(shù)據(jù)、計(jì)算沉降值。而且計(jì)算沉降值的方式是:牽引繩上設(shè)置刻度，在下放牽引繩的過程中探頭經(jīng)過磁環(huán)時(shí)會(huì)產(chǎn)生報(bào)警音，工程人員根據(jù)兩次報(bào)警音之間放下的牽引繩長度來得到沉降高度。這樣的測量方式存在以下缺陷:(I)需要花費(fèi)大量的人力來完成測量，且對工程人員操作要求較高，人工測量成本很高；特別在孔深較大的情況下，牽引繩的長度加長，自重大大增加，需要多個(gè)工程人員配合才能拉動(dòng)牽引繩；另外，由于牽引繩長度大大增加，人工提拉牽引繩很容易產(chǎn)生絞繞的現(xiàn)象，容易造成牽引電纜破損以至短路。(2)由于采取工程人員人工聽報(bào)警音的方式，記錄在兩次報(bào)警音之間放下的繩子長度來計(jì)算沉降高度，一方面在聽取報(bào)警音時(shí)存在聽覺誤差，另一方面在讀取繩子上的刻度時(shí)也存在讀取誤差，整體而言，該傳統(tǒng)測量方式誤差大，測量精度差。
[0004]此外，傳統(tǒng)沉降測量方法無法對施工地的多個(gè)沉降儀進(jìn)行集中監(jiān)控，也無法實(shí)現(xiàn)沉降自動(dòng)化測試。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種新型智能沉降儀遠(yuǎn)程集控系統(tǒng)及其沉降測量方法，可對施工地的多個(gè)沉降儀進(jìn)行集中監(jiān)控，控制器自動(dòng)控制探頭的放線速度，探頭經(jīng)過磁環(huán)產(chǎn)生脈沖信號(hào)，通過分析脈沖信號(hào)的波形結(jié)合恒定的放線速度自動(dòng)計(jì)算沉降高度，具有工作效率高、測量精度高、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)。
[0006]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:智能沉降儀遠(yuǎn)程集控系統(tǒng)，包括至少一個(gè)被監(jiān)控的智能沉降儀，所述的智能沉降儀包括一個(gè)基準(zhǔn)被感應(yīng)器件、設(shè)置于各地層內(nèi)的至少一個(gè)埋地被感應(yīng)器件、測量管、感應(yīng)器件、牽引電纜、控制器和放線機(jī)構(gòu)，基準(zhǔn)被感應(yīng)器件固定安裝在測量管的頂部，感應(yīng)器件用于在其穿過基準(zhǔn)被感應(yīng)器件和各埋地被感應(yīng)器件時(shí)產(chǎn)生信號(hào)脈沖；放線機(jī)構(gòu)包括繞線柱和放線電機(jī)，繞線柱固定在放線電機(jī)的輸出軸上；牽引電纜的底端與感應(yīng)器件電連接，感應(yīng)器件設(shè)置于測量管內(nèi)；牽引電纜的頂端繞過繞線柱與控制器的采樣信號(hào)輸入端相連，控制器的控制信號(hào)輸出端與放線電機(jī)相連；
[0007]所述的控制器內(nèi)設(shè)置有放線速度控制模塊、信號(hào)采樣模塊和沉降值計(jì)算模塊，放線速度控制模塊用于控制放線電機(jī)的放線速度；信號(hào)采樣模塊用于接收并處理感應(yīng)器件所采集到的信號(hào)波形；沉降值計(jì)算模塊根據(jù)信號(hào)波形中的待測點(diǎn)波形與基準(zhǔn)點(diǎn)波形之間的時(shí)間差和放線速度計(jì)算待測點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)之間的距離，再根據(jù)兩次距離計(jì)算的差值來計(jì)算沉降值；
[0008]各智能沉降儀的控制器的通信端口分別通過通信線路與監(jiān)測中心相連。
[0009]所述的埋地被感應(yīng)器件和基準(zhǔn)被感應(yīng)器件均為磁環(huán)。
[0010]智能沉降儀遠(yuǎn)程集控系統(tǒng)，還包括過線裝置，過線裝置安裝于測量管與放線機(jī)構(gòu)之間，過線裝置包括安裝基座和導(dǎo)線滑輪，導(dǎo)線滑輪通過支撐軸安裝在安裝基座上，測量管的頂部通過定位器固定安裝在安裝基座上。
[0011]智能沉降儀遠(yuǎn)程集控系統(tǒng)的沉降測量方法，包括以下步驟:
[0012]S1:搭建智能沉降儀遠(yuǎn)程集控系統(tǒng)，將測量管垂直埋入待測地層，在測量管的頂部固定安裝基準(zhǔn)被感應(yīng)器件，在各待測地層中靠近測量管的位置分別安裝埋地被感應(yīng)器件，埋地被感應(yīng)器件不與測量管固定連接，保證埋地被感應(yīng)器件客觀體現(xiàn)被測地層的沉降；
[0013]S2:初始值測量，包括以下子步驟:
[0014]S201:控制器控制放線電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而驅(qū)動(dòng)感應(yīng)器件以某一恒定速度V向下運(yùn)動(dòng)；
[0015]S202:感應(yīng)器件自上而下依次穿過基準(zhǔn)被感應(yīng)器件和各埋地被感應(yīng)器件，感應(yīng)器件中產(chǎn)生信號(hào)脈沖；
[0016]S203:感應(yīng)器件將該信號(hào)脈沖通過牽引電纜上傳至控制器的采樣信號(hào)輸入端；
[0017]S204:控制器的信號(hào)采樣模塊分析該信號(hào)脈沖，得到初始測量的信號(hào)波形，沉降值計(jì)算模塊記錄該信號(hào)波形中的待測點(diǎn)波形與基準(zhǔn)點(diǎn)波形之間的時(shí)間差h，結(jié)合放線速度計(jì)算待測點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)之間的距離L1= t ；
[0018]S3:變形后測量，同步驟S2，同樣驅(qū)動(dòng)感應(yīng)器件以恒定速度V向下運(yùn)動(dòng)，得到變形后測量的信號(hào)波形；
[0019]S4:控制器的沉降值計(jì)算模塊記錄變形后待測點(diǎn)波形與基準(zhǔn)點(diǎn)波形之間的時(shí)間差t2，結(jié)合放線速度計(jì)算變形后待測點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)之間的距離L2= 12*v ；
[0020]S5:沉降值計(jì)算模塊根據(jù)兩次距離計(jì)算的差值來計(jì)算沉降值，沉降值A(chǔ)L = L2-L1=(I^t1) *v0
[0021]本發(fā)明的有益效果是:
[0022]I)可同時(shí)對同一或不同施工地的多個(gè)沉降儀進(jìn)行集中監(jiān)控，可遠(yuǎn)程啟動(dòng)沉降儀并自動(dòng)采集各采集點(diǎn)的沉降高度，便于管理工作的開展。
[0023]2)控制器自動(dòng)控制探頭的放線速度，探頭經(jīng)過磁環(huán)產(chǎn)生脈沖信號(hào)，通過分析脈沖信號(hào)的波形結(jié)合恒定的放線速度自動(dòng)計(jì)算沉降高度，具有工作效率高、測量精度高、自動(dòng)化程度高、測量成本低等特點(diǎn)。
[0024]3)磁環(huán)可根據(jù)需要設(shè)置多個(gè)，在每個(gè)待測地層中都設(shè)置磁環(huán)，可同時(shí)測量上下多個(gè)地層相對于地面的沉降高度。
[0025]4)設(shè)置基準(zhǔn)磁環(huán)建立波形基準(zhǔn)點(diǎn)，通過待測點(diǎn)波峰(或波谷)與基準(zhǔn)點(diǎn)波峰(或波谷)之間的時(shí)間差即可算出待測點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)之間的距離，以同樣的方法測量變形后該待測點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)的距離即可得到沉降值，沉降計(jì)算過程簡單、準(zhǔn)確。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明集控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意框圖；
[0027]圖2為本發(fā)明智能沉降儀結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖3為本發(fā)明波形對比圖；
[0029]圖中，1-1:埋地被感應(yīng)器件，1-2:基準(zhǔn)被感應(yīng)器件，2:測量管，3:感應(yīng)器件，4:牽引電纜，5:控制器，6:定位器，7:過線裝置，7-1:安裝基座，7-2:導(dǎo)線滑輪，8-放線機(jī)構(gòu)，8-1:安裝架，8-2:繞線柱，8-3:放線電機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于以下所述。
[0031]如圖1所示，智能沉降儀遠(yuǎn)程集控系統(tǒng)，包括至少一個(gè)被監(jiān)控的智能沉降儀，各智能沉降儀的控制器5的通信端口分別通過通信線路與監(jiān)測中心相連，通信線路可以是有線通信線路也可以是無線通信線路。智能沉降儀遠(yuǎn)程集控系統(tǒng)可以收集指定區(qū)域內(nèi)多個(gè)沉降儀的檢測數(shù)據(jù)，對多個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選、分析、處理和評估，得到更加可靠的沉降高度測量結(jié)果，而且也可以用于災(zāi)情分析和預(yù)警。
[0032]如圖2所示，所述的智能沉降儀包括一個(gè)基準(zhǔn)被感應(yīng)器件1-2、設(shè)置于各地層內(nèi)的至少一個(gè)埋地被感應(yīng)器件1-1、測量管2、感應(yīng)器件3、牽引電纜4、控制器5和放線機(jī)構(gòu)8，基準(zhǔn)被感應(yīng)器件1-2固定安裝在測量管2的頂部，感應(yīng)器件3用于在其穿過基準(zhǔn)被感應(yīng)器件1-2和各埋地被感應(yīng)器件1-1時(shí)產(chǎn)生信號(hào)脈沖；放線機(jī)構(gòu)8包括繞線柱8-2和放線電機(jī)8-3，放線電機(jī)8-3可以是伺服電機(jī)或者步進(jìn)電機(jī)，繞線柱8-2固定在放線電機(jī)8-3的輸出軸上，放線機(jī)構(gòu)8還包括安裝架8-1，繞線柱8-2通過軸承結(jié)構(gòu)安裝在安裝架8-1上。牽引電纜4的底端與感應(yīng)器件3電連接，感應(yīng)器件3設(shè)置于測量管2內(nèi)；牽引電纜4的頂端繞過繞線柱8-2與控制器5