移動測讀式靜力水準系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種移動測讀式靜力水準系統(tǒng)。為了提高測讀式靜力水準系統(tǒng)的可靠性和通用性，降低成本，所述水準系統(tǒng)包括安置在穩(wěn)定點上用于盛裝液體的基準靜力水準管筒，安置在變形點上用于盛裝液體的多個測點靜力水準管筒，以及用于測量靜力水準管筒內(nèi)液體液面與該靜力水準管筒頂端之間距離的測距裝置；相鄰兩個靜力水準管筒的下部之間通過相應(yīng)的連通管串接連通。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、精度穩(wěn)定、量程調(diào)整簡便、半自動測讀、自動記錄、造價低廉、降低工作成本，效果良好。
【專利說明】移動測讀式靜力水準系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種用于工程變形監(jiān)測的移動測讀式靜力水準系統(tǒng)，適用于垂直位移變形監(jiān)測的具體情況。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)條件下，工程建筑物通常采用靜力水準系統(tǒng)進行垂直位移變形監(jiān)測。靜力水準系統(tǒng)由靜力水準儀和連通管構(gòu)成，靜力水準系統(tǒng)分人工測讀和自動測讀2種形式，人工測讀系統(tǒng)由于精度低，極少在工程變形監(jiān)測中應(yīng)用，自動測讀系統(tǒng)由自動測讀靜力水準儀并與采集裝置、通訊裝置并配套相應(yīng)采集和管理軟件組成，其中自動測讀靜力水準儀由靜力水準測點裝置和配套的專用傳感器組織，目前使用的傳感器類型有電容式、電感式、CCD、液體壓力、光纖和步進馬達等型式，自動測讀靜力水準系統(tǒng)已在水利水電工程、交通工程等工程項目中普遍使用。
[0003]自動測讀靜力水準系統(tǒng)具有原理簡單、精度穩(wěn)定、自動測讀、自動記錄和自動進行監(jiān)測數(shù)據(jù)管理和分析等特點，但由于該系統(tǒng)每個測點必須配置靜力水準儀，且必須與采集裝置、通訊裝置和配套的采集和管理軟件才能正常工作，因此系統(tǒng)投入較大，同時系統(tǒng)對防雷接地要求較高、加之通訊控制電纜距離較長，系統(tǒng)出現(xiàn)故障的幾率也大，目前只有在重要工程的重點部位才能使用，限制了它的使用范圍。
實用新型內(nèi)容
[0004]為了提高靜力水準系統(tǒng)的可靠性、通用性和安裝的便捷性，降低成本，本實用新型旨在提供一種移動測讀式靜力水準系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、成本低，便于推廣。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種移動測讀式靜力水準系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)特點是，包括安置在穩(wěn)定點上用于盛裝液體的基準靜力水準管筒，安置在變形點上用于盛裝液體的多個測點靜力水準管筒，以及用于測量靜力水準管筒內(nèi)液體液面與該靜力水準管筒頂端之間距離的測距裝置；相鄰兩個靜力水準管筒的下部之間通過相應(yīng)的連通管串接連通。
[0007]以下為本實用新型進一步優(yōu)選的技術(shù)方案:
[0008]所述測距裝置包括控制測讀儀，以及通過電纜與控制測讀儀相連的測頭；所述測頭具有測針。由此，所述的測頭可移動性，系統(tǒng)配置等于或大于I個。所述的控制測讀儀具有控制測頭工作，并具有供電、記錄、顯示和數(shù)據(jù)傳輸功能。
[0009]所述靜力水準管筒由金屬材料制成或加裝導(dǎo)電裝置的非金屬材料制成。由此，所述的靜力水準管筒采用金屬材料加工，有良好的導(dǎo)電性，如采用其它材料加工，則加裝相應(yīng)的導(dǎo)電裝置。
[0010]所述的測頭采用步進馬達和絲桿測針配合工作，在靜力水準管筒中與水面接觸時停止下行，通過馬達編碼計數(shù)器和測針上螺距測量下行距離。
[0011]優(yōu)選地，位于穩(wěn)定點上的基點和位于變形點上的測點高程相對一致。
[0012]利用上述移動測讀式靜力水準系統(tǒng)進行垂直位移變形監(jiān)測的方法，包括如下步驟:
[0013]I)安裝基準靜力水準管筒和多個測點靜力水準管筒，安裝時基點和測點高程相對一致，并注入液體，使各連通管均充盈且靜力水準管筒水位連通管上一定范圍，此時，基點靜力水準管筒和各測點靜力水準管筒內(nèi)的液位高程一致的；
[0014]2)、首次測量時(第O次)，測量基點靜力水準管筒管頂至管中水位之間距離L基。，并依次測量測點靜力水準管筒管頂至管中水位之間距離LU、LA、L1、……'Lntl ;各測點管頂與基點管頂?shù)母叱滩罘謩e為=Hltl= Ll0- L基q、H2q= L20- L基。、……、Hntl= Ln0- L基；
[0015]3)、進入變形監(jiān)測周期測量即第1、2、……、i次時，每次均重復(fù)與首次相同的測量過程，由于測點高程已發(fā)生變形，各測點管頂與基點管頂?shù)母叱滩罘謩e為:H1 i= Ll1- L基
1、H2 e L2r !^基^……'Hni=Ln1- L基i ;系統(tǒng)中各測點垂直位移變形值存在下列關(guān)系式，即:
[0016]Δ Hli=Hl1-Hl0= (Ll1- LSi)-(Ll0- L 基 0)
[0017]Δ H2i=H21-H20= (L2廠 LSi)- (L20- L 基 0)
[0018]......
[0019]Δ Hni=Hn1-Hn0= (Ln1- LSi)- (Ln0- L 基 0)
[0020]以上各式中:i為測次，η為測點編號。
[0021]由此，所述移動測讀式靜力水準系統(tǒng)采用可調(diào)節(jié)多安裝方式靜力水準管筒，方便調(diào)整系統(tǒng)量程。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是:本實用新型的移動測讀式靜力水準系統(tǒng)的工作原理清晰、結(jié)構(gòu)簡單、精度穩(wěn)定、方便調(diào)整量程、半自動測讀、自動記錄、造價低廉，可以在投入較少、自動化程度要求相對不高的如城市地下交通工程、高層建筑、風(fēng)電場基礎(chǔ)、碼頭等和其它變形量較大建筑物的工程變形監(jiān)測中應(yīng)用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是移動測讀式靜力水準系統(tǒng)首次觀測工作原理圖(首次觀測)；
[0024]圖2是移動測讀式靜力水準系統(tǒng)周期觀測工作原理圖(周期觀測)。
[0025]其中:
[0026]1-靜力水準管筒；2_連通管；3-測頭；4-測針；5_通訊控制電纜；6_控制測讀儀。

【具體實施方式】
[0027]依據(jù)圖1和圖2說明移動測讀式靜力水準系統(tǒng)【具體實施方式】。
[0028]靜力水準管筒I由鋼管加工，管底密封并具有基座結(jié)構(gòu)，底部具有與連通管2的連接結(jié)構(gòu)，頂部具有與測頭配合結(jié)構(gòu)并具有保護蓋。
[0029]連通管2選用有防腐性能較好的軟管。
[0030]所述測頭由測針、編碼器、控制模塊、通訊模塊和外殼組成，其中測針上部是螺紋并與步進馬達連接，工作時由控制測讀儀6控制測針下行，當(dāng)測針下行到水面時，測針與水面通過金屬管筒并與測頭形成閉合電路，測針停止，馬達編碼計數(shù)器計數(shù)并乘以螺紋螺距即得下行距離，并在控制測讀儀6記錄模塊中記錄。
[0031]通訊控制電纜5選用通用多芯電纜解決方案，并采用通用接頭，分別與測頭3和控制測讀儀6連接。
[0032]控制測讀儀6由電源系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、記錄系統(tǒng)、通訊控制系統(tǒng)和通訊接口組成。
[0033]系統(tǒng)安裝調(diào)試完成后，全可以進行測量工作，首次測量和周期測量程序都是一樣的，采用控制測讀儀并采用通訊控制電纜與測頭連接，在控制測讀儀上控制測頭上的測針，當(dāng)測針下行到水面時，測針與水面通過金屬管筒并與測頭形成閉合電路，測針停止，此時在控制測讀儀記錄測針下行距離，即可測量靜力水準管筒的管頂與管中水位差，通過周期性觀測并采用相關(guān)公式計算，可計算所得各測點相對基點各周期觀測的垂直位移變形量，達到垂直位移變形監(jiān)測的目的。
[0034]本實用新型的工作原理:如圖1所示，一個移動測讀式靜力水準系統(tǒng)由I個基點和η個測點組成，基點和測點均按設(shè)計位置安置上部具有保護蓋下部具有基座的靜力水準管筒1，按設(shè)計要求，基點安置在穩(wěn)定點(基準點)，而測點則安裝在變形點，基點和測點的靜力水準管筒I采用連通管2將其串聯(lián)，安裝時要求基點和測點高程相對一致，并注入蒸餾水，使連通管2均充盈且靜力水準管筒I水位連通管上一定范圍，此時，基點和各測點靜力水準管筒I水位高程是一致的。
[0035]首次測量時(第O次)，將具有測針4的測頭3插入靜力水準管筒1，并將測頭4通過通訊控制電纜5與控制測讀儀6連接，并開啟控制測讀器6測量鍵，測頭3的測針4啟動并下行至水面停止，此時即可測量基點靜力水準管筒I管頂至管中水位之間距離L基0(測針固定值+行程值)，并依次測量測點靜力水準管筒I管頂至管中水位之間距離LU、L2。、L3。、……、Ln。。這里，各測點管頂與基點管頂?shù)母叱滩罘謩e為:H1。= Ll0- L基Q、H2Q= L20-
L q λ ****** λ HiIq_ LiIq L ο
[0036]進入變形監(jiān)測周期測量即第1、2、……、i次時，以第i次為例，重復(fù)與首次相同的測量過程，由于測點高程已發(fā)生變形，變形示意圖如圖2，此時各測點管頂與基點管頂?shù)母叱滩罘謩e為:Hl丨=Ll1- L基”取丨=L2j- 1^基丨、......、Hni=Ln1- !^基廠
[0037]由于基點是固定不動點，因此，系統(tǒng)中各測點垂直位移變形值存在下列關(guān)系式，即:
[0038]Δ Hli=Hl1-Hl0= (Ll1- LSi)-(Ll0- L 基 0)
[0039]Δ廠H2。=仏2廠 L 基L 基 0)
[0040]......[0041 ] Δ Hni=Hn1-Hn0= (Ln1- LSi)- (Ln0- L 基 0)
[0042]式中:i為測次，η為測點編號。
[0043]上述實施例闡明的內(nèi)容應(yīng)當(dāng)理解為這些實施例僅用于更清楚地說明本實用新型，而不用于限制本實用新型的范圍，在閱讀了本實用新型之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本實用新型的各種等價形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種移動測讀式靜力水準系統(tǒng)，其特征在于，包括安置在穩(wěn)定點上用于盛裝液體的基準靜力水準管筒，安置在變形點上用于盛裝液體的多個測點靜力水準管筒，以及用于測量靜力水準管筒內(nèi)液體液面與該靜力水準管筒頂端之間距離的測距裝置；相鄰兩個靜力水準管筒的下部之間通過相應(yīng)的連通管(2)串接連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動測讀式靜力水準系統(tǒng)，其特征在于，所述測距裝置包括控制測讀儀(6)，以及通過電纜(5)與控制測讀儀(6)相連的測頭(3);所述測頭(3)具有測針⑷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動測讀式靜力水準系統(tǒng)，其特征在于，所述靜力水準管筒由金屬材料制成或加裝導(dǎo)電裝置的非金屬材料制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動測讀式靜力水準系統(tǒng)，其特征在于，位于穩(wěn)定點上的基點和位于變形點上的測點高程相對一致。
【文檔編號】G01C5/04GK203964908SQ201420388817
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年7月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月15日
【發(fā)明者】邱山鳴 申請人:中國電建集團中南勘測設(shè)計研究院有限公司