[发明专利]一种路基表面沉降远程多点监测系统与方法

说明书

技术领域

本发明属于光学测量和几何位置测量技术领域，涉及一种路基表面沉降远程多点监测系统与方法。

背景技术

路基沉降测量在轨道安全检测及监测中起着重要作用。目前用于测量道路路基沉降观测装置主要有水杯沉降仪、沉降板测量装置、剖面沉降仪、PVC管沉降仪、磁环沉降仪等。以上现有技术普遍存在以下三个主要缺点：第一依靠人工测量或纪录，测量效率低，检测精度低；第二选择基准点时，稳定性和低成本不能兼得；第三测量不能远程监控，也不能进行自动测量。

《一种利用激光远程测量路基沉降的装置与方法》(专利号：ZL200810222753.1)。该发明使用激光自动测量路基的沉降，并将测量数值通过无线通信网络传送到中央处理单元，从而实现对观察点路基沉降的远程监测。但该装置与方法仍然存在以下问题：

基于成像原理，测量前需要人工标定成像倍率，而实际施工过程中，精确测量成像物距有一定难度，得到的成像倍率与实际成像倍率存在一定的偏差，影响测量结果；目标与测量装置一对一测量，测量成本偏高；光源强度不可调、光电器件的动态范围较小，难以消除杂散光，制约着该装置的适用范围。

《一种自适应扫描路基沉降远程监测装置与方法》(申请号：200810222753.1)。该发明自动标定成像倍率、自动调制探测器或调节探测目标消除杂散光对测量的影响、通过扫描利用一个探测器测量多个目标，实现可溯源且有统一标准的路基沉降远程自动测量。但该装置与方法仍然存在以下问题：

电动旋转台耗电量较大，不宜在无交流电供电条件下使用，且扫描装置成本较高，大量布点存在困难。

发明内容

本发明的目的是，针对目前已发明的路基沉降测量装置及方法中存在的缺陷，提出一种新的路基表面沉降远程多点监测系统与方法。

为实现上述的发明目的，本发明采用下述的技术方案：

一种路基表面沉降远程多点监测系统，由基准光源装置、多个带光源的路基表面沉降远程监测装置和中央处理单元组成，基准光源装置和带光源的路基表面沉降远程监测装置共用同一个中央处理单元，中央处理单元以有线或无线方式与其进行连接；其特征在于：本发明的多点监测系统包括位于路基沉降变形区以外的一个基准光源装置作为源节点、多个带光源的路基表面沉降远程监测装置作为节点的链状结构；

其中基准光源装置由光源和固定观察桩组成，光源安装在固定观察桩上，固定观察桩埋设在路基沉降变形区以外，不发生沉降或者其沉降量小于被测点沉降量百分之五的地点；带光源的路基表面沉降远程监测装置由带光源的沉降测量单元和沉降检测桩组成，带光源的沉降测量单元安装在沉降检测桩上，沉降检测桩埋设在待测点处。

带光源的沉降测量单元包括窗口玻璃、成像透镜、光电位置探测器、信号处理电路、电源模块、通信模块、安装盒；所述窗口玻璃与成像透镜嵌入安装盒前壁，且窗口玻璃光轴与成像透镜光轴重合；所述光电位置探测器固定于信号处理电路上；所述信号处理电路、电源模块、通信模块都固定于安装盒内；所述信号处理电路分别与电源模块、通信模块连接；带光源的沉降测量单元还包括第三点光源、第四点光源；所述第三点光源、第四点光源垂直相距Dⁱ嵌入安装盒后壁；所述信号处理电路分别与电源模块、通信模块、第三点光源、第四点光源连接。

一种路基表面沉降远程多点监测方法一，其特征在于所述方法包括以下步骤：

步骤一，安装：在路基沉降观测路段附近不发生沉降或者其沉降量小于被测点沉降量百分之五的地点的地方设置基准光源装置，在该路段以链状结构设置多个带光源的路基表面沉降远程监测装置；调整与基准光源装置最近的带光源的路基表面沉降远程监测装置，使基准光源装置的第一点光源、第二点光源透过成像透镜在光电位置探测器上成像时，成像关系满足近轴条件；调整其他带光源的路基表面沉降远程监测装置，使与其对应的前一个监测装置的第三点光源和第四点光源透过该装置的成像透镜在光电位置探测器上成像时，成像关系满足近轴条件；

步骤二，溯源：用全站仪或其他高精度仪器测量基准光源与邻近国家水准点的高度差，得到基准光源的绝对高度SH₀；