[发明专利]液压式多点沉降监测报警方法及装置

说明书

技术领域：

本发明涉及一种液压式多点沉降监测报警方法及装置，采用液压传感器测量液面高度变化，监测报警主机采集数据并分析处理，实现对多个沉降监测点的连续自动测量和记录。属于防灾减灾技术领域。

背景技术：

对一些重要地段、建筑物、公(铁)路路基、隧道、桥梁、大坝、滑坡等，当沉降累积达到一定程度后就会产生严重危害。因此对其的沉降监测频率、精度、时间间隔提出了更高的要求，在沉降变化超过安全范围前及时报警，就能起到防止人员伤亡、减少财产损失的目的。现行规范规定，高层建筑物、构筑物、重要古建筑物及连续生产的矿山基建、动力设备基础、滑坡监测等均要进行变形、沉降观测。

目前沉降的主要监测方法有：水准测量法、三角高程测量法、InSAR、GPS、地面沉降监测站等。用于沉降观测的仪器设备主要有：水准仪、分层沉降仪、水管式沉降仪、电子水平尺。电子水平尺精度最高，但使用成本太高，全国也不超过10台；多数方法及设备其劳动强度大，不易实现连续和自动化测量。目前还没有一种低成本、高精度、能实时自动测量并报警的方法和装置。

根据液体在一连通管内，其液面的高程是完全一致的(连通管原理)，在基准点与监测点分别设置直管，中间用管子连通(见图1)。两直管底部高程分别为H0、H1，直管内的液体高度分别是h0、h1。则：

H0+h0＝H1+h1   (1)

1、当监测点下降ΔH1时，其直管内液面高度将增加Δh1；基准点的高程不变，直管内的液面高度将减少Δh0，则：

H0+h0-Δh0＝H1-ΔH1+h1+Δh1   (2)

由公式(1)和公式(2)可得：

ΔH1＝Δh0+Δh1   (3)

当两直管的截面积完全相同时，其减小的高度就等于增加的高度，即Δh0＝Δh1，由公式(3)可得：

ΔH1＝2Δh0   (4)

2、当监测点上升ΔH1时，其直管内液面高度将减少Δh1，基准点高程不变，直管内的液面高度将增加Δh0，则：

H0+h0+Δh0＝H1+ΔH1+h1-Δh1   (5)

同样可得到公式(4)

从公式(4)可以看出，只要我们能实时测量出基准点直管内液面高度变化，就能间接的计算出监测点的沉降变化，测点液面升高2Δh0，说明监测点下降Δh0，测点液面降低2Δh0，说明监测点上升Δh0。监测点沉降量与基准点直管液面高度呈线性变化关系。

发明内容：

本发明要解决的技术问题是提供一种测量精度高、受环境影响小、使用维护方便、能同时对多个沉降监测点进行自动测量，并使用沉降预警值进行报警、通过无线网络将信息远程传送的方法及装置。

本发明所采用的技术方案是：选用高精度液压传感器，该传感器能分辨出测量直管内液位0.1mm的变化，也就是说能测量出沉降监测点0.05mm的变化。通过多个液压传感器分别测量各直管内液位的变化，控制模块计算出对应各沉降监测点的沉降变化，并将测量数据显示和贮存；通过设定预警沉降值，当某一个沉降监测点的沉降达到设定值时，立即自动启动多方式报警。其工作流程图如图2所示。

为实现以上方案，发明一种液压式多点沉降监测报警装置，该装置由数据线(1)、液压传感器(2)、气管(3)、测量直管(4)、出液阀(5)、三通(6)、进液阀(10)、密闭贮液器(12)、压力表(13)、液体(14)、控制模块(15)、无线模块(16)、天线(17)、警笛(18)、数据接口(19)、数显贮存器(20)、连通管(21)、监测直管(22)、防雨箱(23)、支架(24)等组成。见图3。

监测报警主机包括：控制模块(15)、无线模块(16)、天线(17)、警笛(18)、数显贮存器(20)、数据接口(19)。控制模块处理采集信息，无线模块和天线负责信息的远程传输，警笛用于报警，数显贮存器用来显示并贮存测量数据，数据接口用于测量数据输出。贮存于监测报警主机内的各种数据，不会因断电而消失。

在图3中，三通(6)与测量直管(4)底部连接，气管(3)一端与测量直管(4)连通，另一端与液压传感器(2)密封连接，连通管(21)分别与监测直管(22)和三通连接，测量直管(4)和液压传感器(2)固定在支架上；由测量直管、监测直管、连通管等组成从基准点到监测点的多个“U”形独立连通体；各液压传感器(2)的数据线(1)与监测报警主机连接。

附图说明：

图1：液体“U”形连通体示意图。