[发明专利]基于光学测距的静力水准系统

说明书

技术领域

本发明涉及光电测量技术领域，特别是涉及一种基于光学测距的静力水准系统。

背景技术

静力水准仪是用于测量不同位置的相对沉降的精密仪器，主要用于大型建筑工程如摩天大楼、水电站、大坝、矿山、桥梁等结构的多个监测点的沉降监测。静力水准仪的基本原理是根据静止液面在重力作用下保持在同一水平面的特性，将各个监测点的容器用管道连通起来，当各个监测点的容器处于同一个水平面上时，这些容器中的液位值都相同，而当某个监测点发生沉降时，该监测点的容器中的液位值将高于其它容器中的液位值。根据这一原理，将平面的沉降问题转换为对容器中液位的测量，由各个监测点容器中液体的相对液位值就可以得出各点相对参考平面的沉降值。

目前，静力水准仪采用的测量方法主要包括：人工标尺测量法、磁致伸缩测量法和光纤光栅测量法。人工标尺测量法是最简单直观的方法，由人工利用标尺或者其他测量工具测出各个监测点的容器中的液位值，然后与参考容器中的液位值就可得到各个监测点的相对沉降值，该方法简单直观，安装方便，但是工作量大，存在人工误差，且无法实现自动测量，在实际中使用较少。磁致伸缩测量法是在每个容器中安装磁致伸缩测量杆，通过超磁材料将每个容器的液位变化信息转换为电信号，然后通过数据线将液位值传输到控制中心，控制中心将各个监测点容器中的液位值与参考容器中的液位值进行对比，得出各个监测点相对于参考面的沉降值，该方法精度高、容易实现自动化测量，但是需要通过大量数据线传输数据，安装复杂，且价格较高，对安装精度要求较高，因此适用性较差。光纤光栅测量法是在每个容器顶部安装一个光纤光栅传感器，该传感器与液体中的浮筒相连，当容器中液位发生改变时，浮筒高度随之改变，带动光纤光栅传感器参数改变。各个光栅通过光纤连接到控制中心，根据光纤中反射回来的光信号就可以解调出各个容器中的液位值，该方法可以实现全光测量，无需电路元件，尽管其抗干扰能力突出，但结构复杂、价格高昂、容易损坏，主要用于一些需要抗干扰的场合。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种基于光学测距的静力水准系统，能够实现高精度、自动化乃至区域组网的静力水准监测。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种基于光学测距的静力水准系统，包括设在参考点和监测点的封闭容器、安装在封闭容器顶部的液位测量模块和多个无线传输模块以及设置在预定监测点的封闭容器上的服务器模块，其中，所述参考点不发生沉降；所述封闭容器用于盛装透明液体，且各封闭容器通过管道连通；所述液位测量模块包括激光器和光电探测器，所述激光器用于向透明液体的液面发出激光，所述光电探测器用于接收透明液体的液面反射回来的激光，并根据反射激光得到透明液体的液位值；所述无线传输模块与所述液位测量模块连接，用于采集所述液位测量模块得到的液位值，并通过无线传输方式将所述液位值发送到所述服务器模块，所述多个无线传输模块与所述服务器模块构成一个局域网；所述服务器模块用于接收各监测点的无线传输模块发送的液位值，并根据接收到的液位值得到各监测点的相对沉降值，从而实现水准分析。

优选地，所述静力水准系统还包括集成在服务器模块中的无线通信公网接入模块，所述服务器模块还用于将各监测点的相对沉降值传输给所述无线通信公网接入模块；所述无线通信公网接入模块用于接入公网，并将各监测点的测量结果发送给远端的区域控制中心，以实现区域远程组网监测。

优选地，所述服务器模块具体用于接收用户预先输入的采集间隔，并按照所述采集间隔向各监测点的无线传输模块发出采集指令；所述无线传输模块具体用于在接收到采集指令后，启动所述液位测量模块，采集所述液位测量模块得到的液位值，并传输所述液位测量模块采集到的液位值。

区别于现有技术的情况，本发明的有益效果是：

1.由于利用光学测距原理，结构简单，测量精度高，能精确测量出各个监测点封闭容器中的液位值；

2.液位测量模块与封闭容器一体，安装方便，稳定性好，保证各个液位测量模块的一致性，极大地减小测量误差；

3.各封闭容器中液位值测量采用非接触式的激光测量，不与被测液体接触，使用安全方便，无机械磨损，工作寿命长；

4.服务器模块可以设置在其中一个封闭容器上，无需单独规划位置来安装；

5.服务器模块中集成了无线通信公网接入模块，可实现针对多个监测区域的联合组网在线监测；

6.服务器模块与无线传输模块之间采用无线方式传输数据，无需导线连接，安装简单、灵活、方便。

附图说明