全文摘要
本实用新型公开了一种工程水准沉降测量系统，包括储液罐，从储液罐上引出的气体管路和液体管路，通过气体管路和液体管路相连的至少两个工程水准沉降测量仪，以及与工程水准沉降测量仪相连的数据采集单元。本实用新型的工程水准沉降测量系统利用流体静压力的原理，通过连通储液罐和各个测量仪内的液体，保证压力场的互通，把各监测点处的垂直位移变化转化为压力场中压力的变化，更方便测量，且响应速度快；安装方便，使用场合广泛；稳定性高，密封性好；精度高；既可以对各个监测点的沉降进行测量，同时又可根据各点的高差变化和两点间的距离计算出监测物的整体倾斜情况。
主设计要求
1.一种工程水准沉降测量系统，其特征在于：包括储液罐，从储液罐上引出的气体管路和液体管路，通过气体管路和液体管路相连的至少两个工程水准沉降测量仪，以及与工程水准沉降测量仪相连的数据采集单元。
设计方案
1.一种工程水准沉降测量系统，其特征在于：包括储液罐，从储液罐上引出的气体管路和液体管路，通过气体管路和液体管路相连的至少两个工程水准沉降测量仪，以及与工程水准沉降测量仪相连的数据采集单元。
2.根据权利要求1所述工程水准沉降测量系统，其特征在于：
所述储液罐分为上下两部分，上部分为气体区，下部分为液体区，液体区装有用来传递压力的液体，气体区和液体区分别设置有出气口和出液口，并都装有不锈钢快拧接头，分别用于连接气体管路和液体管路。
3.根据权利要求2所述工程水准沉降测量系统，其特征在于：
所述储液罐的出气口和出液口均为两个，且两个出气口和两个出液口分别设置在储液罐的两侧。
4.根据权利要求2所述工程水准沉降测量系统，其特征在于：
所述储液罐设有四个固定挂耳。
5.根据权利要求1所述工程水准沉降测量系统，其特征在于：
所述工程水准沉降测量仪包括本体、压力与温度传感器、上盖板和下盖板；本体内设有液体室与电气室；压力与温度传感器安装于液体室和电气室之间，压力感受端在液体室内，尾端在电气室内，将液体室与电气室分隔为互不连通的两个独立区域；上盖板用于液体室的密封；下盖板用于电气室的密封。
6.根据权利要求5所述工程水准沉降测量系统，其特征在于：
所述液体室侧壁开设有进液口和出液口，用不锈钢快拧接头连接液体管路。
7.根据权利要求5所述工程水准沉降测量系统，其特征在于：
所述电气室侧壁开设有进气口和出气口，用不锈钢快拧接头连接气体管路。
8.根据权利要求5所述工程水准沉降测量系统，其特征在于：
所述电气室侧壁开设有线缆进口和线缆出口，用航空插头通过连接线缆与数据采集单元连接。
9.根据权利要求5所述工程水准沉降测量系统，其特征在于：
所述工程水准沉降测量仪底部设有安装孔，用于固定在监测点处。
10.根据权利要求1所述工程水准沉降测量系统，其特征在于：
数据采集单元内设嵌入式控制与采集设备，用来采集和处理数据，数据采集单元还设置有网线接口和内置DTU模块，可分别通过有线和无线把数据实时传输到服务器上。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及一种沉降测量系统，具体涉及一种可应用于大型工程项目的沉降监测的工程水准沉降测量系统。
背景技术
工程水准沉降测量仪是一种高精密液位测量仪器，用于测量基础和建筑物各个测点相对沉降和倾斜的精密仪器，主要用于大型建筑物和重大工程项目如水电站、核电站、大坝、高层建筑、铁路、地铁、高铁等各测点不均匀沉降的测量。
传统的静力水准仪利用连通器原理，通过测量液位变化得到位移的变化。多个静力水准仪的容器用管路连接，每一容器内利用电容、电感或其他传感器测量液面相对容器的高度，各个容器内的液位因连通器原理处于同一水平面上。当测点处容器发生沉降变化时，液面相对容器的高度发生变化，传感器即可测出液面高度变化，由此可反映出该测点容器的垂直位移变化。这种传统的静力水准仪用于重大工程沉降监测有许多不足之处，首先，其原理使用液面相对于容器的高度变化反映测点容器的垂直位移，量程受容器体积和位移传感器的限制，无法做大；其实，为了准确测得液面与容器的相对高度变化，容器及位移传感器安装时必须与液面方向严格垂直，增加了安装复杂性；再次，当沉降发生时，大量液体在各个容器间来回流动震荡，导致系统的响应速度较慢。综上，传统静力水准仪的原理决定了它量程小，响应速度慢，安装不方便，因此在大型工程项目，如轨道沉降监测，桥梁位移监测，高层建筑沉降监测难以应用。
随后出现了一类使用压力传感器的静力水准仪，从原理上克服了传统静力水准仪的不足。
有一种静力水准仪主要由上外壳、下外壳和膜盒式单晶硅差压传感器组成，差压传感器把安装腔分隔成互不连通的液腔和气腔。液腔只有一个进液口，气腔只有一个进气口，另设一个防水过线孔，把线缆引出。作为静力水准系统使用时，各个静力水准仪的进液口接液体连接管，并使用三通连接后接到储液罐的液体腔室，各个静力水准仪的进气口接气体连接管，并使用三通连接后接到储液罐的气体腔室，各个静力水准的线缆从防水过线孔引出后使用三通连接后接到信息采集设备。
这种静力水准仪使用两部分结构设计，两个部分用螺柱固定，接触面过长，长期使用密封性能必然会下降，容易泄漏；静力水准仪的线缆从防水过线孔引出，防水过线孔使用防水PG接头，容易随线缆表皮老化影响密封性，导致电路部分受潮短路；液体连接管、气体连接管和线缆都使用三通连接，元器件较多，其稳定性较差，且增加了安装的步骤；静力水准仪的液腔只有一个进液口，当发生沉降时，液体流动不是非常通畅，影响系统的响应速度。
另有一种静力水准仪，其本体设有测压腔与电气腔，压力传感器设置在测压腔与电气腔之间，使用O型圈隔绝。测压腔设有进水口和出水口，以及一个排气针阀用于排出液体中的气泡；电气腔放置电路板，连接一个防水四芯插件，并设有两个大气串接口。
这种静力水准仪精度高，反应速度快，但也存在一些不足。其信号地与电源地没有做隔离处理，信号受到的干扰比较大，容易影响数据精度；电路内的单片机程序需要升级时必须打开电气腔，电路板暴露在工程现场的潮湿或灰尘较大的环境下容易受损；排气针阀为垫片式的按压结构，易老化影响密封性；静力水准仪使用环境较为恶劣，外部环境温度变化较大，传感器输出信号受外部温度变化影响大，随温度发生漂移。
综上所述，设计一种结构简单可靠，排气方便、不易损坏，寿命长密封性好，安装连接方便稳定，信号抗干扰能力强，程序升级便捷，减小温度漂移的工程水准沉降测量仪，并组建工程水准沉降测量系统，具有重要意义。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术存在的缺陷，提供一种工程水准沉降测量系统，该系统结构简单密封性好，排气结构稳定可靠，安装方便，抗干扰能力强，程序升级便捷，自动温度补偿减小温度漂移，测量精度高，且能同时测量沉降和倾斜。
本实用新型是这样实现的：
一种工程水准沉降测量系统，包括储液罐，从储液罐上引出的气体管路和液体管路，通过气体管路和液体管路相连的至少两个工程水准沉降测量仪，以及与工程水准沉降测量仪相连的数据采集单元。
更进一步的方案是：
所述储液罐分为上下两部分，上部分为气体区，下部分为液体区，液体区装有用来传递压力的液体，气体区和液体区分别设置有出气口和出液口，并都装有不锈钢快拧接头，分别用于连接气体管路和液体管路。
更进一步的方案是：
所述储液罐的出气口和出液口均为两个，且两个出气口和两个出液口分别设置在储液罐的两侧。
更进一步的方案是：
储液罐可以设有四个固定挂耳，用于固定在墙上。也可以通过其他方式固定在某处。
更进一步的方案是：
所述工程水准沉降测量仪包括本体、压力与温度传感器、上盖板和下盖板。本体内设有液体室与电气室。压力与温度传感器安装于液体室和电气室之间，压力感受端在液体室内，尾端在电气室内，将液体室与电气室分隔为互不连通的两个独立区域。上盖板用于液体室的密封。下盖板用于电气室的密封。
更进一步的方案是：
所述液体室侧壁开设有进液口和出液口，用不锈钢快拧接头连接液体管路。
更进一步的方案是：
所述电气室侧壁开设有进气口和出气口，用不锈钢快拧接头连接气体管路。
更进一步的方案是：
所述电气室侧壁开设有线缆进口和线缆出口，用航空插头通过连接线缆与数据采集单元连接。
更进一步的方案是：
所述工程水准沉降测量仪底部设有安装孔，用于固定在监测点处。
更进一步的方案是：
数据采集单元内设嵌入式控制与采集设备，用来采集和处理数据。同时，提供网线接口和内置DTU模块，可分别通过有线和无线把数据实时传输到服务器上。
本实用新型的测量系统中，储液罐的液体区与各个测量仪的液体室使用液体管路依次连接，最后一台测量仪的出液口做密封处理；储液罐的气体区与各个测量仪的电气室使用气体管路依次连接，最后一台测量仪的出气口做密封处理；数据采集单元与各个测量仪的航空插头使用连接线缆连接，最后一台测量仪未使用的航空插头用盖子封住。
本实用新型具有如下有益效果：
1、本实用新型的工程水准沉降测量系统利用流体静压力的原理，通过连通储液罐和各个测量仪内的液体，保证压力场的互通，把各监测点处的垂直位移变化转化为压力场中压力的变化，更方便测量，且响应速度快；
2、本实用新型的工程水准沉降测量系统直接测量的是压力场中的压力变化，因压力场中压力不具有方向性，所以测量仪安装时不需要调水平，可沿任意方向安装，使用场合广泛；
3、本实用新型的工程水准沉降测量系统中，测量仪的进液口、进气口和进线航空插头在一侧，出液口、出气口和出线航空插头在测量仪的另一侧，这样在连接液体管路、气体管路和连接线缆时，管路和线路可以沿测量点顺次布置，管线整洁简单，不易打结绞缠，减小了安装占用空间，便于保护管线，同时安装也更容易；
4、本实用新型的工程水准沉降测量系统中，管路和线路中不使用三通部件，而是在探头内一进一出做转接，减少了使用的部件数量，稳定性高，密封性好；
5、本实用新型的工程水准沉降测量系统使用的测量仪，使用高精度压力与温度传感器，体积小、精度高、量程大，长期稳定性好。高精度压力与温度传感器同时测量压力与温度，可以随温度的变化对测量仪测得数据进行温度补偿，消除误差，提高精度；
6、本实用新型的工程水准沉降测量系统使用的测量仪，设置有透明观察视窗，便于在液体灌注过程中检查测量仪内是否存在气泡，同时还设有排气孔，使得测量仪内液体室的气泡可以及时排出，避免测量误差，提高测量精度；
7、本实用新型的工程水准沉降测量系统使用可以连接两个或多个测量仪使用，使用灵活，实用性强。连接两个测量仪使用时，其中一点作为基准点，可以测量另一点单点的沉降变化；连接多个测量仪使用时，既可以对各个监测点的沉降进行测量，同时又可根据各点的高差变化和两点间的距离计算出监测物的整体倾斜情况；
8、本实用新型的工程水准沉降测量系统使用的数据采集单元具有两个信号接口，在安装一条线路时，数据采集单元可以布置在线路中的任意位置，两侧的测量仪都可以通过连接线缆与数据采集单元连接；同样的，水箱也在两侧分别设置了两个液管接口和两个气管接口，也可以布置在线路中的任意位置。线路的布置灵活，实用性高；
9、本实用新型的工程水准沉降测量系统使用的测量仪，设置了两个航空插头，其中一个航空插头不仅可以为测量仪供电和进行数据通信，同时兼具下载口功能，方便随时对测量仪内电路模块的程序和算法进行更新升级；
10、本实用新型的工程水准沉降测量系统所使用的电路模块做了电源隔离和通信隔离，较好的保障了供电与通讯系统的稳定运行，保证数据传输不会受到外界干扰。
附图说明
图1是本实用新型工程水准沉降测量系统组成示意图；
图2是本实用新型的储液罐结构图，包括正视图和俯视图；
图3是本实用新型的数据采集单元结构图，包括正视图和右视图；
图4是本实用新型的工程水准沉降测量仪结构图，包括正视图、右视图和俯视图；
附图标记说明：
1—储液罐；2—数据采集单元；3—工程水准沉降测量仪；4—气体管路；5—液体管路；6—连接线缆；11—液体灌注口；12—气管接口；13—液位指示器；14—液管接口；15—固定挂耳；21—网口；22—电源口；23—触控液晶显示屏；24—传感器接口；25—便捷提手；31—排气孔；32—线缆进口航空插头；33—进液口；34—进气口；35—出气口；36—出液口；37—线缆出口航空插头；38—安装固定孔。
具体实施方式
为进一步阐述本实用新型达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本实用新型的具体实施方式、结构特征及其功效进行详细说明。
如附图1所示，本发明提供的工程水准沉降测量系统，包括储液罐1，从储液罐1上引出的气体管路4和液体管路5，通过气体管路4和液体管路5相连的至少两个工程水准沉降测量仪3，以及与工程水准沉降测量仪3通过连接线缆6相连的数据采集单元2。
在实际使用时，可以将水箱作为基准，其余工程水准沉降测量仪作为测点。而更好的方案是将一台工程水准沉降测量仪作为基准，其余的作为测点，这样做可以有效消除共模干扰，本实施例中以2个测点为例，故使用了3台工程水准沉降测量仪。储液罐1的上半部分为空气，并与三台工程水准沉降测量仪3的电气室依次连通；储液罐1的下半部分充满液体，并与工程水准沉降测量仪3的液体室相连通，处于同一流体场。当任一测点发生高度变化时，该位置的工程水准沉降测量仪3所处的流体场位置发生变化，内置的压力传感器测得的数据也会相应发生变化，并通过连接线缆6传输到数据采集单元2，经过计算处理分析，可以得到测点的高度变化，还可以通过计算得到两监测点之间地表的倾斜情况。
本实施例中，管路连接方式如下：
与储液罐1最近的第一台工程水准沉降测量仪3的进液口通过液体管路5与储液罐1的出液口相连通；第一台工程水准沉降测量仪的出液口再通过液体管路5与第二台工程水准沉降测量仪3的进液口相连通，以此类推，直到最后一台工程水准沉降测量仪3，其出液口使用特制密封盖封住。同样的，第一台工程水准沉降测量仪3的进气口通过气体管路4与储液罐1的出气口相连通；第一台工程水准沉降测量仪3的出气口再通过气体管路4与第二台工程水准沉降测量仪3的进气口相连通，以此类推，直到最后一台工程水准沉降测量仪3，其出气口使用特制密封盖封住。同样的，第一台工程水准沉降测量仪3的一侧的航空插头通过连接线缆6与数据采集单元2相连，另一侧的航空插头再与下一台工程水准沉降测量仪3相连，以此类推，直到最后一台工程水准沉降测量仪3，其另一侧的航空插头使用特制密封盖封住。因此，本实用新型可以随时根据测量点数量的变化，增加所需数量的工程水准沉降测量仪3。
作为本实用新型的一个具体的实施例，如附图2所示，公开了本实用新型的工程水准沉降测量系统中的储液罐1的示意图。储液罐1的顶部为液体灌注口11，并设置有端盖，防止灰尘和杂物落入。左右两侧分别设置有两个出气口12和两个出液口14，这样储液罐1的两侧都可以连接多台工程水准沉降测量仪3，因此在工程水准沉降测量系统布设时，储液罐1不需要安置在测量系统线路的一侧，而是可以安置在测量系统线路中任意的位置。同时正面设置了一个液位指示器13，可以观察到储液罐1内的液面高度，保证液面不没过出气口，当液位过低时也可及时补充。储液罐1的背部设置了四个固定挂耳15，方便挂壁安装。
作为本实用新型的一个具体的实施例，如图3所示，提供了数据采集单元2的示意图。数据采集单元2的正面设置了一块触控液晶显示屏23，可实时显示采集到的工程水准沉降测量仪3的数据，并可做一些简单的设置。数据采集单元2的顶部设置了网口21，用于与服务器通信或者接无线路由器远程与服务器通信；顶部还设置了电源口22，为数据采集单元2供电。数据采集单元2的底部设置了两个传感器接口24，工程水准沉降测量仪3的线缆可以从数据采集单元2的两侧同时接入，这样数据采集单元2可以布置在测量系统线路中的任意位置，而不是只能布置在一侧。数据采集单元2的一侧还设置了拉手25，方便携带。
作为本实用新型的一个具体的实施例，如图4所示，提供了工程水准沉降测量仪3的示意图。工程水准沉降测量仪3采用一体式结构，本体为一个整体，内置高精度压力与温度传感器。本体上下各有盖板与密封垫圈进行密封。工程水准沉降测量仪3的一侧设置有航空插头32，进液口33和进气口34，同时另一侧对称设置有出气口35，出液口36和航空插头37。由于是对称设置，在布置工程水准沉降测量系统的线路时，线路从工程水准沉降测量仪3的左侧接入，从右侧接出，再与下一台工程水准沉降测量仪3相接，直到最后一台工程水准沉降测量仪3，另一侧使用特制的密封盖密封。这样线路中不使用三通元件，整个系统结构更加简洁，稳定可靠性高。工程水准沉降测量仪3的侧面还设置了排气孔31，当工程水准沉降测量仪3内灌注液体后存在气泡时，可通过排气孔31排出。工程水准沉降测量仪3的底部设置有四个固定安装孔38，可以用于将工程水准沉降测量仪3在监测点固定。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920056127.3
申请日:2019-01-14
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:42(湖北)
授权编号:CN209459639U
授权时间:20191001
主分类号:G01C 5/04
专利分类号:G01C5/04
范畴分类:31B;
申请人:武汉地震科学仪器研究院有限公司;中国地震局地震研究所
第一申请人:武汉地震科学仪器研究院有限公司
申请人地址:437000 湖北省咸宁市咸安经济开发区青龙路11号
发明人:夏界宁;罗松;杨厚丽;陈志高;杨颜安;周立
第一发明人:夏界宁
当前权利人:武汉地震科学仪器研究院有限公司;中国地震局地震研究所
代理人:钟锋
代理机构:42102
代理机构编号:湖北武汉永嘉专利代理有限公司
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计