自动沉降观测仪的结构组成及在房屋建筑与防灾减灾领域的应用
一种自动沉降观测仪的制作方法本实用新型公开了一种自动沉降观测仪，它包含储液罐、输水管、压膜式液压传感器、数据采集装置、信号发射装置、气压表、信号接受装置、数据处理终端、显示器和立杆。气压表、信号接受装置、数据处理终端和显示器安置在储液罐内部。储液罐与外界大气环境相通。储液罐经由充满水的输水管与埋入地表下部的压膜式液压传感器相连。压膜式液压传感器与数据采集装置连接。数据采集装置与信号发射装置连接。可用来测试房屋建筑工程里地基、基础等的沉降变形，同时还能够应用于滑坡变形监测等防灾减灾方面。
【专利说明】
一种自动沉降观测仪
技术领域
本实用新型所属领域为地表沉降测量装置领域，具体涉及的是一种自动沉降观测仪。
【背景技术】
地表沉降观测在房屋建筑工程里是极其重要的一项工作，在滑坡防灾预警中是极其重要的一项工作，在坝基沉降观测方面是极其重要的一项工作，在道路工程中也是极其重要的一项工作，房建中常规的地基沉降观测对房屋主体结构的稳定性评判起着有力的支撑作用，基础沉降观测对房屋主体结构的稳定性评判也起着有力的支撑作用。地基沉降变形，对房屋构筑物等的主体使用性能有极大影响，基础沉降变形，同样对房屋构筑物等的主体使用性能有极大影响，过大的沉降变形，会缩短房屋的使用寿命，过大的沉降变形，也严重影响到结构物使用性能的发挥，沉降变形观测，是滑坡变形监测中一项必不可少的任务，在滑坡预测预报中，滑坡的形成和发展，往往伴随着地表沉降位移的增大，通过监测滑坡地表沉降变形，有助于预测滑坡变形的走向，通过监测滑坡地表沉降变形，有助于预报滑坡变形的走向，及时向社会和政府发出预警预报，能减少人员和财产的损失 。在坝基建设中，沉降观测很常见。在坝体建设中，沉降观测也屡见不鲜。在道路建设中，沉降观测同样经常出现。总之，沉降变形监测在房屋建筑方面作用巨大。在防灾减灾方面作用显著。在坝基坝体方面有着不可估量的作用。在道路工程方面也有着不可估量的作用。但目前的地表沉降监测装置存在如下弊端：普通的监测仪器，比如水准仪监测，往往需要耗用大量人力和时间，大区域测量时转点费时费力，并且在部分坡度较陡的区域开展测量极为不便。目前常用的GPS监测仪器，使用方便程度比水准仪大大提高，然而，GPS因其自身固有的属性，致使沉降变形监测精度低，并且受风吹、温度变化及电磁辐射等外界影响较大。目前一般的测量仪器，比如水准仪和GPS，常常是人工定时进行间断性测量，并未形成连续自动的监测，对作业人员的技术要求较高，而且由于是间断性测量，不可避免地会造成测量精度偏低，然而自动连续的监测不仅能提高测量精度，还便于监测人员及时发现变形趋势并做出预警预报。 【实用新型内容】
本实用新型提供一种自动沉降观测仪，它可用于测试房屋建筑工程中地基、基础等的沉降变形，它还可应用于滑坡变形监测等防灾减灾领域。
为解决上述技术问题 ，本实用新型采用以下技术方案予以实现 ：它是一种自动沉降观测仪 ，它包括储液罐 、输水管 、压膜式液压传感器 、数据采集装置 、信号发射装置 、气压表 、信号接受装置 、数据处理终端 、显示器和立杆 。气压表 、信号接受装置 、数据处理终端和显示器设置在储液罐内部 。储液罐与外界大气环境连通 。储液罐通过充满水的输水管与埋入地表下部的压膜式液压传感器相连 。压膜式液压传感器与数据采集装置连接 。数据采集装置与信号发射装置连接 。储液罐及其附属的气压表 、信号接受装置 、数据处理终端 、显示器安装在立杆上 。立杆固定在稳定的基础面或基岩上 。压膜式液压传感器 、数据采集装置和信号发射装置埋设在测量地带 。
所述的显示器能够从外部读取测量位移值。
所述输水管充满了水，并且没有气泡，在长度方面存在一定的冗余度，这种冗余度能够让压膜式传感器因沉降而向下移动。
所述压膜式液压传感器埋设在地表下部的测量地带，它与数据采集装置相连，数据采集装置会把从压膜式液压传感器捕捉到的液压值转化为数字信号，之后通过与之相连的信号发射装置将数字信号传送到信号接受装置。
本实用新型的优点与有益效果在于：
自动沉降观测仪采用具有一定冗余度的输水管线，其量程大，能够测量较大的沉降变形，同时自动测量大幅减小了人力成本投入，也减小了物力成本投入，还减小了时间成本投入，进而大大提高了工作效率。
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自动沉降观测仪用于测量位移沉降的压膜式传感器，被埋设在测量区域，储液罐则埋设在基岩或者稳定的基础面上，如此一来，测量的相对沉降位移精度更高，也更加直观明显，同时，由于输水管线埋设在地表下部，受外界施工、行人等影响因素较小。
自动沉降观测仪结合信号发射装置，能连续自动测量出竖向位移值，也就是沉降位移变形值。信号接受装置及数据处理终端参与其中，不间断地连续测量，这样做不仅减小了人为的操作误差，还使测量的数据能更加连贯地反映出测量区域的变形情况，进而使得沉降测量的精度大大提高。同时，它可以及时就变形情况做出预警预报 。
【附图说明】
下面结合附图，对本实用新型作进一步说明，同时结合实施例对本实用新型作进一步说明。
图1为本实用新型的主视结构图
图2为本实用新型的储液罐及其附件详图
图3展示的是本实用新型的压膜式液压传感器，以及该传感器的附件详图。
图中，有显示器1，还有数据处理终端2，以及信号接受装置3，还有气压表4，储液罐5，立杆6，输水管7，压膜式液压传感器8，数据采集装置9，信号发射装置10 。
【具体实施方式】
下面结合附图，对本实用新型的实施方式展开进一步的说明。
如图1-3所示，有一种自动沉降观测仪，它包含储液罐，还包括输水管，以及压膜式液压传感器，有数据采集装置，有信号发射装置，有气压表，有信号接受装置，有数据处理终端，有显示器，还有立杆。气压表设置在储液罐内部，信号接受装置设置在储液罐内部，数据处理终端设置在储液罐内部，显示器设置在储液罐内部，储液罐与外界大气环境连通，储液罐通过充满水的输水管与埋入地表下部的压膜式液压传感器相连，压膜式液压传感器与数据采集装置连接，数据采集装置与信号发射装置连接。其中，储液罐安装在一立杆上，气压表安装在一立杆上，信号接受装置安装在一立杆上，数据处理终端安装在一立杆上，显示器安装在一立杆上，然后将立杆固定在稳定的基础面或基岩上，压膜式液压传感器埋设在测量地带，数据采集装置埋设在测量地带，信号发射装置埋设在测量地带。
气压表设置在储液罐内部，信号接受装置设置在储液罐内部，数据处理终端设置在储液罐内部，显示器设置在储液罐内部，储液罐与外界大气环境连通，这可以保证储液罐的内部保持足够稳定的大气压，同时为保持储液罐内部相对稳定的环境，所加工的连通孔尽可能小。所述显示器能够从外部读取所测量的位移，所述储液罐安设在立杆上，立杆一并固定在稳定的基础面或基岩上。
进一步来说，有一根充满水的输水管，它将储液罐和压膜式液压传感器连接起来。输水管的一端，经过储液罐下方立杆的内部，然后穿过并与储液罐相连。另一端则埋设在地表下部，与压膜式液压传感器相连接。为了保证测量精度，输水管要充满水且不含气泡。在输水管长度方面，应保证有一定冗余度，这样可使输水管线随着压膜式液压传感器因沉降变形而向下移动。
进一步的，压膜式液压传感器被埋设在地表下部的测量区域内，它与数据采集装置相连，数据采集装置能够把从压膜式液压传感器捕捉到的压强数值转化为数字信号，信号发射装置和数据采集装置相连，信号发射装置会将数据采集装置中的数字信号传输给储液罐上的信号接受装置。
又进一步的，压膜式液压传感器、气压表结合附属的信号接发装置及数据处理终端，通过压膜式液压传感器量取出输水管的液压变化，根据液压变化反算出输水管垂直方向的位移矢量，以此达到测量位移沉降的目的，最后由数据处理终端将反算出的位移值显示在显示器上，供监测人员读取。根据现实需要，可在储液罐顶端安设一个数据发射装置，该装置能将数据处理终端解算出的位移值远程发射出去，发送到室内监测人员手中。
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本实用新型的工作过程和工作原理为：
安装仪器时，首先要让输水管中充满水，以此赶出管内残余的气泡，接着一端穿过立杆与储液罐相连，另一端与压膜式液压传感器相连，随后将压膜式液压传感器埋设在待测量的区域内，需要注意的是，为保证输水管能随压膜式液压传感器一同向下沉降位移，在地表下部埋设输水管时要保证有一定的冗余度。
压膜式传感器能够随时量取输水管中的液压Ρ，为便于区分，把首次量取的液压记为Po ，与之相连的数据采集装置会将液压值转化为数字信号，通过信号发射装置把液压值传送到储液罐内的信号接受装置中。
储液罐内安装有气压表，它能随时量取仪器所处环境的大气压PiPM，为便于区别，把首次量取的大气压记为PW_，信号接受装置可接受从信号发射装置传来的、压膜式液压传感器中量取的液压值Pii，数据处理终端会将信号接受装置中的数据Pii以及气压表中的数据P测大气压同步记录，再同初始值Po、P初始大气压进行比较，就能解算出沉降位移值
式子（1）中，P 为输水管中水的密度，g 为测量区域的重力加速度，ΔΡ = Ρ$ΓΡ〇，由大气压及连通器原理可知，压膜式液压传感器量取的液体压强 Pil 等于输水管液体压强与输水管顶部处大气压强之和，即首次量取的初始数据有 P ο = + P g H?台 (2)，同理，随着沉降的逐步增大以及女气 K 的亦仆咖忒（W 亦^P.?=3)，联合式 (2)、（3)，即可解算的沉降位移值为
由式（1)可知，数据处理终端需记录下初始读数Po，之后随时量取的数值PiN要与初始读数进行比较，将比较后的结果代入式(1)，即可解算出沉降位移值AH。
结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，然而本实用新型不限于上述实施方式，技术人员均可在不违背本实用新型的创新点及操作步骤的情况下，在权利要求保护范围内对上述实施例进行修改，本实用新型的保护范围应由本实用新型的权利要求书覆盖。
【主权项】
一种自动沉降观测仪，它包括储液罐(5)、输水管(7)、压膜式液压传感器(8)、数据采集装置(9)、信号发射装置(10)、气压表(4)、信号接受装置(3)、数据处理终端(2)、显示器（1)和立杆(6)。气压表(4)、信号接受装置(3)、数据处理终端（2)和显示器(1)设置在储液罐(5)内部，储液罐(5)与外界大气环境连通。储液罐(5)通过充满水的输水管(7)与埋入地表下部的压膜式液压传感器(8)相连。压膜式液压传感器(8)与数据采集装置(9)连接，数据采集装置(9)与信号发射装置(10)连接。储液罐(5)及其附属的气压表(4)、信号接受装置(3)、数据处理终端(2)、显示器（1)安装在立杆(6)上，立杆(6)固定在稳定的基础面或基岩上。压膜式液压传感器(8)、数据采集装置(9)和信号发射装置(1〇)埋设在测量地带。根据权利要求1所述的一种自动沉降观测仪，其特征在于，所述显示器（1）能从外部读取测量位移值。根据权利要求1所述的一种自动沉降观测仪，其特征在于，所述输水管（7）充满水，且不含气泡，其长度有一定冗余度，能使压膜式传感器（8）因沉降而向下移动。一种自动沉降观测仪，其特征在于，所述压膜式液压传感器(8)埋设在地表下部的测量地带，它与数据采集装置(9)相连，数据采集装置(9)把从压膜式液压传感器(8)捕捉到的液压值转化为数字信号，接着通过与之相连的信号发射装置(10)将数字信号传送到信号接受装置(3) 。
【文档编号】G01C5/
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月13日
发明人有易武，有闫国强，有童时岸，有邓永煌，有闫富强，有柳青，有刘凯，有黄海峰，有邓梦梦。
【申请人】三峡大学
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