智能沉降仪远程集控系统及其沉降测量方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及沉降仪，特别是涉及一种智能沉降仪远程集控系统及其沉降测量方法。
【背景技术】
[0002]由于分散相和分散介质的密度不同，分散相粒子在力场(重力场或离心力场)作用下发生定向运动，即为沉降。沉降仪就是一种用于检测沉降的仪器，沉降仪的测定原理是在恒定的离心力场下测定样品颗粒的沉降速度。当前国内外对土体的位移测量装置主要有水管式沉降仪、固定式沉降仪、压力传感器、静力水准仪等。
[0003]传统人工测沉降方式的工作过程是这样的:至少需要两个工程人员配合才能完成，其中一个负责下放牵引绳，另一个负责记录数据、计算沉降值。而且计算沉降值的方式是:牵引绳上设置刻度，在下放牵引绳的过程中探头经过磁环时会产生报警音，工程人员根据两次报警音之间放下的牵引绳长度来得到沉降高度。这样的测量方式存在以下缺陷:(I)需要花费大量的人力来完成测量，且对工程人员操作要求较高，人工测量成本很高；特别在孔深较大的情况下，牵引绳的长度加长，自重大大增加，需要多个工程人员配合才能拉动牵引绳；另外，由于牵引绳长度大大增加，人工提拉牵引绳很容易产生绞绕的现象，容易造成牵引电缆破损以至短路。(2)由于采取工程人员人工听报警音的方式，记录在两次报警音之间放下的绳子长度来计算沉降高度，一方面在听取报警音时存在听觉误差，另一方面在读取绳子上的刻度时也存在读取误差，整体而言，该传统测量方式误差大，测量精度差。
[0004]此外，传统沉降测量方法无法对施工地的多个沉降仪进行集中监控，也无法实现沉降自动化测试。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种新型智能沉降仪远程集控系统及其沉降测量方法，可对施工地的多个沉降仪进行集中监控，控制器自动控制探头的放线速度，探头经过磁环产生脉冲信号，通过分析脉冲信号的波形结合恒定的放线速度自动计算沉降高度，具有工作效率高、测量精度高、自动化程度高等特点。
[0006]本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:智能沉降仪远程集控系统，包括至少一个被监控的智能沉降仪，所述的智能沉降仪包括一个基准被感应器件、设置于各地层内的至少一个埋地被感应器件、测量管、感应器件、牵引电缆、控制器和放线机构，基准被感应器件固定安装在测量管的顶部，感应器件用于在其穿过基准被感应器件和各埋地被感应器件时产生信号脉冲；放线机构包括绕线柱和放线电机，绕线柱固定在放线电机的输出轴上；牵引电缆的底端与感应器件电连接，感应器件设置于测量管内；牵引电缆的顶端绕过绕线柱与控制器的采样信号输入端相连，控制器的控制信号输出端与放线电机相连；
[0007]所述的控制器内设置有放线速度控制模块、信号采样模块和沉降值计算模块，放线速度控制模块用于控制放线电机的放线速度；信号采样模块用于接收并处理感应器件所采集到的信号波形；沉降值计算模块根据信号波形中的待测点波形与基准点波形之间的时间差和放线速度计算待测点与基准点之间的距离，再根据两次距离计算的差值来计算沉降值；
[0008]各智能沉降仪的控制器的通信端口分别通过通信线路与监测中心相连。
[0009]所述的埋地被感应器件和基准被感应器件均为磁环。
[0010]智能沉降仪远程集控系统，还包括过线装置，过线装置安装于测量管与放线机构之间，过线装置包括安装基座和导线滑轮，导线滑轮通过支撑轴安装在安装基座上，测量管的顶部通过定位器固定安装在安装基座上。
[0011]智能沉降仪远程集控系统的沉降测量方法，包括以下步骤:
[0012]S1:搭建智能沉降仪远程集控系统，将测量管垂直埋入待测地层，在测量管的顶部固定安装基准被感应器件，在各待测地层中靠近测量管的位置分别安装埋地被感应器件，埋地被感应器件不与测量管固定连接，保证埋地被感应器件客观体现被测地层的沉降；
[0013]S2:初始值测量，包括以下子步骤:
[0014]S201:控制器控制放线电机的转速，从而驱动感应器件以某一恒定速度V向下运动；
[0015]S202:感应器件自上而下依次穿过基准被感应器件和各埋地被感应器件，感应器件中产生信号脉冲；
[0016]S203:感应器件将该信号脉冲通过牵引电缆上传至控制器的采样信号输入端；
[0017]S204:控制器的信号采样模块分析该信号脉冲，得到初始测量的信号波形，沉降值计算模块记录该信号波形中的待测点波形与基准点波形之间的时间差h，结合放线速度计算待测点与基准点之间的距离L1= t ；
[0018]S3:变形后测量，同步骤S2，同样驱动感应器件以恒定速度V向下运动，得到变形后测量的信号波形；
[0019]S4:控制器的沉降值计算模块记录变形后待测点波形与基准点波形之间的时间差t2，结合放线速度计算变形后待测点与基准点之间的距离L2= 12*v ；
[0020]S5:沉降值计算模块根据两次距离计算的差值来计算沉降值，沉降值AL = L2-L1=(I^t1) *v0
[0021]本发明的有益效果是:
[0022]I)可同时对同一或不同施工地的多个沉降仪进行集中监控，可远程启动沉降仪并自动采集各采集点的沉降高度，便于管理工作的开展。
[0023]2)控制器自动控制探头的放线速度，探头经过磁环产生脉冲信号，通过分析脉冲信号的波形结合恒定的放线速度自动计算沉降高度，具有工作效率高、测量精度高、自动化程度高、测量成本低等特点。
[0024]3)磁环可根据需要设置多个，在每个待测地层中都设置磁环，可同时测量上下多个地层相对于地面的沉降高度。
[0025]4)设置基准磁环建立波形基准点，通过待测点波峰(或波谷)与基准点波峰(或波谷)之间的时间差即可算出待测点与基准点之间的距离，以同样的方法测量变形后该待测点与基准点的距离即可得到沉降值，沉降计算过程简单、准确。
【附图说明】
[0026]图1为本发明集控系统结构示意框图；
[0027]图2为本发明智能沉降仪结构示意图；
[0028]图3为本发明波形对比图；
[0029]图中，1-1:埋地被感应器件，1-2:基准被感应器件，2:测量管，3:感应器件，4:牵引电缆，5:控制器，6:定位器，7:过线装置，7-1:安装基座，7-2:导线滑轮，8-放线机构，8-1:安装架，8-2:绕线柱，8-3:放线电机。
【具体实施方式】
[0030]下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
[0031]如图1所示，智能沉降仪远程集控系统，包括至少一个被监控的智能沉降仪，各智能沉降仪的控制器5的通信端口分别通过通信线路与监测中心相连，通信线路可以是有线通信线路也可以是无线通信线路。智能沉降仪远程集控系统可以收集指定区域内多个沉降仪的检测数据，对多个数据进行筛选、分析、处理和评估，得到更加可靠的沉降高度测量结果，而且也可以用于灾情分析和预警。
[0032]如图2所示，所述的智能沉降仪包括一个基准被感应器件1-2、设置于各地层内的至少一个埋地被感应器件1-1、测量管2、感应器件3、牵引电缆4、控制器5和放线机构8，基准被感应器件1-2固定安装在测量管2的顶部，感应器件3用于在其穿过基准被感应器件1-2和各埋地被感应器件1-1时产生信号脉冲；放线机构8包括绕线柱8-2和放线电机8-3，放线电机8-3可以是伺服电机或者步进电机，绕线柱8-2固定在放线电机8-3的输出轴上，放线机构8还包括安装架8-1，绕线柱8-2通过轴承结构安装在安装架8-1上。牵引电缆4的底端与感应器件3电连接，感应器件3设置于测量管2内；牵引电缆4的顶端绕过绕线柱8-2与控制器5