一体化远程沉降观测站的制作方法

本实用新型涉及土层沉降测量技术，具体涉及一种一体化远程沉降观测站。

背景技术：

珠江三角洲冲积平原区，软土大面积分布，自90年代以来，珠三角地区兴建了大量的工程项目，其中相当一部分都遭受了软土地面沉降地质灾害的破坏。地面沉降灾害日趋严重，不仅影响工业与民用建筑的安全，而且影响了道路、桥梁、地下供电、供气、供排水管网以及水利工程等市政基础设施的正常使用。

与地面塌陷、崩塌等突发性地质灾害不同，地面沉降地质灾害虽是缓慢发生的，但其灾害发生面积大、持续时间长，影响更加深远，防控难度更加大。地面沉降的监测要求精度较高，据相关资料，地面沉降年速率一般在几毫米到几百毫米之间，且很多监测点常年积水。因此选用高精度大量程，受环境影响小的仪器才能满足长期监测要求。

在沉降观测中为达到大量程的目的，有两种基本的测量方式，接触式和非接触式的方式，非接触式以激光测距测距仪、磁致伸缩位移计等为代表，接触式以拉线式位移计为代表。

虽然磁致伸缩传感器应用已经比较成熟，但是其抗射频干扰、静电干扰等能力弱，且对于沉降磁环及波导管的对中性、平行度以及角度有较高要求(其对中性需要非常好，平行度＜±0.5mm，角度＜±12°)等特点，会导致现场安装难度较大，其野外实际使用精度很难达到监测技术要求；

激光测距仪虽然安装方便，但激光测距仪的镜头需要定期清理，避免沉积物遮挡影响测量；反光板或目标物表面需要定期清理，如若有沉积物等附着在上面，会影响实际的测量数值；对雨雪雾等环境适应性差，会遮挡激光路径，影响实际测量(光学仪器均受此影响)。

采用拉线式位移计构建的观测站，目前都是采用分体式结构，在分体式自动化沉降观测中，会存在沉降点易被破坏、连接线路易招碾压损坏等情况，会增加保护的难度和成本，使现场实施保护工程的工作量加大。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种一体化远程沉降观测站，将室外沉降观测安装、测量、无线传输组成一体化装置，可达到现场安装方便，后期维护简便，外观大方美观的目的。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：

一体化远程沉降观测站，包括加长测杆、埋入式支撑座、立杆、拉线式位移计、采集微处理器和无线通讯模块；加长测杆竖直设置，底端与基岩层固定连接，埋入式支撑座呈工字型，且中间为管状结构，埋入式支撑座沉设在沉降层上层，立杆为中空结构，竖直安装在埋入式支撑座顶面，加长测杆顶端可从埋入式支撑座穿过并伸入至立杆内部，拉线式位移计、采集微处理器和无线通讯模块均安装在立杆上，拉线式位移计的拉绳与加长测杆顶端连接，拉线式位移计的输出端与采集微处理器的输入端连接，采集微处理器的输出端与无线通讯模块连接。

本实用新型的一体化远程沉降观测站，通过拉线式位移计，观测加长测杆与立杆之间的相对位移，即可观测到该测点地表相对于地下基岩的总沉降量。然后通过采集微处理器将拉线式位移计的数据读取并转换成数字量，再通过无线通信模块，将数据发送到远程的数据中心服务器的上位机软件上，以供用户分析和展示。

作为本实用新型的一种改进，所述的立杆顶端还设有太阳能板，所述的立杆上设有太阳能控制器，太阳能板通过太阳能控制器向拉线式位移计、采集微处理器和无线通讯模块供电。

作为本实用新型的一种改进，所述的立杆上设有用于向拉线式位移计、采集微处理器和无线通讯模块供电的锂电池，太阳能板通过太阳能控制器向锂电池充电。

作为本实用新型的一种改进，所述的拉线式位移计、采集微处理器、无线通讯模块、太阳能控制器和锂电池均安装于一采集箱内，采集箱安装于立杆上部，所述的立杆内部设有定滑轮，拉线式位移计的拉绳经定滑轮与加长测杆顶端连接。

作为本实用新型的一种改进，所述的加长测杆底端设有与基岩层相抵触的小法兰盘，所述的沉降层设有与基岩层相通的钻孔，加长测杆位于钻孔中，通过钻孔下部的混凝土注浆和上部回填的细砂进行固定。

作为本实用新型的一种改进，所述的沉降层挖有与埋入式支撑座形状相匹配的凹坑，埋入式支撑座放置在该凹坑中，并用表层原状回填土回填进行固定。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：结构紧凑，安装方便，将室外沉降观测安装、测量、无线传输组成一体化装置，可达到现场安装方便，后期维护简便等效果。

附图说明

图1是本实用新型的正面剖视示意图；

附图标记说明：1-基岩层；2-沉降层；3-混凝土注浆；4-细砂；5-表层原状回填土；6-加长测杆；7-埋入式支撑座；8-立杆；9-拉线式位移计；10-采集微处理器；11-无线通讯模块；12-拉绳；13-太阳能板；14-太阳能控制器；15-锂电池；16-采集箱；17-定滑轮。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1所示，一体化远程沉降观测站，安装在被测土体上，被测土体包括底部的基岩层1和位于基岩层1上的沉降层2，具体包括加长测杆6、埋入式支撑座7、立杆8、拉线式位移计9、采集微处理器10、无线通讯模块11、太阳能板13、太阳能控制器14、锂电池15、采集箱16和定滑轮17。

沉降层2钻有与基岩层1相通的钻孔，加长测杆6竖直放置在钻孔中，底端设有与基岩层1相抵触的小法兰盘，通过钻孔下部的混凝土注浆3和上部回填的细砂4进行固定，小法兰盘的设置便于加长测杆6的竖直放置。埋入式支撑座7呈工字型，且中间为管状结构，钻孔上部的沉降层2挖有与埋入式支撑座7形状相匹配的凹坑，埋入式支撑座7放置在该凹坑中，并用表层原状回填土5回填进行固定，埋入式支撑座7的顶面最好与地表平齐。立杆8为中空管状结构，底端通过法兰盘竖直安装在埋入式支撑座7顶面，上部设有采集相16，顶端设置倾斜的太阳能板13。加长测杆6、埋入式支撑座7和立杆8同轴心设置，加长测杆6顶端可从埋入式支撑座7穿过并伸入至立杆8内部。

拉线式位移计9、采集微处理器10、无线通讯模块11、太阳能控制器14和锂电池15均安装在采集箱16内部。拉线式位移计9的拉绳12经安装在立杆8内的定滑轮17转向后与加长测杆6顶端连接，当立杆8随着埋入式支撑座7向下沉降时，拉绳12的长度随之改变，该改变量即为该测点地表相对于地下基岩的沉降量。采集微处理器10采集拉线式位移计9的测量数据并转换成数字量，再通过无线通信模块11发送到远程的数据中心服务器的上位机软件上，以供用户分析和展示。太阳能板13通过太阳能控制器14向拉线式位移计9、采集微处理器10和无线通讯模块11供电，同时向锂电池15充电。锂电池15在太阳能板13不工作时，向拉线式位移计9、采集微处理器10和无线通讯模块11供电。

安装时，先在被测土体上打孔至基岩层1，并在孔上部挖一凹坑，将加长测杆6插入孔内，并浇筑一定深度的混凝土灌浆3，以固定加长测杆6底部，再用细砂4回填至凹坑底部；然后将埋入式支撑座7安装在凹坑中，加长测杆6从埋入式支撑座7的中孔穿出，再将埋入式支撑座7的四周用表层原状回填土5回填，使埋入式支撑座7的顶端与地表齐平。

将采集箱16与太阳能板13安装在立杆8上之后，再将拉线式位移计9的拉绳12固定在加长测杆6的顶端，之后将立杆8竖直安装于埋入式支撑座7顶面，锁紧螺栓固定即可完成安装。

由于加长测杆6为刚性体，而且使用混凝土灌浆3将加长测杆6与被测土体的参考底部进行浇筑，故可以视为相同的不可移动点。因此，被测土体表层与被测土体底部参考点之间的沉降唯一就转变为被测土体表层与加长测杆6顶端之间的沉降位移，再由拉线式位移计9(大量程沉降计)来直接测得该沉降位移量，即可达到最终的测量目的。

而地表立杆在被测点正上方，使得被测点标志明显，除杆内有电缆外，其他地方无任何电缆，使得被测设备不易损坏，对被测点起到了很好的保护作用。

上列详细说明是针对本实用新型可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本实用新型的专利范围，凡未脱离本实用新型所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。