专利名称：一种路基沉降自动化监测方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明属于精密仪器及机械领域，涉及一种沉降监测方法及装置。
背景技术：
为保证高速铁路与公路运行的安全性和平顺性，路基沉降测量与监测已成为建设与运行期的一个关键技术问题，建设期希望能准确掌握沉降数据和沉降规律，运行期能不间断监测沉降状况，当沉降出现异常时能及时反应并采取相应措施。目前常用的沉降测量有基于全站仪、电子水平仪的沉降测量方法，基于磁环感应器等物理效应传感器的沉降测量与监测方法和根据连通液体不同高程点存在液面变化的原理来监测路基沉降的方法。基于全站仪、电子水平仪的沉降测量方法虽有较高的测量精度，但其成本高、效率低、环境适应性差、不能连续自动化监测的缺点使其不能适应实际工程需要。基于磁环感应器等物理效应传感器的沉降测量与监测方法虽然具有性价比高，数据采集方便的特点，但其亦有对施工影响较大、精度较低的问题。利用连通管原理，根据连通液体不同高程点存在液面变化的原理来监测路基沉降的方法具有可联网、能连续自动化监测、精度较高的特点，但采用自由液体时依然存在受环境影响大、动态响应慢、现场施工困难、维护成本高、占用场地大等问题，不利于恶劣环境的应用和沉降突发状况的及时处置，同时也会对施工造成较大影响、后期维护工作量也会较大。
发明内容
本发明提供一种受环境影响较小、动态响应快、能连续自动化监测、精度较高的路基沉降自动化监测方法和装置，不仅提供了一种效率高、性价比好的沉降测量与监测方法和装置，而且对现场施工影响小，后期维护成本也可以得到大幅度降低。本发明所述路 基沉降监测方法是通过以下技术方案实现的。(I)在不同路基沉降监测位置设置了若干内置压力传感器的测头，用细长管路连接起来的密闭容器，密闭容器内充满密闭液体，测头测量密闭液体的静压力。如
图1所示。(2)在重力作用下密闭容器内静止液体中大地水准高程相同的各点静压力相等，它表现为一个等压面，大地水准高程不同的点由于重力的原因存在密闭液体静压差，该静压差与高程差成正比，计算密闭液体静压差，可得各监测位置间的高程差，即:
h§ = (Pi — Pj) / Pg j =L2 --- i￥Cl)
式中A7为第i测头Pi与第j测头Py的高程差/m Φ 、Ρ 分别为测头PpPy的静压力/Pa -,P为液体的密度/kg m_3 ;§■为重力加速度/N.kg—1 ；N为测头的数量。因此，本发明能通过测量各测头之间的静压差，获得测头间高程差的分布规律。(3)密闭容器内静止液体中某点的静压力若因温度变化或管路变形等原因出现变化时，该点的静压力变化会等值地以近似声速向各个方向传递，使密闭容器内静止液体各处的静压力都迅速发生等值的变化。
也就是说，假设各测头的高程都没有变化，当密闭容器内静止液体中的某点的静压力因环境原因变化时，密闭容器内静止液体中的整体静压力变化，即:
权利要求
1.一种路基沉降自动化监测方法，其特征是按下列步骤: (1)将内置压力传感器的测头安装在路基沉降监测位置，并通过充满密闭液体的管路将各测头连通，测量连通管路内密闭液体在不同监测位置的静压力； (2)计算密闭液体静压差，获得各监测位置间的高程差，即:
2.根据权利要求1所述的基于密闭液体压力差的路基沉降监测方法，其特征是当设某一测头为基准测头时，得其它各测头的大地高程值，即为
3.一种实现权利要 求1所述路基沉降自动化监测方法的装置，其特征是包括测头组、压力稳定装置、控制终端以及辅助元件组成，其中:测头Pi (i=l, 2,…，N)布置于第i沉降监测点监测第i沉降监测点密闭液体压力值并传输给控制终端；各测头间通过管路连接，辅助元件安装在管路上，管路密闭并充满液体。
4.根据权利要求3所述的路基沉降自动化监测装置，其特征是测头由压力传感器和数据采集电路组成，并封装在一个机械结构内，其压力传感器与数据采集电路连接，再经由有线或无线方式连接到控制终端。
5.根据权利要求3所述的路基沉降自动化监测装置，其特征是加压稳定装置为弹簧结合波纹管结构的加压稳定装置或弹簧活塞结构的加压稳定装置。
6.根据权利要求3所述的路基沉降自动化监测装置，其特征是测头组沿路基横断面布置、纵断面布置、线阵布置或面阵布置。
全文摘要
一种路基沉降自动化监测方法及装置，其特征是包括设置在第一沉降监测点的第一测头P1、第二沉降监测点的第二测头P2、…、第N沉降监测点的第N测头PN、压力稳定装置、控制终端、液体加注口、排气口组成；各测头由压力传感器和数据采集电路组成，并封装在一个机械结构内，其压力传感器与数据采集电路连接，再经由有线或无线连接到控制终端；各测头之间通过管路连接，液体加注口、排气口安装在管路上，管路密闭并充满液体。本发明采用密闭液体为压力传递介质，沉降监测受环境影响小，监测精度高，对现场施工影响小，抗突发灾害能力强，可靠性高，实现全自动连续监测，能广泛应用于铁路、公路等路基建设期与运行期的沉降自动化监测。
文档编号G01C5/04GK103076001SQ20121056747
公开日2013年5月1日 申请日期2012年12月25日 优先权日2012年12月25日
发明者陶捷, 朱洪涛 申请人:江西日月明铁道设备开发有限公司