磁感应式地下位移监测系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种磁感应式地下位移监测系统，包括控制系统及位移检测装置，所述控制系统主要由MCU、A/D采集模块、串口通信系统及监测站数据服务系统组成；所述位移检测装置主要由若干个串联而成的传感集成单元组成，所述位移检测装置通过传输总线与A/D采集模块相连，所述A/D采集模块与MCU连接，将各传感集成单元获取的测量结果传递至MCU中并处理，所述串口通信系统与MCU相连，所述监测站数据服务系统与串口通信系统连接，来自于MCU的数据流通过串口通信系统发送至监测站数据服务系统；采用相邻电磁感应环中的电压变化来计算两点之间的距离变化，测量精度更高，安装难度较低，仪器设置时效性强，数据自动采集与存储，自动化程度高。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于位移监测设备领域，具体涉及一种磁感应式地下位移监测系统。
技术介绍
现有技术中的隧道、城市地下工程的围岩内部位移测量，一般依靠多点位移计来进行。多点位移计由多支位移计组、位移传递杆及其保护管、减摩环、安装支座、锚固头等零部件组成。其测试原理为:当被测结构物发生变形时将会通过多点位移计的锚固头带动位移传递杆，位移传递杆拉动位移计产生位移变形，变形传递给振弦式位移计转变成振弦应力的变化，从而改变振弦的振动频率；电磁线圈激振振弦并测量其振动频率，频率信号经电缆传输至读数装置，即可计算出被测结构物的变形量。该位移计主要存在以下几点缺陷:1.测试原理采用机械式传力和传递变形的方式，即依靠拉杆或钢绞线传递围岩的变形，因围岩与拉杆/钢绞线之间还有灌浆环或固定环，灌浆环或固定环在拉杆的拉力作用下会发生沿拉力方向的剪切变形，该变形被计入了拉杆变形中去，从而导致误差积累；I1.在软弱的土体环境中，由于地中变形大，灌浆环或固定环存在与土体围岩发生滑移的情况，而拉杆测试并未计入该滑移，仅计入自身拉伸变形；II1.刚性传递位移杆对钻孔质量要求较高，塌孔、挤压变形严重容易导致安装较为困难；仪器设置时效性强，与施工协调配合难度高；IV.利用钢绞线带动测试元件进行位移的测试方式，不可避免的受到张力松弛的影响，安装难度大，校正和操作极为不方便，不适用于长期测量；V.采用振弦式传感器测记读数，测试工作量大，记录不及时，数据采集、存储与传输依靠人力，自动化程度低。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的目的在于提供一种磁感应式地下位移监测系统，以解决现有技术中存在的误差积累大、应力松弛、自动化程度低等问题。为达到上述目的，本技术提供如下技术方案:一种磁感应式地下位移监测系统，包括控制系统及位移检测装置，所述控制系统主要由MCU、A/D采集模块、串口通信系统及监测站数据服务系统组成；所述位移检测装置主要由若干个串联而成的传感集成单元组成，所述位移检测装置通过传输总线与A/D采集模块相连，所述A/D采集模块与MCU连接，将各传感集成单元获取的测量结果传递至MCU中并处理，所述串口通信系统与MCU相连，所述监测站数据服务系统与串口通信系统连接，来自于MCU的数据流通过串口通信系统发送至监测站数据服务系统。进一步，所述控制系统中还包括存储系统、电源管理系统及GPRS通信系统，所述存储系统及电源管理系统分别与MCU相连，所述GPRS通信系统与串口通信系统相连，用于将远程数据监控中心的数据流传递给MCU。进一步，所述传感集成单元包括感应线圈、永磁体及霍尔传感器，所述永磁体设置在感应线圈内，所述霍尔传感器设置在永磁体上。本技术的有益效果在于:1.测试原理采用相邻电磁感应环中的电压变化来计算两点之间的距离变化，从而实现地中位移监测；与依靠拉杆或钢绞线传递地中位移相比，其检测过程不会带来应力松弛、灌浆环或固定环附加剪切变形等问题，不会引发多余的变形误差积累，测量精度更尚;I1.在软弱的土体环境中，感应线圈随地层移动而移动，不会出现因拉杆作用而与地层产生相对滑动，避免了大变形条件下的位移测量误差；II1.无需灌浆，对钻孔质量要求不高，安装难度较低，仪器设置时效性强，可用于长期测量；IV.数据自动采集与存储，并可通过网络实时发送和传输，记录及时，自动化程度尚O【附图说明】为了使本技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本技术提供如下附图进行说明:图1为本技术的系统结构图；图2为传感集成单元的结构示意图。【具体实施方式】下面将结合附图，对本技术的优选实施例进行详细的描述。如图所示，本实施例中的磁感应式地下位移监测系统，包括控制系统及位移检测装置，所述控制系统主要由MCU、A/D采集模块、串口通信系统及监测站数据服务系统组成；所述位移检测装置主要由若干个串联而成的传感集成单元组成，所述位移检测装置通过传输总线与A/D采集模块相连，所述A/D采集模块与MCU连接，将各传感集成单元获取的测量结果传递至MCU中并处理，所述串口通信系统与MCU相连，所述监测站数据服务系统与串口通信系统连接，来自于MCU的数据流通过串口通信系统发送至监测站数据服务系统。在本实施例中，对于地下工程变形监测来说，监测井位于地面下方，MCU自下而上依次获取各个传感集成单元的测量结果(电压变化)并集中处理，即测出了从地面至传感器安装深度的累计垂直位移量。对于隧道工程的变形监测来说，监测井位于隧道上方，监测井的布置位置可根据工程地质条件的需要，在隧道中心线两侧间隔一定距离(根据监测大纲)对称布置。本实施例中的控制系统中还包括存储系统、电源管理系统及GPRS通信系统，所述存储系统及电源管理系统分别与MCU相连，实现了数据的自动采集与存储；所述GPRS通信系统与串口通信系统相连，用于将远程数据监控中心的数据流传递给MCU，通过网络实时发送和传输数据，不仅记录及时，自动化程度高，更实现了地下垂直方向位移的动态、连续测量。本实施例中的传感集成单元包括感应线圈1、永磁体2及霍尔传感器3，所述永磁体2设置在感应线圈I内，所述霍尔传感器3设置在永磁体2上。实际监测过程中，所埋设的各个传感集成单元与周围岩体同步变形，任两相邻传感集成单元之间的相对位移量就近似等于地下对应深处的相对垂直位移量。总位移量等于各传感单元的位移之和，即总位移量为d = dl+d2+......+dn。该传感集成单元在传递地下位移时不会出现应力松弛及变形误差积累等问题，结构简单，测量精度高。最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本技术的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本技术进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本技术权利要求书所限定的范围。【主权项】1.一种磁感应式地下位移监测系统，其特征在于:包括控制系统及位移检测装置，所述控制系统主要由MCU、A/D采集模块、串口通信系统及监测站数据服务系统组成；所述位移检测装置主要由若干个串联而成的传感集成单元组成，所述位移检测装置通过传输总线与A/D采集模块相连，所述A/D采集模块与MCU连接，将各传感集成单元获取的测量结果传递至MCU中并处理，所述串口通信系统与MCU相连，所述监测站数据服务系统与串口通信系统连接，来自于MCU的数据流通过串口通信系统发送至监测站数据服务系统。2.根据权利要求1所述的磁感应式地下位移监测系统，其特征在于:所述控制系统中还包括存储系统、电源管理系统及GPRS通信系统，所述存储系统及电源管理系统分别与MCU相连，所述GPRS通信系统与串口通信系统相连，用于将远程数据监控中心的数据流传递给MCU。3.根据权利要求1所述的磁感应式地下位移监测系统，其特征在于:所述传感集成单元包括感应线圈、永磁体及霍尔传感器，所述永磁体设置在感应线圈内，所述霍尔传感器设置在永磁体上。【专利摘要】本技术公开了一种磁感应式地下位移监测系统，包括控制系统及位移检测装置，所述控制系统主要由MCU、A/D采集模块、串口通信系统及监测站数据服务系统组成；所述位移检测装置主要由若干个串联而成的传感集成单元组成，所述位移检测装置通过传输总线与A/D采集模块相连，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁感应式地下位移监测系统，其特征在于：包括控制系统及位移检测装置，所述控制系统主要由MCU、A/D采集模块、串口通信系统及监测站数据服务系统组成；所述位移检测装置主要由若干个串联而成的传感集成单元组成，所述位移检测装置通过传输总线与A/D采集模块相连，所述A/D采集模块与MCU连接，将各传感集成单元获取的测量结果传递至MCU中并处理，所述串口通信系统与MCU相连，所述监测站数据服务系统与串口通信系统连接，来自于MCU的数据流通过串口通信系统发送至监测站数据服务系统。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭军，邢荣军，吴梦军，黄伦海，陈力华，石波，王道良，陈棚，廖峻，王璐石，
申请(专利权)人：招商局重庆交通科研设计院有限公司，
类型：新型
国别省市：重庆;85