基于倾角与结构缝变形测量的结构沉降监测系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种基于倾角与结构缝变形测量的结构沉降监测系统，由于每个结构段上均设置有结构段沉降监测单元，每个结构段沉降监测单元包含多个倾角传感器以及第一通信单元，两个相邻的结构段之间均设置有结构缝监测单元，每个结构缝监测单元均包含两个距离传感器以及第二通信单元，处理部包含第三通信单元和处理单元，第三通信单元与第一通信单元和第二通信单元通信连接，处理单元根据第三通信单元接收到数据基于预定规则处理得到长距离线性结构上任意点的总的沉降量，因此，本实用新型专利技术的基于倾角与结构缝变形测量的结构沉降监测系统能够监测由多个结构段组成的具有超长线性结构的隧道与桥梁，测量结果精确度高，且适用范围广。

Structural settlement monitoring system based on inclination and structural seam deformation measurement

The utility model provides a structure deformation measurement joint angle and structure of settlement monitoring system based on, because each segment structure is arranged on the structure of settlement monitoring unit, each segment of the structure settlement monitoring unit comprises a plurality of tilt sensor and a first communication unit, a monitoring unit is arranged between the structural joint structure of two adjacent segments each joint monitoring unit, structure contains two distance sensors and second communication unit, processing unit includes a third communication unit and a processing unit, a communication unit third is connected with the first communication unit and a communication unit second communication processing unit, according to the third communication unit receives the data processing to obtain predetermined rules long distance of any point on the general linear structure based on the settlement, therefore, the utility structure deformation measurement and the structure of the joint angle of subsidence monitoring system based on Model The system can monitor tunnels and bridges with super long linear structures composed of multiple structural segments. The accuracy of the measurement results is high and the scope of application is wide.

【技术实现步骤摘要】
基于倾角与结构缝变形测量的结构沉降监测系统
本技术属于土建结构监测领域，具体涉及一种基于倾角与结构缝变形测量的结构沉降监测系统。
技术介绍
在桥梁及隧道等市政工程的建设及运营期的监测中，结构物的差异沉降量往往是工程人员最为关注监测项。结构物的整体沉降及不均匀沉降是结构设计合理性与施工质量最直观的反应。同时，差异沉降也会导致结构开裂，影响到结构的寿命以及车辆通行的平顺性，是结构健康状态及服役性能最为重要的指标。人工水准测量、静力水准仪、GPS(全球定位系统)是结构沉降最为常规的监测手段，但是这些方法有着各自的局限性：人工水准测量程序繁复，仅能维持较低的监测频率，无法满足基础设施养护体系向着智能化运维发展的趋势；静力水准仪通过测量各个测点的液位或者液压获得测点的沉降量，该系统受到温度、气压等多种环境因素的影响，压力传感器的测量精度与测量范围限制了该类系统监测具有较大高程差的结构，此外静力水准仪是一种串联的测量系统，单个测量节点的损坏将影响整套系统的精度；全球定位系统的精度较低，算法复杂，且对于测点高度方向上的变化不敏感。近年来，人们在基于倾角的结构沉降监测方法上作了诸多的探索。现已公开的技术汇中，专利文献CN103993530A公开了一种基于角度测量的轨道沉降两侧装置及量测方法，该方法在轨道上设置多个测与一个测量车，测量车上装有位置传感器与测点编码器用于确保车辆到达测点并进行角度测量，通过测量得到的角度反演轨道高程；专利文献CN104142137A公开了一种基于无线倾角传感器的隧道纵向沉降监测方法，该方法预先在隧道侧壁固定高度布设一条管道，将一台装有倾角传感器的监测小车在管道内运动，每隔一定距离测量一次管道的倾角，从而通过运动的距离与倾角值反演整条盾构隧道的沉降量。上述这两种方法中，将轨道与隧道视作多段折线的总和，并基于该假设进行沉降量的反演，这在长距离的沉降监测中会造成相当大的误差。专利文献CN104807434A公开了一种高速铁路路基沉降变形监测方法，该方法在高速铁路轨道延伸方向设置一定数量的钢管，钢管内设有倾角传感器，将路基的形状假设为一个四次多项式，通过将倾角测量值带入反算得到待定系数，从而得到整段路基的形状。隧道与桥梁这类超长线性的设施也是由多个结构段组成的，结构段与结构段之间存在结构缝。结构缝为施工时的分段边界，有些是为了避免差异沉降造成结构发生开裂而采取的结构措施。隧道与桥梁这类线性结构的沉降可以视作由两部分组成，一部分是结构段作为一个弹性体在外载荷作用下发生的高度方向上的形变，另一部分是结构段与结构段之间发生的结构缝的变形，因此，超长结构的沉降模式既不是直线段串联的多段线，也不是一条连续出处可岛的曲线。因此，现有的监测方法均不能准确监测这种由多个结构段组成的具有超长线性结构的隧道与桥梁。
技术实现思路
本技术是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种能够监测由多个结构段组成的具有超长线性结构的隧道与桥梁，测量结果精确度高，且适用范围广的基于倾角与结构缝变形测量的结构沉降监测系统。本技术提供了一种基于倾角与结构缝变形测量的结构沉降监测系统，用于监测由多个结构段组成的长距离线性结构的沉降，其特征在于，包括：结构段沉降监测部，包含多个用于监测单个结构段内的差异沉降的结构段监测单元，每个结构段监测单元包含多个安装在结构段上的倾角传感器、与倾角传感器连接的第一通信单元，多个倾角传感器分别安装在每个结构段的角点处以及结构段的曲线边沿上，用于测量相对于水平面上相互垂直的两个方向之间的两个倾角，倾角传感器的安装方向使得所有倾角传感器测量的两个倾角分别是相对同一个相互垂直的两个方向；结构缝变形监测部，包含多个用于监测两个相邻的结构段之间的结构缝沉降的结构缝监测单元，每个结构缝监测单元均包含两个距离传感器、与距离传感器连接的第二通信单元，两个距离传感器分别设置在结构缝的两侧；处理部，包含：与第一通信单元和第二通信单元通信连接的第三通信单元、输入单元、以及处理单元，其中，输入单元用于输入长距离线性结构的模型，并输入倾角传感器和距离传感器在模型中的位置，处理单元根据第三通信单元接收的倾角传感器和距离传感器测量的数据并基于预定规则得到长距离线性结构上任意点的总的沉降量。进一步，在本技术提供的基于倾角与结构缝变形测量的结构沉降监测系统中，还可以具有这样的特征：其中，多个倾角传感器的设置规则为：每个结构段的角点处各设置一个倾角传感器，结构段的边为曲线时，该边应至少再设置一个除了位于该边两端点的倾角传感器。进一步，在本技术提供的基于倾角与结构缝变形测量的结构沉降监测系统中，还可以具有这样的特征：其中，倾角传感器通过安装支架安装在结构段上，距离传感器通过安装支架安装在两个相邻的结构段之间的结构缝上。进一步，在本技术提供的基于倾角与结构缝变形测量的结构沉降监测系统中，还可以具有这样的特征：其中，倾角传感器为双轴倾角传感器，所述双轴倾角传感器的两个轴之间的角度为90°。进一步，在本技术提供的基于倾角与结构缝变形测量的结构沉降监测系统中，还可以具有这样的特征：其中，所有双轴倾角传感器的两个轴均平行或垂直。进一步，在本技术提供的基于倾角与结构缝变形测量的结构沉降监测系统中，还可以具有这样的特征：其中，倾角传感器为倾角计或陀螺仪。进一步，在本技术提供的基于倾角与结构缝变形测量的结构沉降监测系统中，还可以具有这样的特征：其中，处理部为PC终端，输入单元为显示屏。进一步，在本技术提供的基于倾角与结构缝变形测量的结构沉降监测系统中，还可以具有这样的特征：其中，第一通信单元包括多个第一通信模块，每个倾角传感器上均集成一个第一通信模块，第二通信单元包括两个第二通信模块，每个距离传感器上均集成一个第二通信模块。进一步，在本技术提供的基于倾角与结构缝变形测量的结构沉降监测系统中，还可以具有这样的特征：其中，第一通信单元、第二通信单元与第三通信单元通过有线或无线的方式通信连接。本技术的优点如下：根据本技术所涉及的基于倾角与结构缝变形测量的结构沉降监测系统，由于每个结构段上均设置有用于该监测结构段内各点沉降的结构段沉降监测单元，每个结构段沉降监测单元包含多个分别安装在结构段的转折处以及结构段的曲线边沿上的倾角传感器以及与倾角传感器相连接的第一通信单元，两个相邻的结构段之间均设置有结构缝监测单元，每个结构缝监测单元均包含两个设置在结构缝两侧的距离传感器以及与距离传感器相连接的第二通信单元，因此，不仅监测了每个结构段上的沉降，而且监测了每个结构段之间的沉降，处理部包含第三通信单元和处理单元，第三通信单元与第一通信单元和第二通信单元通信连接，处理单元根据第三通信单元接收到数据基于预定规则处理得到长距离线性结构上任意点的总的沉降量，因此，本技术的基于倾角与结构缝变形测量的结构沉降监测系统能够监测由多个结构段组成的具有超长线性结构的隧道与桥梁，测量结果精确度高，且适用范围广。附图说明图1是本技术的实施例中长距离线性结构的示意图；图2是本技术的实施例中基于倾角与结构缝变形测量的结构沉降监测系统的示意图；图3是本技术的实施例中单个结构段中倾角传感器的安装位置图；图4是本技术的实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于倾角与结构缝变形测量的结构沉降监测系统，用于监测由多个结构段组成的长距离线性结构的沉降，其特征在于，包括：结构段沉降监测部，包含多个用于监测单个结构段内的差异沉降的结构段监测单元，每个所述结构段监测单元包含多个安装在结构段上的倾角传感器、与所述倾角传感器连接的第一通信单元，多个所述倾角传感器分别安装在每个结构段的角点处以及结构段的曲线边沿上，用于测量相对于水平面上相互垂直的两个方向之间的两个倾角，所述倾角传感器的安装方向使得所有所述倾角传感器测量的两个倾角分别是相对同一个相互垂直的两个方向；结构缝变形监测部，包含多个用于监测两个相邻的结构段之间的结构缝沉降的结构缝监测单元，每个所述结构缝监测单元均包含两个距离传感器、与所述距离传感器连接的第二通信单元，两个所述距离传感器分别设置在结构缝的两侧；处理部，包含：与所述第一通信单元和所述第二通信单元通信连接的第三通信单元、输入单元、以及处理单元，其中，所述输入单元用于输入所述长距离线性结构的模型，并输入所述倾角传感器和所述距离传感器在所述模型中的位置，所述处理单元根据所述第三通信单元接收的倾角传感器和距离传感器测量的数据并基于预定规则得到长距离线性结构上任意点的总的沉降量。...

【技术特征摘要】
1.一种基于倾角与结构缝变形测量的结构沉降监测系统，用于监测由多个结构段组成的长距离线性结构的沉降，其特征在于，包括：结构段沉降监测部，包含多个用于监测单个结构段内的差异沉降的结构段监测单元，每个所述结构段监测单元包含多个安装在结构段上的倾角传感器、与所述倾角传感器连接的第一通信单元，多个所述倾角传感器分别安装在每个结构段的角点处以及结构段的曲线边沿上，用于测量相对于水平面上相互垂直的两个方向之间的两个倾角，所述倾角传感器的安装方向使得所有所述倾角传感器测量的两个倾角分别是相对同一个相互垂直的两个方向；结构缝变形监测部，包含多个用于监测两个相邻的结构段之间的结构缝沉降的结构缝监测单元，每个所述结构缝监测单元均包含两个距离传感器、与所述距离传感器连接的第二通信单元，两个所述距离传感器分别设置在结构缝的两侧；处理部，包含：与所述第一通信单元和所述第二通信单元通信连接的第三通信单元、输入单元、以及处理单元，其中，所述输入单元用于输入所述长距离线性结构的模型，并输入所述倾角传感器和所述距离传感器在所述模型中的位置，所述处理单元根据所述第三通信单元接收的倾角传感器和距离传感器测量的数据并基于预定规则得到长距离线性结构上任意点的总的沉降量。2.根据权利要求1所述的基于倾角与结构缝变形测量的结构沉降监测系统，其特征在于：其中，多个所述倾角传感器的设置规则为：每个结构段的角点处各设置一个倾角传感器，结构段的边为曲...

【专利技术属性】
技术研发人员：段创峰，顾沉颖，戴子枢，杜峰，林俊，何晓，巴雅吉呼，董力健，孔祥平，
申请(专利权)人：上海市地下空间设计研究总院有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31