一种隧道地表沉降监测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开一种隧道地表沉降监测装置，包括监测仪和信号接收器，所述监测仪数量为多个，多个所述监测仪设置在待测区域，监测仪包括外壳、浮标和液体介质，所述浮标内设有微控制器、电源模块、GPS模块和通讯模块，所述微控制器、通讯模块和GPS模块均与电源模块电性连接，电源模块为监测仪各模块供电，微控制器与GPS模块电连接，用于控制GPS模块采集地表沉降数据，所述微控制器的信号输出端通过通讯模块10与信号接收器连接，用于发送数据至信号接收器。本实用新型专利技术能实时地反馈出地表沉降的数据，可用于对隧道地表沉降的监测预警工作。

A monitoring device for tunnel surface settlement

【技术实现步骤摘要】
一种隧道地表沉降监测装置
本技术涉及隧道
，具体涉及一种隧道地表沉降监测装置。
技术介绍
在我国高速发展的今天，随着国家公路网络建设的不断完善和进步，以及中西部大开发战略的不断推进，高铁的飞速发展，越来越多的公路铁路铺设起来，不可避免的造成了要越过崇山峻岭地区，故而隧道的建设也随之越来越多，且隧道在穿越软弱的围岩、滑坡、岩溶等不良地质时对施工是一个极大的挑战。同时我国城市地铁隧道也飞速发展，越来越多的城市开始建成或在建地铁，其不可避免的面临要穿越地表建筑物密集区，与现有的地下结构立体交叉接近等复杂情况，在施工过程中对地表沉降的控制要求极高，由于开挖隧道必然会对地表的稳定造成影响，因此在隧道施工过程中实时的监测地表沉降具有重要意义。现有的地表沉降监测装置适用范围有局限性，现有的地表沉降监测方法主要是二角高程测量法，但是这方法有通视要求，容易受到地形条件的限制，尤其在地表崎岖的山岭地带，其测量难度极大且精度难以保证，在隧道地表植被茂盛的情况下，常规的地表沉降监测手段几乎无法开展工作。公开号CN106767681A所公开的适用于黄土地区的地表沉降监测装置及其监测方法，是一种将测点杆压入土体内部，便于保护测点杆和进行监测工作。此装置的优点在于可以方便快捷的实现地表监测点的布设。但是该装置当监测点数量较多时，监测过程将耗费大量人力；无法实时监测和预警，常规监测手段无法完成持续的，不间断的地表沉降监测，也无法动态、实时的反馈出地表沉降的数据，所以无法实现对隧道地表沉降的监测预警工作。不利于隧道地表沉降的全过程分析，容易遗漏险情。
技术实现思路
本技术的目的是针对现有技术的不足，提供了一种隧道地表沉降监测装置，监测地表沉降数值精确度高，且可实时监测沉降数值。为实现上述目的，本技术通过以下方案实现：一种隧道地表沉降监测装置，包括监测仪和信号接收器，所述监测仪数量为多个，多个所述监测仪设置在待测区域，监测仪包括外壳、浮标和液体介质，所述浮标内设有微控制器、电源模块、GPS模块和通讯模块，所述微控制器、通讯模块和GPS模块均与电源模块电性连接，电源模块为监测仪各模块供电，微控制器与GPS模块电连接，用于控制GPS模块采集地表沉降数据，所述微控制器的信号输出端通过通讯模块10与信号接收器连接，用于发送数据至信号接收器。所述外壳为球形或其他形状。所述信号接收器设有显示屏和重置按钮，显示屏用于显示沉降数据。所述外壳采用聚四氟乙烯、碳纤维或其他耐腐蚀机械强度高材料制成。各所述监测仪的间距小于或等于30米。所述监测仪在待测区域的密度大于或等于16个/万平方米。所述GPS模块采用NE-85GPS模块。所述通讯模块为GPRS模块。本技术的有益效果为：1、无需在施工现场布线，全部无线远程操作，操作便捷，可节省大量人力物力；2、外壳采用聚四氟乙烯、碳纤维或其他耐腐蚀机械强度高材料制成，而且外壳优选为球形外壳，受力均匀，在同样壁厚条件下，球体的承载能力最高，球形容器的表面积最小，比其他形状容器节省30%~40%的材料；3、利用差分相对定位法得到的地表沉降数值精确度高，且可实时监测沉降数值；4、GPS模块3采用NE-85GPS模块，良好的防水性能，超低功耗设计，可同时跟踪16颗卫星信号,并且在正常工作状态下每秒种都对定位数据进行接收、更新，质量小于6克，可减轻整个装置的重量。附图说明下面结合附图对本技术做进一步的说明：图1为本技术的结构示意图；图2为浮标的结构示意图；图3为信号接收器结构示意图；图中：外壳1，浮标2，GPS模块3，液体介质4，微控制器5，电源模块6，接收天线7，显示屏8，重置按钮9，通讯模块10。具体实施方式如图1所示，一种隧道地表沉降监测装置，包括监测仪和信号接收器，所述监测仪数量为多个，多个所述监测仪设置在待测区域，监测仪包括外壳1、浮标2和液体介质4，所述浮标2内设有微控制器11、电源模块6、GPS模块3和通讯模块10，所述微控制器11、通讯模块10和GPS模块3均与电源模块6电性连接，电源模块6为监测仪各模块供电，微控制器11与GPS模块3电连接，用于控制GPS模块3采集地表沉降数据，所述微控制器11的信号输出端通过通讯模块10与信号接收器连接，用于发送数据至信号接收器。所述外壳1为球形或其他形状。受力均匀，在同样壁厚条件下，球体的承载能力最高，球形容器的表面积最小，由于壁厚，表面积小等原因，一般比其他形状容器节省30%~40%的材料。所述信号接收器设有显示屏8和重置按钮9，显示屏8用于显示沉降数据。所述外壳1采用聚四氟乙烯、碳纤维或其他耐腐蚀机械强度高材料制成。聚四氟乙烯是由四氟乙烯经聚合而成的高分子化合物，具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性、密封性、高润滑不粘性、电绝缘性和良好的抗老化耐力。能在+250℃至-180℃的温度下长期工作。碳纤维是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性。碳纤维具有许多优良性能，碳纤维的轴向强度和模量高，密度低、比性能高，无蠕变，非氧化环境下耐超高温，耐疲劳性好，耐腐蚀性好尤其是它与树脂组成的C/C复合材料是最耐腐蚀的材料之一。本技术中的外壳1也可采用C/C复合材料。各所述监测仪的间距小于或等于30米。所述监测仪在待测区域的密度大于或等于16个/万平方米。由此结构，保证了数据的全面性和完整性，能够对地表沉降的参数进行整体的分析和评估。所述GPS模块3采用NE-85GPS模块。NE-85GPS模块采用高灵敏度、低功耗的NemeriX芯片。NE85特有超低功耗设计，可同时跟踪16颗卫星信号,并且在正常工作状态下每秒种都对定位数据进行接收、更新。NEMERIX芯片相比其他定位芯片具有以下优点：1.低功耗设计；2.具备快速定位及追踪16颗卫星的能力；3.简洁、紧凑的外观设计，重量小于6克；4.充电电池可以持续保持时钟、内存信息；5.使用者不需进行初始化设置；6.良好的防水性能；7.内置低噪声、高灵敏度天线；8.LED显示使用状态。所述通讯模块10为GPRS模块。地表沉降监测方法：一台监测仪安置在地面某一坐标已知的基准点上，同时，其他监测仪安置于隧道沉降监测点上。由于基准点监测仪和其他监测仪在同一时刻所测伪距中，均含有类似于卫星钟差、定位仪钟差、电离层和对流层的折射误差等这样的一些共有的系统误差，且在测区的一定范围内，多台监测仪的共有系统误差基本相等，因此，在测得基准点的共有系统误差值（实测坐标与其已知坐标之差）之后，以此对沉降监测点的坐标进行改正，则可得到沉降监测点的精确坐标值。基准点的设置应满足以下基本要求：远离地表变形区，同时要使地表变形区最远端的距离应在GPS模块的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种隧道地表沉降监测装置，其特征在于：包括监测仪和信号接收器，所述监测仪数量为多个，多个所述监测仪设置在待测区域，监测仪包括外壳（1）、浮标（2）和液体介质（4），所述浮标（2）内设有微控制器（11）、电源模块（6）、GPS模块（3）和通讯模块（10），所述微控制器（11）、通讯模块（10）和GPS模块（3）均与电源模块（6）电性连接，电源模块（6）为监测仪各模块供电，微控制器（11）与GPS模块（3）电连接，用于控制GPS模块（3）采集地表沉降数据，所述微控制器（11）的信号输出端通过通讯模块（10）与信号接收器连接，用于发送数据至信号接收器。/n

【技术特征摘要】
1.一种隧道地表沉降监测装置，其特征在于：包括监测仪和信号接收器，所述监测仪数量为多个，多个所述监测仪设置在待测区域，监测仪包括外壳（1）、浮标（2）和液体介质（4），所述浮标（2）内设有微控制器（11）、电源模块（6）、GPS模块（3）和通讯模块（10），所述微控制器（11）、通讯模块（10）和GPS模块（3）均与电源模块（6）电性连接，电源模块（6）为监测仪各模块供电，微控制器（11）与GPS模块（3）电连接，用于控制GPS模块（3）采集地表沉降数据，所述微控制器（11）的信号输出端通过通讯模块（10）与信号接收器连接，用于发送数据至信号接收器。


2.根据权利要求1所述的一种隧道地表沉降监测装置，其特征在于：所述外壳（1）为球形。


3.根据权利要求1所述的一种隧道地表沉降监测装置，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：时文峰，王彦海，李清泉，陈波，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：新型
国别省市：湖北;42