[发明专利]地面沉降分层原位监测装置及监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子监测技术领域，尤其涉及地面沉降分层原位监测装置及监测方法。

背景技术

目前我国已经有50多个城市发生地面沉降灾害，占世界之最，我国地面沉降监测以长江三角洲、华北平原和汾渭盆地作为重点区域。现阶段我国区域性地面沉降监测技术主要以InSAR、GPS、大地水准测量等方式为主，InSAR可以敏感地监测出地面沉降的变化，但是由于地面沉降一般时间跨度数年，因此受到时间去相干及大气影响等因素的限制。而GPS、大地水准测量等受设备及监测受操作人员的技能素质及职业精神等因素影响，点状监测中基岩标、分层标等方式无论从占地面积，还是钻孔等方面考虑，其前期投入巨大、施工条件苛刻，同时其无法实现区域性组网监测，限制了其发展。我国现有50多个城市和地区发生地面沉降灾害，影响范围广，随着灾害的发生发展，现有监测手段越来越不能满足目前监测的需求，因此急需研究开发一种既实用又节约成本的监测方法，实现在一井中对点状地面沉降进行自动分层监测采集，实现监测网的构建，从整体上掌握地面沉降区域的发生及发展趋势。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种基地面沉降分层原位监测装置，用以解决现有地面沉降监测成本高、监测能力有限的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种地面沉降分层原位监测装置，包括：下井装置1、传感器探头2以及监测仪器，其中，

所述下井装置1，用于承载所述传感器探头2并到达不同岩层的位置；

所述传感器探头2，通过电缆与所述监测仪器连接，用于从底部向上对不同岩层进行探测，并回传信号给所述监测仪器；

所述监测仪器，用于控制所述下井装置1的动作并接收所述传感器探头2回传的信号，根据接收的信号记录所述传感器探头2当前所处位置的倾角值以及从底部上升的高度。

进一步地，所述下井装置1具体包括：电机控制接口11、同步电机12、绞车装置13、光电编码器14、电机供电电源15，其中，所述同步电机12一端通过所述电机控制接口11与所述控制单元5连接，另一端连接至所述绞车装置13，控制所述绞车装置13带着所述传感器探头自由的下降、提升、停止；所述光电编码器14与所述绞车装置13上的滑轮结合在一起，滑轮转动时带动所述光电编码器14旋转，所述光电编码器14输出正向脉冲信号和反向脉冲信号；电机供电电源15为同步电机供电。

进一步地，所述传感器探头2具体包括：倾角传感器23、电涡流传感器21及处理电路22，三者封装于一体；所述传感器探头2与所述监测仪器间通过电缆24连接；所述电涡流传感器21和所述倾角传感器23输出电流信号至所述监测仪器。

进一步地，所述传感器探头2上设置有两组导向25。

进一步地，所述监测仪器具体包括：编码器驱动电路3、传感器处理电路4、控制单元5、无线发射模块6以及系统电源7，其中，

所述编码器驱动电路3，用于对所述光电编码器14输出的正向脉冲信号和反向脉冲信号进行区分，然后经过时序分频后输出给控制单元5；

所述传感器处理电路4，用于分别将所述电涡流传感器21和所述倾角传感器22输出的电流信号转换为电压信号，然后经过电压跟随和滤波处理后输出至所述控制单元5；

所述控制单元5，用于采集所述编码器驱动电路3输出的正向脉冲信号和反向脉冲信号，并据此计算出电缆下行或上行的长度，进而算出传感器探头2在孔中的位置；还用于采集所述传感器电路4输出的两路电压信号，对所述电压信号进行分析处理后得到所述传感器探头2当前所处位置的倾角值；

所述无线发射模块6，用于将所述控制单元5的计算结果通过无线发射出去；

所述系统电源7，用于对系统进行供电。

进一步地，所述传感器处理电路4具体包括：两个采样电阻、电压跟随器41和滤波器42，两个采样电阻分别将所述电涡流传感器21和所述倾角传感器22输出的电流信号转换为电压信号，两路电压信号经过所述电压跟随器41以及所述滤波器42处理后，输出至电控单元5。

进一步地，所述控制单元5具体包括：微控制器51、液晶显示器52以及绞车控制电路53，其中，