[发明专利]恒温静力水准系统及其使用方法

说明书

本发明涉及静力水准测量领域，具体为一种恒温静力水准系统及其使用方法。一种恒温静力水准系统，包括静力水准仪和网关，静力水准仪分为传感器仓和液体仓上下两部分，在静力水准仪的壳体上从上至下依次对称布设了一对电缆接口、一对气管接口和一对水管接口。其特征是：静力水准仪的壳体为亚克力材质。静力水准仪包括：电路控制器、温度传感器、网状加热装置、非接触式测距传感器，以上均布设于静力水准仪的传感器仓内。电路控制器由电源模块、微处理器、传感采集模块和温控模块组成，能够对静力水准仪的内部温度进行恒温控制，从而提升系统全天候的综合测量精度。

技术领域

本发明涉及水准仪器测量领域，具体为一种恒温静力水准系统及其使用方法。

背景技术

静力水准仪是一种沉降监测仪器，被广泛用于结构物多点相对沉降的测量。专利[201620711252.X]提出了一种基于超声波测距原理的静力水准水位测量的装置，具有测量精度高，安装方便等特点。但是在实际使用过程中，静力水准系统往往长期安装在户外环境，遭受不同气候环境的高低温影响。特别地，在很多情况下，同一测线各个测量点会处于变化的温度梯度下（如一些仪器在阳光直射下，另外一些仪器在遮荫处），会导致如下三个问题：一是当温度剧烈变化时，各仪器空腔内的气压无法快速平衡，或者因为各点间距不同，所需的平衡时间不同，导致各仪器内的水准面不水平；二是液体温度变化引起的密度梯度，会带来压强变化，最终同样破坏了静力水准系统水准面一致的基本假设；三是传感器与电路本体的温度不同，会产生不同幅度的温飘，导致测量偏差无法抵消。综合而言，整个静力水准系统的测量精度会因温度梯度大幅低于单个仪器本身的精度，影响沉降监测的准确性。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种恒温静力水准系统及其使用方法，能够保证测量过程中整个系统中的各个仪器温度一致。

本发明通过如下技术方案达到发明目的：

一种恒温静力水准系统，包括静力水准仪和网关，静力水准仪分为传感器仓和液体仓上下两部分，在静力水准仪的壳体上从上至下依次对称布设了一对电缆接口、一对气管接口和一对水管接口，其特征是：静力水准仪的壳体用聚甲基丙烯酸甲酯（俗称亚克力材质）制成，静力水准仪还包括：电路控制器、温度传感器、网状加热装置和非接触式测距传感器，

电路控制器、温度传感器、网状加热装置和非接触式测距传感器都布设于静力水准仪的传感器仓内，电路控制器由电源模块、微处理器、传感采集模块和温控模块组成，电源模块通过导线分别连接温度传感器、非接触式测距传感器、微处理器、传感采集模块和温控模块，温控模块通过信号线连接网状加热装置，微处理器通过信号线分别连接电源模块、传感采集模块和温控模块。

所述的恒温静力水准系统，其特征是：微处理器通过I2C总线连接电源模块，微处理器通过SPI总线连接传感采集模块，微处理器通过GPIO总线连接温控模块。

所述的恒温静力水准系统的使用方法，其特征是，按如下步骤依次实施：

1) 在监测现场进行静力水准测量系统的仪器安装及组网，分别用电缆、气管和水管在电缆接口、气管接口及水管接口处连接相邻静力水准仪，串联后连接至网关。在安装的过程中可以通过透明的亚克力材质外壳观察到液体仓的液位情况。在各静力水准仪上安装保温罩，在水管及气管上安装保温管。

2) 系统开始监测工作，由网关发送某一温度指令（该温度高于当时当地气温），通过线缆传输给各静力水准仪的电路控制器。电路控制器中基于PID算法的温控模块控制网状加热装置的开关与电源模块接通，加热装置开始升温，由温度传感器测量仪器内部温度并通过传感采集模块将温度数据传输至网关。当所有静力水准仪的内部温度均达到同一设定温度时，温控模块控制网状电热装置的开关与电源模块断开停止加热。