[实用新型]一种基于MEMS技术的结构交接处差异沉降监测系统

说明书

技术领域：

本实用新型涉及到结构监测领域，具体涉及到结构交接处差异沉降的监测系统。

背景技术：

在我国交通基础设施和建筑工程领域，由于结构的差异性沉降常常需要在结构内部以及不同结构交接处设置一定宽度的缝隙，例如地下车站与邻近区间隧道的交接处、桥梁与隧道的交接处、建筑物内部的沉降缝等等。这些缝隙的设置，对于避免或降低差异沉降对结构本身的不利影响起到了重要作用，但是人们却无法通过此类缝隙获得两端结构的沉降差值。在很多情况下，当结构交接处发生的差异沉降超过容许限值时，结构的安全以及行车的安全都将受到重大影响。例如铁路列车尤其是高铁列车的运行对桥隧交接处所允许的差异沉降要求就非常高，较小的差异沉降就很有可能使得列车产生剧烈的振动颠簸，甚至造成车辆脱轨；又如城市地铁中，地下车站和区间隧道的差异变形过大时，行车的舒适性、安全性以及车辆和土建结构的耐久性都会受到极大影响；而由非均匀性沉降引起的建筑物开裂、倾斜甚至倒塌的事故屡见不鲜。由此可见，对结构交接处差异沉降的及时、准确监测显得十分重要。

然而，目前我国对结构交接处差异沉降的监测还很缺乏，绝大部分都是处在无监测的状态或者人工每隔一定时间进行监测一次。而人工监测有着许多的不足，例如人工监测无法全面准确反映差异沉降的发展演变，更无法对出现过大沉降差进行及时的预警提示，以便提前采取应对处理措施。另外，人工监测的作业方式劳动强度大，甚至存在一定的作业风险(例如监测山区铁路桥隧结合处的差异沉降时，作业风险高)。近些年来，虽然已有一些较为自动化的设备来对结构交接处的差异沉降进行监测，但是这些设备也存在诸多的不足，比如价格昂贵、安装繁琐、维护要求高、精度和稳定性难以保证等等。基于先进传感和通信技术的结构交接处差异沉降的远程全自动化监测技术，目前文献资料还未见报道。

发明内容：

为了解决现有技术所存在的问题，本实用新型提供一种结构简单、安装方便、经济耐用、易于维护的结构交接处差异沉降监测系统，该监测系统基于MEMS倾角传感器技术，能准确测量结构交接处由于差异沉降引起的倾斜变化。

本实用新型采用如下技术方案来实现：一种基于MEMS技术的结构交接处差异沉降监测系统，包括依次连接的MEMS倾角传感器、数据采集仪、发送模块及沉降监测服务器；MEMS倾角传感器通过安装结构固定在待监测结构的交接处，当所述交接处周围的待监测结构发生差异性沉降时输出倾角数据给所述数据采集仪；所述倾角数据经发送模块传输给沉降监测服务器，由沉降监测服务器得出结构交接处差异沉降值。

优选地，所述MEMS倾角传感器在MEMS倾角传感器的安装平面内可相对于所述安装结构自由转动和自由滑动。

优选地，所述安装结构为两根分别位于两个待监测结构上的支杆，两根支杆将MEMS倾角传感器架设在待监测结构的交接处的上方；所述MEMS倾角传感器在一根支杆上可自由转动，在另一根支杆上可自由转动或沿着MEMS倾角传感器长度方向自由滑动。

优选地，所述MEMS倾角传感器、数据采集仪和发送模块整合为一体式数据采集发送设备。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点及有益效果：

1、采用了MEMS倾角传感器，通过它测量结构交接处由于差异沉降引起的倾斜变化，据此获得结构交接处位置的差异沉降情况。由于MEMS倾角传感器体积小、重量轻、成本低和可靠性高，因而，本实用新型在保证低成本的同时，实现了结构交接处差异沉降监测的小型化和长期稳定准确的差异沉降监测，同时相关数据的采集、传输、分析、显示和预警全程自动化，这相对于当前人工监测方法在效率和质量上都有了显著提升。

2、由于MEMS倾角传感器能在安装平面内相对于安装结构自由转动和自由滑动，当交接处两端发生非差异沉降的位移时(例如交接处变宽、变窄或交接处两端结构发生错位等)，本实用新型监测系统仍能正常工作，提高了系统的可靠性和稳定性。

附图说明：

图1是本实用新型结构交接处差异沉降监测系统的拓扑图；

图2是本实用新型MEMS倾角传感器在结构交接处的布置示意图(未发生差异沉降时)；

图3是本实用新型MEMS倾角传感器在结构交接处的布置示意图(已发生差异沉降时)；

上述图中，1、MEMS倾角传感器；2、支杆；3、交接处两端的结构。

具体实施方式：

下面将结合实施例和说明书附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例