[发明专利]非接触式静力水准仪、相对沉降监测系统及其方法

权利要求书

1.非接触式静力水准仪，其特征在于：包括激光测距装置、数据采集模块、活塞块、胡克型弹性件和设有内腔的筒体；

所述活塞块安装在所述内腔中且能够贴合所述内腔的侧壁滑动；所述胡克型弹性件位于所述活塞块的下方，所述胡克型弹性件的两端分别与活塞块、内腔的底壁固定连接；

所述激光测距装置和所述数据采集模块安装在所述内腔上侧，所述激光测距装置用于测量所述活塞块到所述激光测距装置的距离，所述激光测距装置和所述数据采集模块电连接；

所述筒体的侧壁上设置有通气口与通液口，所述通气口设置在所述通液口的上方，所述活塞块滑动设置在所述通气口与通液口之间。

2.根据权利要求1所述的非接触式静力水准仪，其特征在于：所述内腔由一横向隔板分隔为上侧的电气腔和下侧的液流腔；所述激光测距装置和所述数据采集模块安装在所述电气腔体中，所述横向隔板对应所述激光测距装置设有激光过孔；所述活塞块、胡克型弹性件安装在所述液流腔中。

3.根据权利要求1所述的非接触式静力水准仪，其特征在于：所述活塞块内还设有温度传感器，所述温度传感器与所述数据采集模块电连接。

4.相对沉降监测系统，基于权利要求1至3中任一项所述的非接触式静力水准仪，其特征在于：包括储液容器、数据汇集装置、数据处理中心和两个以上的所述非接触式静力水准仪；

各所述非接触式静力水准仪分别安装在预定的监测点，各所述非接触式静力水准仪的通液口通过通液管与所述储液容器连接并形成连通器，各所述非接触式静力水准仪的通气口通过通气管与所述储液容器连接，各所述非接触式静力水准仪与所述数据汇集装置电连接；

所述数据汇集装置与所述数据处理中心通信连接，所述数据汇集装置用于将各所述数据采集模块的测量数据传送至所述数据处理中心；

所述数据处理中心用于将所述数据汇集装置采集到的各所述非接触式静力水准仪的测量数据计算出各所述监测点的相对沉降量。

5.根据权利要求4所述的相对沉降监测系统，其特征在于：还包括无线通信模块，所述数据汇集装置通过所述无线通信模块与所述数据处理中心通信连接。

6.根据权利要求4所述的相对沉降监测系统，其特征在于：所述数据处理中心为云服务器。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的相对沉降监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.将各所述非接触式静力水准仪安装在对应的监测点，并连接好所述相对沉降监测系统；沉降前，根据各监测点对应的非接触式静力水准仪采集到的数据分别计算各非接触式静力水准仪相对于所述储液容器的沉降前液面差；

S2.沉降后，根据各监测点对应的非接触式静力水准仪采集到的数据分别计算各非接触式静力水准仪相对于所述储液容器的沉降后液面差；

S3.根据各监测点的沉降前液面差和沉降后液面差分别计算各监测点相对于所述储液容器的沉降量；

S4.选择一个监测点为基准点，根据该基准点相对于所述储液容器的沉降量和其他监测点相对于所述储液容器的沉降量分别计算其它监测点与所述基准点的相对沉降量。

8.根据权利要求7所述的相对沉降监测方法，其特征在于：所述S1和S2中，通过以下公式计算沉降前液面差和沉降后液面差：

当x>a₀时，

当x≤a₀时，

式中，h为所述非接触式静力水准仪与所述储液容器中的液面差，G为所述活塞块的重力，S为所述内腔的横截面积；a为所述胡克型弹性件不形变时所述激光测距装置的读数；a₀为所述内腔中无连通液时所述激光测距装置的读数；k为所述胡克型弹性件的弹性系数；ρ为连通器中连通液的密度，x为测量时激光测距装置的读数。