[發明專利]一種基于室內實驗環境的土體位移監測采集設備及方法

有效

• 申請號: 201410418104.4
• 申請日: 2014-08-19
• 公開（公告）號: CN104154865B
• 公開（公告）日: 2017-11-21
• 發明（設計）人: 范鶴;寧寶寬;范澤
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于巖土工程室內實驗設備技術領域，涉及一種基于室內實驗環境的土體位移監測采集設備及方法。

背景技術

土工室內模型實驗，是巖土工程課題廣泛采用的研究方法。土體位移沉降觀測是土工實驗的主要測試參數，其結果是分析土體應力分布及地下結構物力學性能的主要影響因素。現有的土體位移測試儀器是針對工程現場實驗的數據測量，儀器量程較大，利用其在室內實驗環境下直接讀取實驗數據，導致室內實驗數據測試精度低。室內模型實驗測試數據較小，忽視測試精度因素，儀器誤差導致實驗測試數據與實際偏差過大甚至數據錯誤。

發明內容

本發明的目的在于克服上述技術存在的缺陷，提供一種基于室內實驗環境的土體位移監測采集設備及方法，將利用采集系統將實驗中土體位移沉降的監測圖形存儲到數據接收系統中，通過編制數據轉換程序，將土體沉降圖形上沉降點的像素坐標提取，得到便于實驗后期處理的數據文本，將實驗觀測圖像轉換成數據文件輸出，該套采集設備填補現有室內土工實驗測試儀器空白，降低實驗監測難度，提高實驗數據測試精度和處理效率。其具體技術方案為：

一種基于室內實驗環境的土體位移監測采集設備，包括模型試驗箱1、數據采集系統，數據接收系統和數據轉換系統，所述數據采集系統包括具有拍照或攝像功能設備4和照明裝置5，模型試驗箱1的正面設有有機玻璃板2，在有機玻璃板2設有網格10，通過可視的有機玻璃板2實現對模型試驗箱1中位移觀測點3進行數據采集。數據采集系統下方設有支座6，數據采集系統通過導線7與數據接收系統連接，數據接收系統由采集裝置8和電腦9組成，采集裝置8與電腦9通過導線7連接。數學軟件編制數據轉換程序組成數據轉換系統，可獲得在數據轉換程序內的標尺11中的位移觀測點3與有機玻璃板上網格線10的垂直距離，進而生成實驗監測數據文件。

優選地，所述數據采集系統的支座的固定方式為支撐，吸附或懸掛。

優選地，所述具有拍照或攝像功能設備可以是電腦攝像頭，相機，硬盤錄像機，或其他能捕捉到影像的數碼設備。

優選地，所述照明裝置為有拍照或攝像功能設備自帶的閃光燈，或外置光源，LED燈等。

優選地，所述的采集裝置可以是多插口USB或USB HUB等。

一種基于室內實驗環境的土體位移監測采集方法，包括以下步驟：

步驟1：土體位移監測采集設備的安裝調試。在室內試驗完成模型試驗箱和有機玻璃板安裝，并在土體埋設位移觀測點后，安裝調試土體位移監測采集設備，包括數據采集系統的固定，與數據接收系統的連接，數據轉換系統的調試；

步驟2：位移觀測點初始位移的采集。依據實驗目的，在模型試驗箱內填土達到指定高度并達到壓實度標準后，埋設位移觀測點，通過數據采集系統采集此時各觀測點的初始位移圖像，并傳輸到數據接收系統，啟動數據轉換程序，程序顯示位移觀測點與有機玻璃板上網格線的相對位置圖像，鼠標點取圖像上的網格線和位移觀測點，兩處的像素坐標差即為位移觀測點距離網格線的初始位移數據文件File(0)；

步驟3：隨實驗填土高度增加的位移觀測點的位移采集。跟進實驗進程，模型試驗箱內填土達到指定高度a(a代表填土高度，單位：m)并達到壓實度標準后，通過數據采集系統采集此時各觀測點的位移圖像，并傳輸到數據接收系統，啟動數據轉換程序，程序顯示該填土高度條件下位移觀測點與有機玻璃板上網格線的相對位置圖像，鼠標點取圖像上的網格線和位移觀測點，兩處的像素坐標差即為位移觀測點距離網格線的位移數據文件File(a)，將各觀測點的數據文件File(a)與File(0)中數據對應相減，得到該填土高度條件下位移觀測點的位移數據；

步驟4：重復步驟3的過程，直至試驗終止，生成位移觀測點的數據文件。

與現有技術相比，本發明的有益效果為：

(1)改善現有室內實驗環境條件下，土體位移測試儀器缺少的現狀。(2)替代采用工程現場實驗的數據監測儀器，提高土體等散體材料室內位移實驗的監測數據精度。(3)改善實驗監測環境，降低監測難度。將本套監測采集設備固定調試后，實驗人員只需在電腦前面操作即可完成監測圖像到數據的轉換過程，獲取實驗結果，而無需到實驗場地現場量取沉降位移數值。(4)提高數據處理的效率。數據采集系統將圖像傳輸到數據接收系統后，啟動數據轉換系統，每個位移觀測點的位移值只需鼠標在電腦屏幕上點取兩點，即可得出位移數據，數據處理的時間大大縮短。

附圖說明

圖1是本發明實施例中基于室內實驗環境的土體位移監測采集設備的結構示意圖；

圖2是圖1的A-A剖面示意圖；