[發明專利]恒溫靜力水準系統及其使用方法

在審

• 申請號: 201911137698.0
• 申請日: 2019-11-19
• 公開（公告）號: CN110793500A
• 公開（公告）日: 2020-02-14
• 發明（設計）人: 姚鴻梁;徐輝;宋爽
• 申請（專利權）人: 嘉興同禾傳感技術有限公司
• 主分類號: G01C5/04
• 分類號: G01C5/04;G05D23/30
• 代理公司: 31216 上海天協和誠知識產權代理事務所
• 代理人: 李彥

本發明涉及靜力水準測量領域，具體為一種恒溫靜力水準系統及其使用方法。一種恒溫靜力水準系統，包括靜力水準儀和網關，靜力水準儀分為傳感器倉和液體倉上下兩部分，在靜力水準儀的殼體上從上至下依次對稱布設了一對電纜接口、一對氣管接口和一對水管接口。其特征是：靜力水準儀的殼體為亞克力材質。靜力水準儀包括：電路控制器、溫度傳感器、網狀加熱裝置、非接觸式測距傳感器，以上均布設于靜力水準儀的傳感器倉內。電路控制器由電源模塊、微處理器、傳感采集模塊和溫控模塊組成，能夠對靜力水準儀的內部溫度進行恒溫控制，從而提升系統全天候的綜合測量精度。

技術領域

本發明涉及水準儀器測量領域，具體為一種恒溫靜力水準系統及其使用方法。

背景技術

靜力水準儀是一種沉降監測儀器，被廣泛用于結構物多點相對沉降的測量。專利[201620711252.X]提出了一種基于超聲波測距原理的靜力水準水位測量的裝置，具有測量精度高，安裝方便等特點。但是在實際使用過程中，靜力水準系統往往長期安裝在戶外環境，遭受不同氣候環境的高低溫影響。特別地，在很多情況下，同一測線各個測量點會處于變化的溫度梯度下（如一些儀器在陽光直射下，另外一些儀器在遮蔭處），會導致如下三個問題：一是當溫度劇烈變化時，各儀器空腔內的氣壓無法快速平衡，或者因為各點間距不同，所需的平衡時間不同，導致各儀器內的水準面不水平；二是液體溫度變化引起的密度梯度，會帶來壓強變化，最終同樣破壞了靜力水準系統水準面一致的基本假設；三是傳感器與電路本體的溫度不同，會產生不同幅度的溫飄，導致測量偏差無法抵消。綜合而言，整個靜力水準系統的測量精度會因溫度梯度大幅低于單個儀器本身的精度，影響沉降監測的準確性。

發明內容

為了克服現有技術的缺陷，本發明提供一種恒溫靜力水準系統及其使用方法，能夠保證測量過程中整個系統中的各個儀器溫度一致。

本發明通過如下技術方案達到發明目的：

一種恒溫靜力水準系統，包括靜力水準儀和網關，靜力水準儀分為傳感器倉和液體倉上下兩部分，在靜力水準儀的殼體上從上至下依次對稱布設了一對電纜接口、一對氣管接口和一對水管接口，其特征是：靜力水準儀的殼體用聚甲基丙烯酸甲酯（俗稱亞克力材質）制成，靜力水準儀還包括：電路控制器、溫度傳感器、網狀加熱裝置和非接觸式測距傳感器，

電路控制器、溫度傳感器、網狀加熱裝置和非接觸式測距傳感器都布設于靜力水準儀的傳感器倉內，電路控制器由電源模塊、微處理器、傳感采集模塊和溫控模塊組成，電源模塊通過導線分別連接溫度傳感器、非接觸式測距傳感器、微處理器、傳感采集模塊和溫控模塊，溫控模塊通過信號線連接網狀加熱裝置，微處理器通過信號線分別連接電源模塊、傳感采集模塊和溫控模塊。

所述的恒溫靜力水準系統，其特征是：微處理器通過I2C總線連接電源模塊，微處理器通過SPI總線連接傳感采集模塊，微處理器通過GPIO總線連接溫控模塊。

所述的恒溫靜力水準系統的使用方法，其特征是，按如下步驟依次實施：

1) 在監測現場進行靜力水準測量系統的儀器安裝及組網，分別用電纜、氣管和水管在電纜接口、氣管接口及水管接口處連接相鄰靜力水準儀，串聯后連接至網關。在安裝的過程中可以通過透明的亞克力材質外殼觀察到液體倉的液位情況。在各靜力水準儀上安裝保溫罩，在水管及氣管上安裝保溫管。

2) 系統開始監測工作，由網關發送某一溫度指令（該溫度高于當時當地氣溫），通過線纜傳輸給各靜力水準儀的電路控制器。電路控制器中基于PID算法的溫控模塊控制網狀加熱裝置的開關與電源模塊接通，加熱裝置開始升溫，由溫度傳感器測量儀器內部溫度并通過傳感采集模塊將溫度數據傳輸至網關。當所有靜力水準儀的內部溫度均達到同一設定溫度時，溫控模塊控制網狀電熱裝置的開關與電源模塊斷開停止加熱。