[發(fā)明專利]陣列式位移監(jiān)測系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110234551.4
• 申請日: 2021-03-03
• 公開（公告）號: CN113074692B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔡德所;鄭天翱;陳聲震
• 申請（專利權(quán)）人: 蔡德所
• 主分類號: G01B21/32
• 分類號: G01B21/32;G01B7/16;G01P15/18;G01P15/125
• 代理公司: 武漢維盾知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 42244
• 代理人: 蔣悅

本發(fā)明提供一種陣列式位移監(jiān)測系統(tǒng)，包括多個(gè)監(jiān)測節(jié)，監(jiān)測節(jié)之間通過柔性連接管連接，在監(jiān)測節(jié)內(nèi)設(shè)有加速度傳感器，加速度傳感器與采集裝置電連接，采集裝置與運(yùn)算裝置電連接，運(yùn)算裝置與數(shù)據(jù)發(fā)送裝置電連接。通過采用陣列的加速度傳感器對監(jiān)測節(jié)的姿態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，通過對多節(jié)監(jiān)測節(jié)的聯(lián)合解算，得出被監(jiān)測物體的變形量。通過降低對傳感器精度的需求，采用五軸的方案，克服了三軸傳感器測量精度較低的問題，雖然增加了兩個(gè)軸的加速度計(jì)，但達(dá)到同樣精度要求的情況下，降低了對加速度計(jì)的精度要求，實(shí)際反而大大降低了監(jiān)測系統(tǒng)的成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及巖土工程、大壩工程、地質(zhì)工程等監(jiān)測系統(tǒng)領(lǐng)域，特別是一種陣列式位移監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術(shù)

位移監(jiān)測系統(tǒng)是用于巖土工程、大壩工程、地質(zhì)工程監(jiān)測的系統(tǒng)，通過內(nèi)置的加速度傳感器來監(jiān)測邊坡或大型構(gòu)件物的變形量，用于預(yù)防地質(zhì)災(zāi)害和確保大型構(gòu)件物的變形在許可的范圍內(nèi)。現(xiàn)有新技術(shù)中通常采用陀螺儀來的轉(zhuǎn)角變化，對變形進(jìn)行測量。例如中國專利文獻(xiàn)CN1558181A中記載的大壩面板撓度或壩體內(nèi)部變形監(jiān)測方法及其裝置。但是該方案對陀螺儀的精度要求較高，設(shè)備成本較高。CN103727911A中還記載了一種基于MEMS陣列的組裝式深部位移監(jiān)測設(shè)備及系統(tǒng)，采用)傾角傳感器陣列來獲得地下深部位移監(jiān)測結(jié)果。如前述的傾角傳感器是基于轉(zhuǎn)角的監(jiān)測來獲得位移結(jié)果，對精度要求較高。這些方法都還需要埋設(shè)安裝監(jiān)測系統(tǒng)特殊的運(yùn)行管道，導(dǎo)致設(shè)備整體成本仍然較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種陣列式位移監(jiān)測系統(tǒng)，能夠在確保監(jiān)測精度的前提下，大幅降低設(shè)備成本。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種陣列式位移監(jiān)測系統(tǒng)，包括多個(gè)監(jiān)測節(jié)，監(jiān)測節(jié)之間通過柔性連接管連接，在監(jiān)測節(jié)內(nèi)設(shè)有加速度傳感器，加速度傳感器與采集裝置電連接，采集裝置與運(yùn)算裝置電連接，運(yùn)算裝置與數(shù)據(jù)發(fā)送裝置電連接。

優(yōu)選的方案中，在監(jiān)測節(jié)內(nèi)設(shè)有一個(gè)三軸加速度傳感器，用于監(jiān)測X、Y、Z三軸位移數(shù)據(jù)。

優(yōu)選的方案中，在監(jiān)測節(jié)內(nèi)設(shè)有一個(gè)一軸加速度傳感器，一軸加速度傳感器的監(jiān)測方向沿著監(jiān)測節(jié)的軸向；

在監(jiān)測節(jié)的兩端位置還設(shè)有兩個(gè)二軸加速度傳感器，兩個(gè)二軸加速度傳感器的監(jiān)測方向沿著監(jiān)測節(jié)的橫截面方向。

優(yōu)選的方案中，兩個(gè)二軸加速度傳感器的監(jiān)測方向在圓周上相差30～60°。

優(yōu)選的方案中，標(biāo)定時(shí)，首先做一個(gè)二軸加速度傳感器和一軸加速度傳感器的正交標(biāo)定，然后再做另一個(gè)二軸加速度傳感器和一軸加速度傳感器的正交標(biāo)定，以使系統(tǒng)內(nèi)測量軸正交；

加速度閾值判斷，以0.866為閾值，決定選取哪個(gè)軸為測量軸，超過該閾值就切換另外一組測量軸進(jìn)行測量。

優(yōu)選的方案中，所述的柔性連接管為不銹鋼波紋管，不銹鋼波紋管的兩端通過螺紋與監(jiān)測節(jié)固定連接；或者所述的柔性連接管為耐壓膠管，耐壓膠管內(nèi)設(shè)有鋼絲網(wǎng)骨架；

在柔性連接管內(nèi)填充有直徑在1～12mm之內(nèi)的球狀顆粒物。

優(yōu)選的方案中，數(shù)據(jù)發(fā)送裝置還與無線傳輸裝置電連接，無線傳輸裝置與云服務(wù)器連接；

云服務(wù)器通過交互系統(tǒng)與終端連接。

優(yōu)選的方案中，在使用過程中，對監(jiān)測信號進(jìn)行降噪處理，具體步驟為：

S1、信號分解：根據(jù)原始信號的特征選取合適的小波基函數(shù)，并確定分解的階數(shù)和分解后的各層小波系數(shù)，選擇合適的分解階數(shù)避免信號降噪不徹底或者過渡降噪；

S2、小波系數(shù)閾值量化處理：根據(jù)獲得的各層小波系數(shù)的特征，選擇合適的閾值函數(shù)與閾值準(zhǔn)則，對分解后的高頻噪聲信號進(jìn)行閾值量化處理；