导流井填充物沉降测量终端的制作方法

1.本技术涉及导流井监测技术领域，特别是涉及一种导流井填充物沉降测量终端。


背景技术：

2.现有技术在直流输电技术中接电极一般采取垂直接地极方式，与其他方式相对比，垂直接地极具有更为灵活的布置方式，跨步电压相对更容易控制，可以降低对地形、土壤等环境条件的限制。
3.然而，垂直接地极导流井内部的填埋物沉降变化成了制约该技术发展的一大缺陷，不止填埋物流失会导致导流效果变差，接入岩石层的水土流失也会导致接引流电缆断裂，有着极大的安全隐患，所以我们需要实时监测导流井内填埋物的沉降变化。在实际运行中，我们一般依靠监测人员现场巡查来监测导流井填充物沉降变化，但是这种监测手段是低效不方便的。
4.因此，目前急需一种能够高效测量导流井填充物沉降变化情况的设备。


技术实现要素：

5.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种高效测量导流井填充物沉降变化情况的导流井填充物沉降测量终端。
6.本技术提供了一种导流井填充物沉降测量终端，包括卫星定位单元、沉降测量杆单元以及数传单元；
7.所述沉降测量杆单元设置于导流井的井口监测点，所述卫星定位单元设置于所述沉降测量杆单元；
8.所述卫星定位单元采用卫星定位的方式定位所述井口监测点的地理坐标，并将所述井口监测点的地理坐标通过所述数传单元上报；所述沉降测量杆单元采集导流井内填充物的沉降变化数据，并将所述沉降变化数据通过所述数传单元上报。
9.在其中一个实施例中，所述卫星定位单元采用载波相位差分法定位所述井口监测点的地理坐标。
10.在其中一个实施例中，所述沉降测量杆单元包括测量杆、水平位移监测传感器以及沉降监测传感器；
11.所述水平位移监测传感器以及所述沉降监测传感器设置于所述测量杆，所述沉降监测传感器没入所述导流井内填充物。
12.在其中一个实施例中，所述测量杆的底端插入所述导流井内填充物，所述测量竿的顶端处于导流井的井口监测点，所述沉降监测传感器设置于所述测量杆、且没入所述导流井内填充物，所述卫星定位单元设置于所述测量杆的顶端。
13.在其中一个实施例中，所述水平位移监测传感器用于探测沉降后所述测量杆倾斜角度，所述沉降监测传感器用于探测沉降后所述测量杆下沉深度。
14.在其中一个实施例中，所述沉降监测传感器包括轴销式沉降监测传感器。
15.在其中一个实施例中，所述轴销式沉降监测传感器包括沉降监测锚钉以及编码器，所述沉降监测锚钉与所述测量杆采用轴销式连接，所述沉降监测锚钉没入所述导流井内填充物，所述编码器用于计数所述沉降监测锚钉围绕轴销旋转圈数。
16.在其中一个实施例中，还包括上位机；
17.所述上位机与所述数传单元连接；
18.所述上位机接收所述井口监测点的地理坐标以及所述导流井内填充物的沉降变化数据，并根据所述井口监测点的地理坐标以及所述导流井内填充物的沉降变化数据，获取导流井填充物沉降位移量；
19.在其中一个实施例中，所述上位机还用于获取所述沉降测量杆单元对应的安装参数；
20.根据所述井口监测点的地理坐标、所述导流井内填充物的沉降变化数据以及安装参数，获取导流井填充物沉降位移量。
21.在其中一个实施例中，所述上位机还用于根据所述井口监测点的地理坐标以及所述安装参数，获取沉降监测点的初始坐标；根据所述沉降变化数据，获取导流井填充物沉降后所述沉降监测点的沉降坐标；根据所述沉降监测点的初始坐标以及所述沉降监测点的沉降坐标，获取沉降位移量；基于所述沉降位移量，获取导流井填充物沉降监测结果。
22.上述导流井填充物沉降测量终端，包括卫星定位单元、沉降测量杆单元和数传单元。本技术首先通过卫星定位单元定位得到井口监测点高精度的地理坐标，再通过沉降测量杆单元采集到导流井内填充物的沉降变化数据，将井口监测点的地理坐标和导流井内填充物的沉降变化数据通过数传单元上报，实现了对导流井内部填充物沉降变化数据的高效测量，支持监测人员不去现场探测也能及时高效地监测到导流井填充物沉降变化。
附图说明
23.图1为一个实施例中导流井填充物沉降测量终端的结构示意图；
24.图2为一个实施例中沉降测量杆单元的组成结构图；
25.图3为另一个实施例中导流井填充物沉降测量终端的结构示意图；
26.图4为一个实施例中导流井填充物沉降测量终端的整体结构图。
具体实施方式
27.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
28.为详细说明本技术导流井填充物沉降测量终端的组成结构及其功能，下面将在实施例中展开描述。
29.在一个实施例中，如图1所示，提供了一种导流井填充物沉降测量终端，包括：卫星定位单元200、沉降测量杆单元400以及数传单元600；
30.沉降测量杆单元400设置于导流井的井口监测点，卫星定位单元200设置于沉降测量杆单元400；
31.卫星定位单元200采用卫星定位的方式定位所述井口监测点的地理坐标，并将井
口监测点的地理坐标通过数传单元600上报；沉降测量杆单元400采集导流井内填充物的沉降变化数据，并将沉降变化数据通过数传单元600上报。
32.卫星定位单元200是指通过采用卫星定位技术来实现定位的单元，卫星定位技术是是一种通过使用卫星对某种物体进行准确定位的技术，它通过利用卫星和接收机的双向通信来确定接收机的位置，可以实现全球范围内实时为用户提供准确的位置坐标及相关的属性特征，包括导航、定位、授时等功能。具体来说，卫星定位单元200采用卫星定位的方式定位所述井口监测点的地理坐标，并将所述井口监测点的地理坐标通过所述数传单元600上报。进一步来说，卫星定位单元200可以基于北斗卫星信号、gps信号等来进行定位，即卫星定位单元200可以包括但不限于是北斗定位单元、gps定位单元等。
33.沉降测量杆单元400用于测量导流井沉降变化数据，其具体设置于导流井的井口监测点，并且卫星定位单元200设置于所述沉降测量杆单元400。具体来说，沉降杆测量单元400可以包括多个传感器，不同的传感器探测导流井填充物的沉降变化数据，并且将沉降变化数据通过数传单元600上报。进一步来说，如图2所示，沉降测量杆单元400可以包括水平位移监测传感器420和沉降监测传感器460，其中水平位移监测传感器420用于探测测量杆440的倾斜角度，沉降监测传感器460用于探测测量杆440的下沉深度。
34.数传单元600用于上报沉降变化数据和初始坐标位置，数传单元600与沉降测量杆单元400连接。具体来说，沉降测量杆单元400探测得到的测量杆440倾斜角度和下沉深度以及卫星定位单元200得到的井口监测点地理坐标都可以通过数传单元600进行上报；更具体地，数传单元600上报数据有4g、gprs(general packet radio service，通用分组无线服务技术)以及光缆等方式；进一步来说，数传单元600具体可以是无线网卡等设备。
35.上述导流井填充物沉降测量终端，通过卫星定位单元200采用卫星定位的方式定位井口监测点的地理坐标，并将井口监测点的地理坐标通过数传单元600上报；沉降测量杆单元400采集导流井内填充物的沉降变化数据，并将沉降变化数据通过数传单元600上报。本技术中，通过卫星定位单元200定位得到井口监测点高精度的地理坐标，再通过沉降测量杆单元400采集到导流井内填充物的沉降变化数据，将井口监测点的地理坐标和导流井内填充物的沉降变化数据通过数传单元600上报，实现了对导流井内部填充物沉降变化数据的高效传输，支持监测人员不去现场探测也能及时高效地监测到导流井填充物沉降变化。
36.在一个实施例中，卫星定位单元200采用载波相位差分法定位井口监测点的地理坐标。
37.其中，载波相位差分法是指实时处理两个监测站载波相位观测量的差分方法，即将基准站采集的载波相位发给用户接收机，将本机和基准站的载波相位观测值进行求差，解算坐标。载波相位差分法可以消除卫星钟差、接收机钟差，削弱电离层和对流层折射的影响，消去整周模糊度参数等，使定位精度提高。
38.具体地，卫星定位单元200包括卫星天线和接收机，以采用北斗卫星定位单元为例，将两台(或多台)北斗接收机分别安置在一条(或多条)基线的两端，同步观测相同的北斗卫星，以确定基线端点的相对位置或基线向量，本技术以设置在井口监测点的卫星天线作为被定位目标，以接收机作为地面基准站，通过对被定位目标和地面基准站的载波相位观测值求差，获取解算出来的定位点坐标也就是井口监测点的初始地理坐标值，实现对井口监测点初始坐标的高精度测量。
39.更进一步地，卫星定位单元200可以但不限于是北斗卫星定位单元、gps(global positioning system，全球定位系统)定位单元等。
40.在一个实施例中，如图2所示，沉降测量杆单元400包括测量杆440、水平位移监测传感器420以及沉降监测传感器460；水平位移监测传感器420以及沉降监测传感器460设置于测量杆440，沉降监测传感器460没入导流井内填充物。
41.其中，测量杆440是一种测量的用具，起基准作用。水平位移监测传感器420是用观测仪器和设备对有代表性的点位进行的水平方向位移量的量测，本技术中水平位移监测传感器420被用来测量测量杆440的倾斜角度变化数据。沉降监测传感器460是指设置的观测点与固定的测量点进行观测，监测到的沉降程度用数据表达，本技术中沉降监测传感器460被用来测量测量杆440的垂直变化情况。
42.具体地，沉降测量杆单元400包括测量杆440、水平位移监测传感器420以及沉降监测传感器460三个部分，水平位移监测传感器420设置在测量杆440上，沉降监测传感器460设置在测量杆440上且是测量杆440没入导流井内填充物的那一部分。测量杆440被用来进行初始位置与沉降后位置的对比，水平位移监测传感器420和沉降监测传感器460被用来测量这种初始位置与沉降后位置的对比值，便于实时获取导流井填充物沉降情况。
43.在一个实施例中，测量杆440的底端插入导流井内填充物，测量杆440的顶端处于导流井的井口监测点，沉降监测传感器460设置于测量杆440、且没入导流井内填充物，卫星定位单元200设置于测量杆440的顶端。
44.具体地，沉降监测传感器460需要没入导流井内部填充物才能更好地对填充物沉降变化进行垂直方向上的监测，沉降监测传感器460设置于测量杆440，测量杆440顶端位于导流井井口监测点，即测量杆440顶端坐标为井口监测点初始坐标，有利于通过测量杆440顶端坐标来解算位于沉降监测传感器460的沉降监测点初始坐标。
45.在一个实施例中，如图2所示，水平位移监测传感器420用于探测沉降后测量杆440的倾斜角度，沉降监测传感器460用于探测沉降后测量杆440的下沉深度。
46.其中，以相对井口所在平面的垂直方向为z轴，以井口所在平面的水平方向为x轴，以井口所在平面且垂直x和z轴的方向为y轴，倾斜角度是指在该xyz直角坐标系中相对于x、y、z三轴的角度。下沉深度是指设置于测量杆440上的沉降监测传感器460随测量杆440沉降而沉降的下沉深度。
47.具体地，在xyz直角坐标系中，水平位移监测传感器420测得测量杆440安装填埋时与x、y、z轴的倾斜角度为θ
x0
、θ
y0
、θ
z0
，沉降后测量杆440与x、y、z轴的倾斜角度为θ
x1
、θ
y1
、θ
z1
。沉降监测传感器460则被用来探测填充物沉降后测量杆440的下沉深度。
48.在一个实施例中，如图2所示，沉降监测传感器460包括轴销式沉降监测传感器460。
49.其中，轴销是一类标准化的紧固件，既可静态固定连接，亦可与被连接件做相对运动，主要用于两零件的铰接处，构成铰链连接。
50.具体地，轴销式沉降监测传感器460是将沉降监测传感器460与测量杆440构成铰链连接，便于沉降监测传感器460作相对或静止运动。
51.在一个实施例中，轴销式沉降监测传感器460包括沉降监测锚钉以及编码器，沉降监测锚钉与测量杆440采用轴销式连接，沉降监测锚钉没入所述导流井内填充物，编码器用
于计数沉降监测锚钉围绕轴销旋转圈数。
52.其中，沉降监测锚钉是在土体发生变形条件下被动受力的细长杆件。编码器则是一种用来测量机械旋转或位移的传感器，它能够测量机械部件在旋转或直线运动时的位移位置或速度等信息，并将其转换成一系列电信号并显示出来。本技术编码器被用来计数沉降监测锚钉围绕轴销旋转圈数。
53.具体地，沉降监测传感器460所处位置的初始坐标就是填充物沉降监测点的初始坐标。沉降监测传感器460采用了沉降监测锚钉来探测测量杆440的下沉深度，且沉降监测锚钉也没入导流井内部填充物。由于沉降监测锚钉与测量杆440之间的连接是轴销式连接，当填充物沉降时，与测量杆440成轴销式连接并没入填充物内的沉降监测锚钉也随之沉降，所以本技术可以通过沉降监测锚钉围绕轴销的转动范围来实现对填充层垂直沉降变化情况的监测。编码器被设置在沉降监测锚钉处，沉降监测锚钉围绕轴销转动一圈时，监测到填充层垂直方向下降d；当沉降监测锚钉围绕轴销转动n圈时，监测到填充层垂直方向下降为d＝nd。
54.在一个实施例中，如图3所示，导流井沉降测量终端还包括上位机800；上位机800与数传单元600连接；上位机800接收井口监测点的地理坐标以及导流井内填充物的沉降变化数据，并根据井口监测点的地理坐标以及导流井内填充物的沉降变化数据，获取导流井填充物沉降位移量。
55.其中，上位机800是指可以直接发出操控命令的计算机，一般是pc机，且屏幕上会显示各种信号数据变化，比如液压、水位、温度等，下位机读取设备状态数据(一般为模拟量)，转换成数字信号反馈给上位机800，上位机800接收反馈的数字信号量。本技术上位机800接收的沉降变化数据包括：沉降后测量杆440与x、y、z三轴的的倾斜角度以及测量杆440的下降深度。导流井填充物沉降位移量包括填充物水平位移量和垂直位移量。
56.具体地，井口监测点的地理坐标以及导流井内填充物的沉降变化数据通过数传单元600传输给上位机800，上位机800根据接收到的井口监测点的地理坐标以及导流井内填充物的沉降变化数据进行计算，得到导流井沉降的水平及垂直位移量。
57.在一个实施例中，上位机800还用于获取沉降测量杆单元400对应的安装参数；根据井口监测点的地理坐标、导流井内填充物的沉降变化数据以及安装参数，获取导流井填充物沉降位移量。
58.其中，上位机800获取沉降测量杆单元400对应的安装参数包括：沉降监测锚上端固定点与井口监测点的距离h0、测量杆440杆长l以及安装填埋时的倾角θ
x0
、θ
y0
、θ
z0
。
59.具体地，井口监测点的地理坐标、导流井内填充物的沉降变化数据以及安装参数通过数传单元600传输给上位机800，上位机800根据接收到的井口监测点的地理坐标、导流井内填充物的沉降变化数据以及安装参数进行计算，得到导流井沉降的水平及垂直位移量。
60.具体地，上位机800根据所述井口监测点的地理坐标以及安装参数，上位机800获取沉降监测点的初始坐标的步骤包括:
61.假设井口监测点初始坐标(x0,y0,z0)和沉降监测点初始坐标(x1,y1,z1)；
62.计算得到沉降监测点所处位置的z轴坐标，z1＝z
0-h0；
63.计算得到沉降监测点所处位置在测量杆440上的长度，
64.计算得到沉降监测点所处位置在x、y两轴上的投影，
△
x0＝l0cosθ
x0
，
△
y0＝l0cosθ
y0
；
65.当测量杆440底端处在xy平面的第一象限时，
66.沉降监测点所处位置的x轴坐标为:x1＝x0
△
x0＝x0 l0cosθ
x0
；
67.沉降监测点所处位置的y轴坐标为:y1＝y0
△
y0＝y0 l0cosθ
y0
。
68.当测量杆440底端处在xy平面的第二象限时，
69.沉降监测点所处位置的x轴坐标为:x1＝x0‑△
x0＝x
0-l0cosθ
x0
；
70.沉降监测点所处位置的y轴坐标为:y1＝y0
△
y0＝y0 l0cosθ
y0
。
71.当测量杆440底端处在xy平面的第三象限时，
72.沉降监测点所处位置的x轴坐标为:x1＝x0‑△
x0＝x
0-l0cosθ
x0
；
73.沉降监测点所处位置的y轴坐标为:y1＝y0‑△
y0＝y
0-l0cosθ
y0
。
74.当测量杆440底端处在xy平面的第四象限时，
75.沉降监测点所处位置的x轴坐标为:x1＝x0
△
x0＝x0 l0cosθ
x0
；
76.沉降监测点所处位置的y轴坐标为:y1＝y0‑△
y0＝y
0-l0cosθ
y0
。
77.根据井口监测点初始坐标和沉降监测点所处位置在x、y两轴上的投影，上位机800计算后获取沉降监测点的初始坐标。
78.具体地，根据井口监测点初始坐标和导流井填充物沉降变化数据，上位机800获取导流井填充物沉降后沉降监测点的沉降坐标的步骤包括：
79.假设导流井填充物沉降后所述沉降监测点沉降坐标为(x2,y2,z2)，计算沉降监测点z轴坐标，
80.其中，h1为沉降监测锚上端固定点与井口监测点的距离，沉降监测锚在竖直方向上沉降的量
△
h＝h
1-h0；
81.当测量杆440底端处在xy平面的第一象限时，计算沉降监测点x、y两轴坐标，
82.其余象限改变符号同理，上位机800通过计算获取沉降监测点沉降后坐标。
83.具体地，根据沉降监测点的初始坐标以及沉降监测点的沉降坐标，上位机800获取沉降位移量的步骤包括：
84.沉降位移量为沉降监测点沉降后坐标与初始坐标之差，即沉降监测锚钉在水平方向上的位移为
△
x'＝x
2-x1，沉降监测锚钉在竖直方向上的位移为
△
y'＝y
2-y1。
85.在一个实施例中，上位机800还用于根据井口监测点的地理坐标以及安装参数，获取沉降监测点的初始坐标；根据沉降变化数据，获取导流井填充物沉降后沉降监测点的沉降坐标；根据沉降监测点的初始坐标以及沉降监测点的沉降坐标，获取沉降位移量；基于沉降位移量，获取导流井填充物沉降监测结果。
86.具体地，上位机800通过井口监测点的地理坐标以及安装参数来获取沉降监测点的初始坐标，上位机800通过井口监测点的地理坐标以及沉降变化数据来获取沉降监测点的沉降坐标，上位机800通过沉降监测点的初始坐标以及沉降监测点的沉降坐标之差来获
取填充物沉降位移量，通过填充物水平和垂直方向上的沉降位移量来获取并显示监测到的沉降结果。
87.在实际应用场景中，本技术实施例提供的导流井填充物沉降测量终端，如图4所示，沉降测量杆单元400设置在导流井井口监测点，卫星定位单元200中的卫星天线220设置在沉降测量杆单元400上，测量杆440顶端设置在井口监测点，底端没入导流井填充物，水平位移监测传感器420与沉降监测传感器460都设置在测量杆440上，沉降监测传感器460没入导流井填充物，监测点传感器供电及通信总线620嵌在测量杆440表面或内部。卫星定位单元200通过卫星来定位井口监测点的地理坐标，并将该地理坐标通过数传单元600上报；沉降测量杆单元400采集导流井内填充物的沉降变化数据，将沉降变化数据也通过数传单元600上报。其中，卫星定位技术可以但不限于是北斗、gps等技术。数传单元600传输数据的方式可以但不限于是4g、gprs、光缆等方式。
88.本实施例中，通过卫星定位单元200定位井口监测点坐标和沉降测量杆单元400监测沉降数据，能够实现高效测量导流井填充物沉降变化情况，并将卫星定位单元200定位的井口监测点坐标和沉降测量杆单元400监测的沉降数据通过数传单元600上报给上位机800，支持监测人员不去现场探测也能及时高效地监测到导流井填充物沉降数据变化，提高了监测人员的监测效率。
89.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
90.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本技术专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术的保护范围应以所附权利要求为准。