房屋傾斜監測安全監測系統
一、用途和性能
房屋傾斜監測系統由房屋傾斜儀、無線采集儀、及管理平臺組成。BD-GCX00型測斜儀實際上是重力加速度計,測量地球引力在測量方向上的分量。傳感器為單軸測量,如需要雙軸測量,可加直角輔件同時測得兩垂直方向角度偏移,廣泛用于高層房屋傾斜測量。該傾斜儀可根據現場監測設計方案布置,根據布置點位配置相應算法,可以直接得出水平位移量以及方向。測量某固定點與地垂線的傾斜角度,可以測量一個軸的正負方向,從而通過計算可以得出該點的傾斜方向與傾斜角度,并根據所在高度可以計算出該點水平位移。
二、工作原理
主要采用進口石英撓性伺服加速度計為敏感元件,它是一個力平衡式的伺服系統,當傳感器相對于地球重心方向產生傾角θ時,由于重力作用,傳感器中敏感元件相對于鉛錘方向擺動一個角度,通過高靈敏的石英換能器將此角度轉換成信號,經過數據分析處理,可以直接用讀數儀顯示被測點的水平位移量。敏感元件是由接近零溫度系數的熔融石英玻璃制成,具有精度高,穩定性好,重復性高,漂移小,熱穩定性高等優點。原來主要用于航天器上導航,近些年由于成本下降,用于測斜儀,按軍工生產標準生產,可靠性高。儀器原理框圖見(圖一)。
該儀器設計在原有基礎上作了較大改進,密封性能更好,維修攜帶更方便。并且內置存儲器以及鋰電池,在斷電情況下同樣可以工作以及自己存儲數據。
三、算法說明
測量值是顯示傳感器(即該測點)與地垂線角度,而偏差值則為在傳感器調零之后角度變化量(一般調零在傳感器安裝完畢后進行)。如下圖所示:虛線為地垂線,黑色實線為傳感器安裝完時候與地垂線成夾角a,一段時間后偏移后到紅線位置,與地垂線成夾角b;
所以紅線端點的水平位移可以簡化為H*sina(b-a)
例如,在安裝完畢之后調零,顯示應該為:測量值為a;偏差值為0。一段時間之后房屋傾斜到紅線位置,顯示應該為:測量值為b;偏差值為:b-a;所以紅線端點的水平位移可以簡化為
H*sina(b-a),其中傳感器中單位為°%,小數點為1位,顯示的值需要除以100(即小數點位置前移2位);例如:103.5°%=1.035°。可以得出某高點水平位移值算法:L=安裝高度*sin(偏差值/100)
四、測斜儀技術參數
精度(即靈敏度):0.001°或0.17mm
測量維數:單軸
測量傾斜范圍:0~±15°
溫度范圍:-40℃~80℃
五、無線采集儀
傳感器因為其安裝位置相對都相對比較遠,每棟樓之間安裝位置也是有一段距離,所以采集箱都是無線傳輸信號,供電為AC220市電均可。每個采集箱的總線接口均可擴展,可再接傾斜傳感器或者風速風向傳感器。
采集儀與服務器通信主要有以下兩種組網方式:
六、管理平臺
管理平臺由管理平臺系統和信息采集子系統組成。
管理平臺系統可運行于云服務器上,信息采集子系統可以運行在遠程監測點的管理服務器上,采集傳感器數據并且上傳到管理平臺數據庫,也可以直接運行在管理平臺服務器上,對遠程傳感器進行直接數據采集。
管理平臺的功能:
能采集任一數據庫的數據并存儲,能體現和改進數據庫所屬采集軟件的功能。與管理平臺配套開發的物聯網關能采集任一傳感器的數據并存儲,包括電流、電壓、頻率信號輸出的傳感器和采集終端。管理平臺運行于云服務器上,遠程客戶端可以通過工作站IE或者手機IE,輸入服務器域名或IP地址登陸系統和功能操作。平臺能按要求圖形顯示單個傳感器變化曲線、多個同類傳感器斷面變化曲線,圖形顯示路線圖。有二維安裝布置圖,體現傳感器安裝信息。
能進行復雜的函數計算。能滿足不同項目的功能要求,有擴展功能。有對終端傳感器的遠程控制功能和通訊功能。能顯示和瀏覽任一視頻。有GIS圖形顯示。主界面和分界面要美觀、人性化、操作簡便。有數據查詢、報警、打印等功能。自主研發高分子液體:不易揮發、無氣泡、溫度膨脹系數小、摩阻力小。
房屋傾斜監測系統由房屋傾斜儀、無線采集儀、及管理平臺組成。BD-GCX00型測斜儀實際上是重力加速度計,測量地球引力在測量方向上的分量。傳感器為單軸測量,如需要雙軸測量,可加直角輔件同時測得兩垂直方向角度偏移,廣泛用于高層房屋傾斜測量。該傾斜儀可根據現場監測設計方案布置,根據布置點位配置相應算法,可以直接得出水平位移量以及方向。測量某固定點與地垂線的傾斜角度,可以測量一個軸的正負方向,從而通過計算可以得出該點的傾斜方向與傾斜角度,并根據所在高度可以計算出該點水平位移。
二、工作原理
主要采用進口石英撓性伺服加速度計為敏感元件,它是一個力平衡式的伺服系統,當傳感器相對于地球重心方向產生傾角θ時,由于重力作用,傳感器中敏感元件相對于鉛錘方向擺動一個角度,通過高靈敏的石英換能器將此角度轉換成信號,經過數據分析處理,可以直接用讀數儀顯示被測點的水平位移量。敏感元件是由接近零溫度系數的熔融石英玻璃制成,具有精度高,穩定性好,重復性高,漂移小,熱穩定性高等優點。原來主要用于航天器上導航,近些年由于成本下降,用于測斜儀,按軍工生產標準生產,可靠性高。儀器原理框圖見(圖一)。
三、算法說明
測量值是顯示傳感器(即該測點)與地垂線角度,而偏差值則為在傳感器調零之后角度變化量(一般調零在傳感器安裝完畢后進行)。如下圖所示:虛線為地垂線,黑色實線為傳感器安裝完時候與地垂線成夾角a,一段時間后偏移后到紅線位置,與地垂線成夾角b;
H*sina(b-a),其中傳感器中單位為°%,小數點為1位,顯示的值需要除以100(即小數點位置前移2位);例如:103.5°%=1.035°。可以得出某高點水平位移值算法:L=安裝高度*sin(偏差值/100)
四、測斜儀技術參數
精度(即靈敏度):0.001°或0.17mm
測量維數:單軸
測量傾斜范圍:0~±15°
溫度范圍:-40℃~80℃
五、無線采集儀
傳感器因為其安裝位置相對都相對比較遠,每棟樓之間安裝位置也是有一段距離,所以采集箱都是無線傳輸信號,供電為AC220市電均可。每個采集箱的總線接口均可擴展,可再接傾斜傳感器或者風速風向傳感器。
產品性能 | 參數 | 備注 |
接入電源 | AC220 | 市電 |
接入傳感器硬件協議 | Can RS485 | 兼容所有北斗傳感器 |
自建局域無線方式 | 433網絡 | 10km視距內可建 |
GPRS無線網絡 | 移動互聯網 | 每個箱子需要一張手機SIM卡,需要資費。只要有GRPS網絡就可實現通信 |
兼容性 | 可外接1024個傳感器 | 接口支持485總線,外接北斗傳感器 |
續航能力 | 2200Ah | 可持續工作一天 |
六、管理平臺
管理平臺由管理平臺系統和信息采集子系統組成。
管理平臺系統可運行于云服務器上,信息采集子系統可以運行在遠程監測點的管理服務器上,采集傳感器數據并且上傳到管理平臺數據庫,也可以直接運行在管理平臺服務器上,對遠程傳感器進行直接數據采集。
管理平臺的功能:
能采集任一數據庫的數據并存儲,能體現和改進數據庫所屬采集軟件的功能。與管理平臺配套開發的物聯網關能采集任一傳感器的數據并存儲,包括電流、電壓、頻率信號輸出的傳感器和采集終端。管理平臺運行于云服務器上,遠程客戶端可以通過工作站IE或者手機IE,輸入服務器域名或IP地址登陸系統和功能操作。平臺能按要求圖形顯示單個傳感器變化曲線、多個同類傳感器斷面變化曲線,圖形顯示路線圖。有二維安裝布置圖,體現傳感器安裝信息。
能進行復雜的函數計算。能滿足不同項目的功能要求,有擴展功能。有對終端傳感器的遠程控制功能和通訊功能。能顯示和瀏覽任一視頻。有GIS圖形顯示。主界面和分界面要美觀、人性化、操作簡便。有數據查詢、報警、打印等功能。自主研發高分子液體:不易揮發、無氣泡、溫度膨脹系數小、摩阻力小。