路基沉降自動化監(jiān)測系統(tǒng)
概述：沉降量作為工程建設中一項基本的、重要的監(jiān)測參數(shù)，不僅對于工程建設期間的監(jiān)測顯得重要，而且對于已完成的工程在運營期間的監(jiān)測則尤顯重要。
基于壓阻式靜力水準儀（物位計）的沉降監(jiān)測系統(tǒng)可對建筑及路基等工程項目的沉降監(jiān)測提供有效的幫助，特別是對空間有超限要求的，如鐵路以及地鐵監(jiān)測更符合實際工況使用。
基于壓阻式靜力水準儀（物位計）的沉降監(jiān)測系統(tǒng)可對建筑及路基等工程項目的沉降監(jiān)測提供有效的幫助，特別是對空間有超限要求的，如鐵路以及地鐵監(jiān)測更符合實際工況使用。
傳感器功能
工作原理：各沉降監(jiān)測點安裝壓阻式靜力水準儀，并需要在一相對不動點安裝基準罐。傳感器之間通過高強度的氣壓管聯(lián)接一起匯入到基準罐，每個水準儀內(nèi)部都安裝有高精硅壓傳感器，在基準罐與傳感器之間充滿液體介質(zhì)，水準儀內(nèi)的壓力傳感器感測到的是該點到基準罐液體表面的壓力，該壓力與液面高度有一定線性關(guān)系。如果壓力傳感器感測到壓力發(fā)生變化即說明該點與基準液面之間的高差發(fā)生變化，根據(jù)出廠前的壓力變化量與液面高差的標定線性表，靜力水準儀內(nèi)部的單片機可以計算出高差變化值。根H=P/ρ*g計算出從測點到基準點液面到傳感器高度。原理示意圖如下：
壓阻傳感器采用電阻全橋結(jié)構(gòu)，如圖所示：A、C端接直流電源，B、D端為壓阻傳感器輸出的電壓。再通過A/D芯片將輸出的模擬電壓經(jīng)過處理放大轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。MCU采集到相應的參數(shù)之后，通過存儲芯片上標定系數(shù)擬化出所受壓力值。為保證測量的準確性，在每次測量前調(diào)零使電橋平衡，即使UBD=0。
產(chǎn)品介紹
精度：0.1%；長期使用無溫度飄移，穩(wěn)定性達到精度要求。自主研發(fā)高分子液體介質(zhì)：防凍、防火、不易揮發(fā)、不結(jié)冰、無氣泡、溫度膨脹收縮系數(shù)小、摩阻力小。通信端口：CAN、RS485；產(chǎn)品尺寸相對小，對安裝位置要求不高，安裝方式靈活。量程范圍大，適應各種沉降監(jiān)測要求；基準點與監(jiān)測點不必在同一水平面，只要基準點與監(jiān)測點的高差范圍在量程范圍內(nèi)即可滿足測量要求；可通過RS485以及CAN總線接入北斗監(jiān)測平臺進行自動監(jiān)測；量程：500mm、1000mm、3500mm、10m；分辨率：0.1mm；工作電壓：直流12V；工作電流：25mA；防水等級：可深埋地下1米；環(huán)境因素：全密閉、耐酸堿、適應惡劣環(huán)境；工作溫度：-40℃至80℃；海拔：-200m至4500m
硅壓芯片及產(chǎn)品出廠檢驗
傳感器其他特點：
全球編號：傳感器編號全球，無須人工編號。杜絕人為編號混亂或信息丟失等現(xiàn)象。確保了數(shù)據(jù)與傳感器相對應的唯一性；內(nèi)置數(shù)據(jù)存儲器：傳感器內(nèi)置1600條數(shù)據(jù)存儲空間，數(shù)據(jù)循環(huán)記錄，可隨時從傳感器中下載相關(guān)紀錄。在其他載體的數(shù)據(jù)資料丟失時，確保原始資料的安全；內(nèi)置電子標簽：傳感器內(nèi)置電子標簽，包含產(chǎn)品規(guī)格、型號、參數(shù)、生產(chǎn)日期等信息。用戶還可自行設置傳感器的自編號（如安裝位置）等內(nèi)容，方便用戶快捷、準確地識別和定位傳感器；直接物理量輸出：傳感器內(nèi)置國際先進的計算芯片，自動對測量數(shù)據(jù)進行換算，直接輸出監(jiān)測物理量，無須人工轉(zhuǎn)換。降低人工勞動強度，同時也保證了數(shù)據(jù)的真實性；自動溫度補償：傳感器可實時自動進行溫度補償，提高傳感器在不同氣候條件下的適應性及監(jiān)測數(shù)據(jù)的穩(wěn)定。
系統(tǒng)構(gòu)成
系統(tǒng)功能
1）CAN總線有可靠的錯誤處理和檢錯機制；2）CAN總線的通訊失敗率極低；3）CAN總線中單個傳感器出現(xiàn)問題對整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集無任何影響，并能顯示出哪個傳感器出現(xiàn)故障，易于系統(tǒng)維護；4）CAN總線的通訊距離最長可達10km；5）CAN總線的系統(tǒng)調(diào)試非常容易；6）CAN總線的后期維護成本非常低；7）高速數(shù)據(jù)傳輸：可傳送大容量的高質(zhì)量音頻和視頻文件；8）數(shù)據(jù)終端永遠在線，只按數(shù)據(jù)流量計費，接入232/485/CAN信號；9）支持雙頻900M/1800M；10）支持虛擬數(shù)據(jù)專用網(wǎng)和多數(shù)據(jù)中心；11）支持動態(tài)數(shù)據(jù)中的域名和IP地址；12）短信數(shù)據(jù)備用通道；13）通過Xmodem協(xié)議進行軟件升級；14）自診斷與告警輸出；15）優(yōu)化電磁兼容設計適合電磁環(huán)境惡劣和要求較高的應用要求；16）采用先進電源計劃，供電電源適應范圍寬；17）可通過光纖傳輸數(shù)據(jù)，通訊方式多樣
采集箱與服務器通信兩種組網(wǎng)方式：
用戶軟件部分
用戶通過該平臺根據(jù)權(quán)限查看各自站點數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)可以現(xiàn)場布局圖顯示，也可以二維曲線顯示，還可根據(jù)時間段設置打印報表。同時可以設置具體每個傳感器的幾級警戒值，超過警戒值會自行報警。系統(tǒng)平臺可海量數(shù)據(jù)存儲，所有數(shù)據(jù)均有備份，可以追根溯源。
基于壓阻式靜力水準儀（物位計）的沉降監(jiān)測系統(tǒng)可對建筑及路基等工程項目的沉降監(jiān)測提供有效的幫助，特別是對空間有超限要求的，如鐵路以及地鐵監(jiān)測更符合實際工況使用。
基于壓阻式靜力水準儀（物位計）的沉降監(jiān)測系統(tǒng)可對建筑及路基等工程項目的沉降監(jiān)測提供有效的幫助，特別是對空間有超限要求的，如鐵路以及地鐵監(jiān)測更符合實際工況使用。
傳感器功能
工作原理：各沉降監(jiān)測點安裝壓阻式靜力水準儀，并需要在一相對不動點安裝基準罐。傳感器之間通過高強度的氣壓管聯(lián)接一起匯入到基準罐，每個水準儀內(nèi)部都安裝有高精硅壓傳感器，在基準罐與傳感器之間充滿液體介質(zhì)，水準儀內(nèi)的壓力傳感器感測到的是該點到基準罐液體表面的壓力，該壓力與液面高度有一定線性關(guān)系。如果壓力傳感器感測到壓力發(fā)生變化即說明該點與基準液面之間的高差發(fā)生變化，根據(jù)出廠前的壓力變化量與液面高差的標定線性表，靜力水準儀內(nèi)部的單片機可以計算出高差變化值。根H=P/ρ*g計算出從測點到基準點液面到傳感器高度。原理示意圖如下：
壓阻傳感器采用電阻全橋結(jié)構(gòu)，如圖所示：A、C端接直流電源，B、D端為壓阻傳感器輸出的電壓。再通過A/D芯片將輸出的模擬電壓經(jīng)過處理放大轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。MCU采集到相應的參數(shù)之后，通過存儲芯片上標定系數(shù)擬化出所受壓力值。為保證測量的準確性，在每次測量前調(diào)零使電橋平衡，即使UBD=0。
硅壓芯片及產(chǎn)品出廠檢驗
出廠檢驗
恒溫恒濕試驗箱
檢驗合格證明
全球編號：傳感器編號全球，無須人工編號。杜絕人為編號混亂或信息丟失等現(xiàn)象。確保了數(shù)據(jù)與傳感器相對應的唯一性；內(nèi)置數(shù)據(jù)存儲器：傳感器內(nèi)置1600條數(shù)據(jù)存儲空間，數(shù)據(jù)循環(huán)記錄，可隨時從傳感器中下載相關(guān)紀錄。在其他載體的數(shù)據(jù)資料丟失時，確保原始資料的安全；內(nèi)置電子標簽：傳感器內(nèi)置電子標簽，包含產(chǎn)品規(guī)格、型號、參數(shù)、生產(chǎn)日期等信息。用戶還可自行設置傳感器的自編號（如安裝位置）等內(nèi)容，方便用戶快捷、準確地識別和定位傳感器；直接物理量輸出：傳感器內(nèi)置國際先進的計算芯片，自動對測量數(shù)據(jù)進行換算，直接輸出監(jiān)測物理量，無須人工轉(zhuǎn)換。降低人工勞動強度，同時也保證了數(shù)據(jù)的真實性；自動溫度補償：傳感器可實時自動進行溫度補償，提高傳感器在不同氣候條件下的適應性及監(jiān)測數(shù)據(jù)的穩(wěn)定。
系統(tǒng)構(gòu)成
1）CAN總線有可靠的錯誤處理和檢錯機制；2）CAN總線的通訊失敗率極低；3）CAN總線中單個傳感器出現(xiàn)問題對整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集無任何影響，并能顯示出哪個傳感器出現(xiàn)故障，易于系統(tǒng)維護；4）CAN總線的通訊距離最長可達10km；5）CAN總線的系統(tǒng)調(diào)試非常容易；6）CAN總線的后期維護成本非常低；7）高速數(shù)據(jù)傳輸：可傳送大容量的高質(zhì)量音頻和視頻文件；8）數(shù)據(jù)終端永遠在線，只按數(shù)據(jù)流量計費，接入232/485/CAN信號；9）支持雙頻900M/1800M；10）支持虛擬數(shù)據(jù)專用網(wǎng)和多數(shù)據(jù)中心；11）支持動態(tài)數(shù)據(jù)中的域名和IP地址；12）短信數(shù)據(jù)備用通道；13）通過Xmodem協(xié)議進行軟件升級；14）自診斷與告警輸出；15）優(yōu)化電磁兼容設計適合電磁環(huán)境惡劣和要求較高的應用要求；16）采用先進電源計劃，供電電源適應范圍寬；17）可通過光纖傳輸數(shù)據(jù)，通訊方式多樣
采集箱與服務器通信兩種組網(wǎng)方式：
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優(yōu)點：網(wǎng)絡搭建相對自由，且不需資費。 缺點：只能在視距10KM 距離內(nèi)使用，有障礙物會影響其通信距離。
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優(yōu)點：距離無限，只要無線采箱處，有GPRS網(wǎng)絡就能傳輸。 缺點：需要資費，且GPRS信號強弱會影響通信穩(wěn)定性。
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用戶軟件部分
用戶通過該平臺根據(jù)權(quán)限查看各自站點數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)可以現(xiàn)場布局圖顯示，也可以二維曲線顯示，還可根據(jù)時間段設置打印報表。同時可以設置具體每個傳感器的幾級警戒值，超過警戒值會自行報警。系統(tǒng)平臺可海量數(shù)據(jù)存儲，所有數(shù)據(jù)均有備份，可以追根溯源。
二維曲線變化趨勢
現(xiàn)場聯(lián)結(jié)示意圖
| 項目名稱 | 我公司產(chǎn)品在相對應溫度的測量跳動值 | 北京某公司產(chǎn)品在對應溫度的測量跳動值 | 上海某公司產(chǎn)品在對應溫度的測量跳動值 | |
| 高低溫箱溫度實驗比較 | -40℃ | 0.49mm | 采不到數(shù)據(jù) | 采不到數(shù)據(jù) |
| -30℃ | 0.49mm | 采不到數(shù)據(jù) | ||
| -20℃ | 0.48mm | 6.6mm | 7.8mm | |
| -10℃ | 0.4mm | 5.8mm | 6.5mm | |
| 0℃ | 0.45mm | 5.1mm | 5.7mm | |
| 10℃ | -0.43 mm | -5.4mm | -6.8 mm | |
| 20℃ | -0.44 mm | -5.5 mm | -6.6mm | |
| 30℃ | -0.47 mm | -5.8 mm | -6.8 mm | |
| 40℃ | -0.42 mm | -6.1 mm | -7.2 mm | |
| 50℃ | -0.49 mm | -6.8 mm | -8 mm | |
| 60℃ | -0.49 mm | -7.5 mm | -8.6mm | |
| 自然環(huán)境穩(wěn)定性實驗比較20℃-40℃ | 0.1mm-0.5mm跳動 | 1mm-5mm跳動 | 1mm-7mm跳動 | |
| 系統(tǒng)穩(wěn)定性實驗比較 | Can總線系統(tǒng)穩(wěn)定，系統(tǒng)總線長度可達10KM，降低成本 | 485總線存在整體讀不出數(shù)據(jù)的風險，系統(tǒng)總線長度最多1.5KM，成本較高 | 485總線存在整體讀不出數(shù)據(jù)的風險，系統(tǒng)總線長度最多1.5KM，成本較高 | |
| 液體介質(zhì)比較 | 自主研發(fā)高分子液體。不易揮發(fā)、不結(jié)冰、穩(wěn)定收縮膨脹系數(shù)小、摩阻力小 | 通用防凍液 | 通用防凍液 | |
| 實驗條件比較 | 與國外芯片廠商在廣東江門共同設立了溫度標定和穩(wěn)定性實驗室 | 未了解 | 未了解 | |
