專利名稱：遙測遙控水平垂直位移計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水電水利工程監(jiān)測設(shè)備，特別是一種監(jiān)測大壩位移量的遙測遙控水平垂直位移計。
在水電水利工程的大壩，特別是土石壩(包括面板堆石壩)施工過程中，需要對大壩的變形進行監(jiān)測，大壩建成以后，還需要進行長期監(jiān)測。大壩的變形包括垂直位移與水平位移。在現(xiàn)有技術(shù)中這種監(jiān)測采用水平垂直位移計，其結(jié)構(gòu)包括兩個部分，水平位移監(jiān)測部分在大壩壩體內(nèi)的測點上固定一根測量鋼絲，鋼絲的另一端纏繞在一個輪軸系統(tǒng)的小輪(本領(lǐng)域稱為“絞輪”)上；在輪軸的大輪(本領(lǐng)域稱為“轉(zhuǎn)輪”)上纏繞有懸掛鋼絲繩，懸掛鋼絲繩的自由端系有砝碼(也稱為重錘)，砝碼包括恒重和配重兩串。砝碼通過輪軸在測量鋼絲上加載張力。當大壩發(fā)生水平位移時，測量鋼絲隨之移動，位移量通過固定于測量鋼絲上的游標測尺讀出。為了消除測量鋼絲的溫度變形對測量精度的影響，測量鋼絲采用熱膨脹系數(shù)很小的不銹銦瓦鋼絲，而且在不進行測量時，需要將測量鋼絲上加載的配重放下，以減少鋼絲的徐變。所以在進行測量時需要先加載配重，再進行測量。水平垂直位移計的垂直位移檢測部分是設(shè)有一個液位計，液位計測量管的下端設(shè)有連通管與固定在壩體內(nèi)的沉降測頭連通，連通管內(nèi)注滿液體(一般采用無氣水，寒冷地區(qū)使用特制的不凍液)，當大壩發(fā)生沉降時，沉降測頭隨之沉降，向連通管充入液體，管內(nèi)多出的液體會從測頭內(nèi)豎管管口溢出，并從測頭下部的排水管排出壩體，使液位計中的液面與測頭液面平衡。讀出前后兩次測量管的液位差，即為大壩的相對沉降量。為了補充蒸發(fā)損耗，每次測量前都需要先向液位計連通管內(nèi)加注液體，直至液面穩(wěn)定不動，說明液面已與沉降測頭豎管管口平齊，才能讀取數(shù)據(jù)，再與上次測量數(shù)據(jù)相比，得出大壩沉降量?？梢?，兩種測量操作都比較復(fù)雜，加之水平、垂直位移的兩種數(shù)據(jù)都是以非電量輸出，造成這種儀器很難實現(xiàn)自動化測量。另外，這兩種數(shù)據(jù)的測量過程都是人工操作，難以消除主觀誤差。同時因大壩測量工作量很大，條件很艱苦，在惡劣氣候等情況下，容易造成缺測、漏測，影響測量資料的連續(xù)性與完整性。
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種新結(jié)構(gòu)的水平垂直位移計，使大壩位移監(jiān)測的操作實現(xiàn)完全的自動化，并在自動化的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)遙測、遙控，以減輕監(jiān)測人員的勞動強度，改善工作條件，同時消除人工讀取數(shù)據(jù)的主觀誤差，提高測量精度，保證測量資料的連續(xù)性和完整性。
在現(xiàn)有水平垂直位移計的基礎(chǔ)上，本發(fā)明的方案是將水平垂直位移計的兩個部分分別改進，改進后測量水平位移的部分與測量垂直位移的部分可以繼續(xù)作為一個儀器設(shè)置在一起；也可以分開設(shè)置，作為兩種儀器。分別工作。水平位移測量部分為在大壩壩體內(nèi)測點上固定一根測量鋼絲，鋼絲的另一端纏繞在輪軸系統(tǒng)的絞輪上，在輪軸的轉(zhuǎn)輪上纏繞有懸掛鋼絲繩，懸掛鋼絲繩的自由端系有恒重砝碼和配重砝碼，其特征是砝碼采用電動砝碼，在砝碼內(nèi)部設(shè)有由微型電動機帶動的小型卷揚機，懸掛鋼絲繩的自由端固定在小型卷揚機上。平時，只留恒重砝碼懸掛在鋼絲上，以保持鋼絲的設(shè)置狀態(tài)；配重砝碼放置在箱底，以減少鋼絲所承受的張力。測量時，開動卷揚機使配重砝碼提起，處于懸掛狀態(tài)，測量鋼絲被加載上配重產(chǎn)生的張力，可進行測量。測量結(jié)束后，反向開動卷揚機，使配重砝碼自動落地，消除配重產(chǎn)生的張力。這樣實現(xiàn)了自動操作。當壩體位移使恒重砝碼的位置變化，例如上升接觸了箱頂或下降落地，也可以開動卷揚機調(diào)整其高度，以保持恒重。這部分的優(yōu)選方案是1、在輪軸上設(shè)置編碼器，由編碼器轉(zhuǎn)動角的讀數(shù)直接測量出大壩位移量，實現(xiàn)自動測量。2、在兩個砝碼的上、下端或砝碼的上、下箱體上，設(shè)置限位開關(guān)，當砝碼的位置過高或過低時，可自動開動卷揚機調(diào)整其位置。這里所述的限位開關(guān)可以采用機械限位開關(guān)；也可以采用電路控制開關(guān)或磁控開關(guān)等。由于編碼器的輸出為電量參數(shù)；卷揚機也是利用電路開關(guān)控制，所以在自動化的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了遙測、遙控。測量垂直位移的部分的技術(shù)方案是設(shè)有一個液位計，液位計測量管的下端設(shè)有連通管與固定在壩體內(nèi)的沉降測頭連通，連通管內(nèi)注滿液體。其特征是設(shè)有一個供液箱，供液箱設(shè)管道與液位計相連，管道上設(shè)有電磁閥，在液位計的上方設(shè)置有由步進電機與絞輪帶動的測錘，測錘及液位計中的液體柱分別與控制器成電路連接，控制器的輸出與電磁閥及測錘電機連接。測量時，控制器打開電磁閥，供液箱向液位計內(nèi)注入液體，等待一段預(yù)設(shè)的時間后，液位計內(nèi)的液位與沉降測頭豎管管口達到平齊，控制器使測錘電機帶動絞輪轉(zhuǎn)動，測錘下降，當測錘下端接觸液面時，測錘、液位計中液體柱與控制器的電路接通成為回路，這一信號通過控制器使測錘電機停止轉(zhuǎn)動，因測錘電機采用了步進電機，根據(jù)步進電機轉(zhuǎn)動的角度，即可自動測得液位數(shù)據(jù)。優(yōu)化方案是還設(shè)有儲液箱，通過水泵與供液箱連接，以補充供液箱中的液體量。補充液體的電磁閥、測錘的步進電機均由控制器控制；步進電機的轉(zhuǎn)動數(shù)據(jù)也輸入控制器，實現(xiàn)了遙測與遙控。
本發(fā)明提供的新結(jié)構(gòu)水平垂直位移計，使大壩位移測量的操作實現(xiàn)了完全的自動化，并在自動化的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了遙測、遙控，可以大幅度地減輕監(jiān)測人員的勞動，同時還消除了人工讀取數(shù)據(jù)的主觀誤差，提高了測量的精度與可靠性。這種自動化的遙測、遙控還可以確保測量資料的連續(xù)性和完整性。如采用水平、垂直兩部分分別設(shè)置的方案，使用會更加方便。
現(xiàn)結(jié)合附圖與實施例作進一步說明。


圖1、圖2為水平垂直位移計中水平位移測量部分結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為水平垂直位移計中垂直位移測量部分結(jié)構(gòu)示意圖。
實施例1，水平位移測量部分，參照圖1、圖2在大壩壩體內(nèi)的測點上固定一根測量鋼絲1，鋼絲的另一端纏繞在輪軸系統(tǒng)的絞輪2上，在輪軸的轉(zhuǎn)輪3上纏繞有懸掛鋼絲繩4，懸掛鋼絲繩的自由端系有恒重砝碼5、配重砝碼6，其特征是采用電動砝碼，在砝碼內(nèi)部設(shè)有由微型電動機8帶動的小型卷揚機7，懸掛鋼絲繩的自由端固定在小型卷揚機上。在輪軸上設(shè)置編碼器9。測量時，開動卷揚機使配重砝碼提起，處于懸掛狀態(tài)，測量鋼絲被加載上全部張力，可進行測量，即由編碼器轉(zhuǎn)動角的讀數(shù)直接測量出大壩位移量。測量結(jié)束后，反向開動卷揚機，使配重砝碼自動落地，測量鋼絲消除部分張力。在兩個砝碼的上、下兩端設(shè)置有磁鐵，在箱體的上方、下方相應(yīng)位置上，設(shè)置有磁控接近開關(guān)，當砝碼的位置過高或過低時，磁控接近開關(guān)通過延時電路自動開動卷揚機調(diào)整砝碼的位置。
實施例2，垂直位移測量部分，參照圖3設(shè)有一個液位計10，液位計測量管的下端設(shè)有連通管11與固定在壩體內(nèi)的沉降測頭12連通。連通管內(nèi)注滿液體。其特征是設(shè)有一個供液箱13，供液箱設(shè)管道與液位計相連，管道上設(shè)有電磁閥14，在液位計的上方設(shè)置有由步進電機15與絞輪16帶動的測錘17，測錘及液位計中的液體柱分別與控制器18成電路連接，控制器的輸出與電磁閥及測錘電機連接。測量時，控制器打開電磁閥，供液箱向液位計內(nèi)注入液體，等待一個預(yù)設(shè)的時間后，液位計內(nèi)的液位與沉降測頭豎管管口平齊，控制器使測錘電機帶動絞輪轉(zhuǎn)動，測錘下降，當測錘下端接觸液面時，測錘、液位計中液體柱與控制器的電路接通成為回路，這一信號通過控制器使測錘電機停止轉(zhuǎn)動，根據(jù)步進電機轉(zhuǎn)動的角度，即可自動測得液位數(shù)據(jù)。當供液箱中的液位下降時，開動水泵19，由儲液箱20補充供液箱中的液體量。
權(quán)利要求
1.一種遙測遙控水平垂直位移計，其水平測量部分為在大壩壩體內(nèi)測點上固定一根測量鋼絲，鋼絲的另一端纏繞在輪軸系統(tǒng)的絞輪上，在輪軸的轉(zhuǎn)輪上纏繞有懸掛鋼絲繩，懸掛鋼絲繩的自由端系有恒重砝碼和配重砝碼，其特征是砝碼采用電動砝碼，在砝碼內(nèi)部設(shè)有由微型電動機帶動的小型卷揚機，懸掛鋼絲繩的自由端固定在小型卷揚機上。
2.按照權(quán)利要求1所述的遙測遙控水平垂直位移計，其特征是在輪軸上設(shè)置有直接讀出大壩位移量的編碼器。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的遙測遙控水平垂直位移計，其特征是在砝碼的上、下端或砝碼的上、下箱體上，設(shè)置有限位開關(guān)。
4.一種遙測遙控水平垂直位移計，其垂直測量部分為設(shè)有液位計，液位計測量管的下端設(shè)有連通管與固定在壩體內(nèi)的沉降測頭連通，連通管內(nèi)注滿液體，其特征是設(shè)有供液箱，供液箱設(shè)管道與液位計相連，管道上設(shè)有電磁閥，在液位計的上方設(shè)置有由步進電機帶動的測錘，測錘及液位計中的液體柱分別與控制器成電路連接，控制器的輸出與電磁閥及測錘電機連接。
5.按照權(quán)利要求4所述的遙測遙控水平垂直位移計，其特征是還設(shè)有儲液箱，通過水泵與供液箱連接。
全文摘要
將大壩水平垂直位移計的兩部分分別改進,水平部分將測量鋼絲的砝碼改為電動,由內(nèi)設(shè)的小型卷揚機控制砝碼的懸掛與放下,并由編碼器讀出位移量。垂直測量部分增設(shè)供液箱,并設(shè)電磁閥與液位計相連,控制器操縱電磁閥補充液體。由步進電機帶動的測錘下降接觸液面時,與液位計液體柱及控制器構(gòu)成回路,控制器即停止其下降,由步進電機的轉(zhuǎn)動角度得出位移量。兩種位移測量實現(xiàn)了自動化和遙測、遙控,提高了測量精度。
文檔編號G01C15/00GK1298090SQ0013326
公開日2001年6月6日 申請日期2000年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月24日
發(fā)明者李澤崇, 酈能惠, 張志武, 宋永祥, 徐竹青, 唐彤芝, 沈定賢, 龐中玉 申請人:水利部交通部電力工業(yè)部南京水利科學(xué)研究所