導流井填充物沉降測量終端的制作方法
1.本技術涉及導流井監測技術領域，特別是涉及一種導流井填充物沉降測量終端。
背景技術：
2.現有技術在直流輸電技術中接電極一般采取垂直接地極方式，與其他方式相對比，垂直接地極具有更為靈活的布置方式，跨步電壓相對更容易控制，可以降低對地形、土壤等環境條件的限制。
3.然而，垂直接地極導流井內部的填埋物沉降變化成了制約該技術發展的一大缺陷，不止填埋物流失會導致導流效果變差，接入巖石層的水土流失也會導致接引流電纜斷裂，有著極大的安全隱患，所以我們需要實時監測導流井內填埋物的沉降變化。在實際運行中，我們一般依靠監測人員現場巡查來監測導流井填充物沉降變化，但是這種監測手段是低效不方便的。
4.因此，目前急需一種能夠高效測量導流井填充物沉降變化情況的設備。
技術實現要素：
5.基于此，有必要針對上述技術問題，提供一種高效測量導流井填充物沉降變化情況的導流井填充物沉降測量終端。
6.本技術提供了一種導流井填充物沉降測量終端，包括衛星定位單元、沉降測量桿單元以及數傳單元；
7.所述沉降測量桿單元設置于導流井的井口監測點，所述衛星定位單元設置于所述沉降測量桿單元；
8.所述衛星定位單元采用衛星定位的方式定位所述井口監測點的地理坐標，并將所述井口監測點的地理坐標通過所述數傳單元上報；所述沉降測量桿單元采集導流井內填充物的沉降變化數據，并將所述沉降變化數據通過所述數傳單元上報。
9.在其中一個實施例中，所述衛星定位單元采用載波相位差分法定位所述井口監測點的地理坐標。
10.在其中一個實施例中，所述沉降測量桿單元包括測量桿、水平位移監測傳感器以及沉降監測傳感器；
11.所述水平位移監測傳感器以及所述沉降監測傳感器設置于所述測量桿，所述沉降監測傳感器沒入所述導流井內填充物。
12.在其中一個實施例中，所述測量桿的底端插入所述導流井內填充物，所述測量竿的頂端處于導流井的井口監測點，所述沉降監測傳感器設置于所述測量桿、且沒入所述導流井內填充物，所述衛星定位單元設置于所述測量桿的頂端。
13.在其中一個實施例中，所述水平位移監測傳感器用于探測沉降后所述測量桿傾斜角度，所述沉降監測傳感器用于探測沉降后所述測量桿下沉深度。
14.在其中一個實施例中，所述沉降監測傳感器包括軸銷式沉降監測傳感器。
15.在其中一個實施例中，所述軸銷式沉降監測傳感器包括沉降監測錨釘以及編碼器，所述沉降監測錨釘與所述測量桿采用軸銷式連接，所述沉降監測錨釘沒入所述導流井內填充物，所述編碼器用于計數所述沉降監測錨釘圍繞軸銷旋轉圈數。
16.在其中一個實施例中，還包括上位機；
17.所述上位機與所述數傳單元連接；
18.所述上位機接收所述井口監測點的地理坐標以及所述導流井內填充物的沉降變化數據，并根據所述井口監測點的地理坐標以及所述導流井內填充物的沉降變化數據，獲取導流井填充物沉降位移量；
19.在其中一個實施例中，所述上位機還用于獲取所述沉降測量桿單元對應的安裝參數；
20.根據所述井口監測點的地理坐標、所述導流井內填充物的沉降變化數據以及安裝參數，獲取導流井填充物沉降位移量。
21.在其中一個實施例中，所述上位機還用于根據所述井口監測點的地理坐標以及所述安裝參數，獲取沉降監測點的初始坐標；根據所述沉降變化數據，獲取導流井填充物沉降后所述沉降監測點的沉降坐標；根據所述沉降監測點的初始坐標以及所述沉降監測點的沉降坐標，獲取沉降位移量；基于所述沉降位移量，獲取導流井填充物沉降監測結果。
22.上述導流井填充物沉降測量終端，包括衛星定位單元、沉降測量桿單元和數傳單元。本技術首先通過衛星定位單元定位得到井口監測點高精度的地理坐標，再通過沉降測量桿單元采集到導流井內填充物的沉降變化數據，將井口監測點的地理坐標和導流井內填充物的沉降變化數據通過數傳單元上報，實現了對導流井內部填充物沉降變化數據的高效測量，支持監測人員不去現場探測也能及時高效地監測到導流井填充物沉降變化。
附圖說明
23.圖1為一個實施例中導流井填充物沉降測量終端的結構示意圖；
24.圖2為一個實施例中沉降測量桿單元的組成結構圖；
25.圖3為另一個實施例中導流井填充物沉降測量終端的結構示意圖；
26.圖4為一個實施例中導流井填充物沉降測量終端的整體結構圖。
具體實施方式
27.為了使本技術的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本技術進行進一步詳細說明。應當理解，此處描述的具體實施例僅僅用以解釋本技術，并不用于限定本技術。
28.為詳細說明本技術導流井填充物沉降測量終端的組成結構及其功能，下面將在實施例中展開描述。
29.在一個實施例中，如圖1所示，提供了一種導流井填充物沉降測量終端，包括：衛星定位單元200、沉降測量桿單元400以及數傳單元600；
30.沉降測量桿單元400設置于導流井的井口監測點，衛星定位單元200設置于沉降測量桿單元400；
31.衛星定位單元200采用衛星定位的方式定位所述井口監測點的地理坐標，并將井
口監測點的地理坐標通過數傳單元600上報；沉降測量桿單元400采集導流井內填充物的沉降變化數據，并將沉降變化數據通過數傳單元600上報。
32.衛星定位單元200是指通過采用衛星定位技術來實現定位的單元，衛星定位技術是是一種通過使用衛星對某種物體進行準確定位的技術，它通過利用衛星和接收機的雙向通信來確定接收機的位置，可以實現全球范圍內實時為用戶提供準確的位置坐標及相關的屬性特征，包括導航、定位、授時等功能。具體來說，衛星定位單元200采用衛星定位的方式定位所述井口監測點的地理坐標，并將所述井口監測點的地理坐標通過所述數傳單元600上報。進一步來說，衛星定位單元200可以基于北斗衛星信號、gps信號等來進行定位，即衛星定位單元200可以包括但不限于是北斗定位單元、gps定位單元等。
33.沉降測量桿單元400用于測量導流井沉降變化數據，其具體設置于導流井的井口監測點，并且衛星定位單元200設置于所述沉降測量桿單元400。具體來說，沉降桿測量單元400可以包括多個傳感器，不同的傳感器探測導流井填充物的沉降變化數據，并且將沉降變化數據通過數傳單元600上報。進一步來說，如圖2所示，沉降測量桿單元400可以包括水平位移監測傳感器420和沉降監測傳感器460，其中水平位移監測傳感器420用于探測測量桿440的傾斜角度，沉降監測傳感器460用于探測測量桿440的下沉深度。
34.數傳單元600用于上報沉降變化數據和初始坐標位置，數傳單元600與沉降測量桿單元400連接。具體來說，沉降測量桿單元400探測得到的測量桿440傾斜角度和下沉深度以及衛星定位單元200得到的井口監測點地理坐標都可以通過數傳單元600進行上報；更具體地，數傳單元600上報數據有4g、gprs(general packet radio service，通用分組無線服務技術)以及光纜等方式；進一步來說，數傳單元600具體可以是無線網卡等設備。
35.上述導流井填充物沉降測量終端，通過衛星定位單元200采用衛星定位的方式定位井口監測點的地理坐標，并將井口監測點的地理坐標通過數傳單元600上報；沉降測量桿單元400采集導流井內填充物的沉降變化數據，并將沉降變化數據通過數傳單元600上報。本技術中，通過衛星定位單元200定位得到井口監測點高精度的地理坐標，再通過沉降測量桿單元400采集到導流井內填充物的沉降變化數據，將井口監測點的地理坐標和導流井內填充物的沉降變化數據通過數傳單元600上報，實現了對導流井內部填充物沉降變化數據的高效傳輸，支持監測人員不去現場探測也能及時高效地監測到導流井填充物沉降變化。
36.在一個實施例中，衛星定位單元200采用載波相位差分法定位井口監測點的地理坐標。
37.其中，載波相位差分法是指實時處理兩個監測站載波相位觀測量的差分方法，即將基準站采集的載波相位發給用戶接收機，將本機和基準站的載波相位觀測值進行求差，解算坐標。載波相位差分法可以消除衛星鐘差、接收機鐘差，削弱電離層和對流層折射的影響，消去整周模糊度參數等，使定位精度提高。
38.具體地，衛星定位單元200包括衛星天線和接收機，以采用北斗衛星定位單元為例，將兩臺(或多臺)北斗接收機分別安置在一條(或多條)基線的兩端，同步觀測相同的北斗衛星，以確定基線端點的相對位置或基線向量，本技術以設置在井口監測點的衛星天線作為被定位目標，以接收機作為地面基準站，通過對被定位目標和地面基準站的載波相位觀測值求差，獲取解算出來的定位點坐標也就是井口監測點的初始地理坐標值，實現對井口監測點初始坐標的高精度測量。
39.更進一步地，衛星定位單元200可以但不限于是北斗衛星定位單元、gps(global positioning system，全球定位系統)定位單元等。
40.在一個實施例中，如圖2所示，沉降測量桿單元400包括測量桿440、水平位移監測傳感器420以及沉降監測傳感器460；水平位移監測傳感器420以及沉降監測傳感器460設置于測量桿440，沉降監測傳感器460沒入導流井內填充物。
41.其中，測量桿440是一種測量的用具，起基準作用。水平位移監測傳感器420是用觀測儀器和設備對有代表性的點位進行的水平方向位移量的量測，本技術中水平位移監測傳感器420被用來測量測量桿440的傾斜角度變化數據。沉降監測傳感器460是指設置的觀測點與固定的測量點進行觀測，監測到的沉降程度用數據表達，本技術中沉降監測傳感器460被用來測量測量桿440的垂直變化情況。
42.具體地，沉降測量桿單元400包括測量桿440、水平位移監測傳感器420以及沉降監測傳感器460三個部分，水平位移監測傳感器420設置在測量桿440上，沉降監測傳感器460設置在測量桿440上且是測量桿440沒入導流井內填充物的那一部分。測量桿440被用來進行初始位置與沉降后位置的對比，水平位移監測傳感器420和沉降監測傳感器460被用來測量這種初始位置與沉降后位置的對比值，便于實時獲取導流井填充物沉降情況。
43.在一個實施例中，測量桿440的底端插入導流井內填充物，測量桿440的頂端處于導流井的井口監測點，沉降監測傳感器460設置于測量桿440、且沒入導流井內填充物，衛星定位單元200設置于測量桿440的頂端。
44.具體地，沉降監測傳感器460需要沒入導流井內部填充物才能更好地對填充物沉降變化進行垂直方向上的監測，沉降監測傳感器460設置于測量桿440，測量桿440頂端位于導流井井口監測點，即測量桿440頂端坐標為井口監測點初始坐標，有利于通過測量桿440頂端坐標來解算位于沉降監測傳感器460的沉降監測點初始坐標。
45.在一個實施例中，如圖2所示，水平位移監測傳感器420用于探測沉降后測量桿440的傾斜角度，沉降監測傳感器460用于探測沉降后測量桿440的下沉深度。
46.其中，以相對井口所在平面的垂直方向為z軸，以井口所在平面的水平方向為x軸，以井口所在平面且垂直x和z軸的方向為y軸，傾斜角度是指在該xyz直角坐標系中相對于x、y、z三軸的角度。下沉深度是指設置于測量桿440上的沉降監測傳感器460隨測量桿440沉降而沉降的下沉深度。
47.具體地，在xyz直角坐標系中，水平位移監測傳感器420測得測量桿440安裝填埋時與x、y、z軸的傾斜角度為θ
x0
、θ
y0
、θ
z0
，沉降后測量桿440與x、y、z軸的傾斜角度為θ
x1
、θ
y1
、θ
z1
。沉降監測傳感器460則被用來探測填充物沉降后測量桿440的下沉深度。
48.在一個實施例中，如圖2所示，沉降監測傳感器460包括軸銷式沉降監測傳感器460。
49.其中，軸銷是一類標準化的緊固件，既可靜態固定連接，亦可與被連接件做相對運動，主要用于兩零件的鉸接處，構成鉸鏈連接。
50.具體地，軸銷式沉降監測傳感器460是將沉降監測傳感器460與測量桿440構成鉸鏈連接，便于沉降監測傳感器460作相對或靜止運動。
51.在一個實施例中，軸銷式沉降監測傳感器460包括沉降監測錨釘以及編碼器，沉降監測錨釘與測量桿440采用軸銷式連接，沉降監測錨釘沒入所述導流井內填充物，編碼器用
于計數沉降監測錨釘圍繞軸銷旋轉圈數。
52.其中，沉降監測錨釘是在土體發生變形條件下被動受力的細長桿件。編碼器則是一種用來測量機械旋轉或位移的傳感器，它能夠測量機械部件在旋轉或直線運動時的位移位置或速度等信息，并將其轉換成一系列電信號并顯示出來。本技術編碼器被用來計數沉降監測錨釘圍繞軸銷旋轉圈數。
53.具體地，沉降監測傳感器460所處位置的初始坐標就是填充物沉降監測點的初始坐標。沉降監測傳感器460采用了沉降監測錨釘來探測測量桿440的下沉深度，且沉降監測錨釘也沒入導流井內部填充物。由于沉降監測錨釘與測量桿440之間的連接是軸銷式連接，當填充物沉降時，與測量桿440成軸銷式連接并沒入填充物內的沉降監測錨釘也隨之沉降，所以本技術可以通過沉降監測錨釘圍繞軸銷的轉動范圍來實現對填充層垂直沉降變化情況的監測。編碼器被設置在沉降監測錨釘處，沉降監測錨釘圍繞軸銷轉動一圈時，監測到填充層垂直方向下降d；當沉降監測錨釘圍繞軸銷轉動n圈時，監測到填充層垂直方向下降為d＝nd。
54.在一個實施例中，如圖3所示，導流井沉降測量終端還包括上位機800；上位機800與數傳單元600連接；上位機800接收井口監測點的地理坐標以及導流井內填充物的沉降變化數據，并根據井口監測點的地理坐標以及導流井內填充物的沉降變化數據，獲取導流井填充物沉降位移量。
55.其中，上位機800是指可以直接發出操控命令的計算機，一般是pc機，且屏幕上會顯示各種信號數據變化，比如液壓、水位、溫度等，下位機讀取設備狀態數據(一般為模擬量)，轉換成數字信號反饋給上位機800，上位機800接收反饋的數字信號量。本技術上位機800接收的沉降變化數據包括：沉降后測量桿440與x、y、z三軸的的傾斜角度以及測量桿440的下降深度。導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.具體地，井口監測點的地理坐標以及導流井內填充物的沉降變化數據通過數傳單元600傳輸給上位機800，上位機800根據接收到的井口監測點的地理坐標以及導流井內填充物的沉降變化數據進行計算，得到導流井沉降的水平及垂直位移量。
57.在一個實施例中，上位機800還用于獲取沉降測量桿單元400對應的安裝參數；根據井口監測點的地理坐標、導流井內填充物的沉降變化數據以及安裝參數，獲取導流井填充物沉降位移量。
58.其中，上位機800獲取沉降測量桿單元400對應的安裝參數包括：沉降監測錨上端固定點與井口監測點的距離h0、測量桿440桿長l以及安裝填埋時的傾角θ
x0
、θ
y0
、θ
z0
。
59.具體地，井口監測點的地理坐標、導流井內填充物的沉降變化數據以及安裝參數通過數傳單元600傳輸給上位機800，上位機800根據接收到的井口監測點的地理坐標、導流井內填充物的沉降變化數據以及安裝參數進行計算，得到導流井沉降的水平及垂直位移量。
60.具體地，上位機800根據所述井口監測點的地理坐標以及安裝參數，上位機800獲取沉降監測點的初始坐標的步驟包括:
61.假設井口監測點初始坐標(x0,y0,z0)和沉降監測點初始坐標(x1,y1,z1)；
62.計算得到沉降監測點所處位置的z軸坐標，z1＝z
0-h0；
63.計算得到沉降監測點所處位置在測量桿440上的長度，
64.計算得到沉降監測點所處位置在x、y兩軸上的投影，
△
x0＝l0cosθ
x0
，
△
y0＝l0cosθ
y0
；
65.當測量桿440底端處在xy平面的第一象限時，
66.沉降監測點所處位置的x軸坐標為:x1＝x0+
△
x0＝x0+l0cosθ
x0
；
67.沉降監測點所處位置的y軸坐標為:y1＝y0+
△
y0＝y0+l0cosθ
y0
。
68.當測量桿440底端處在xy平面的第二象限時，
69.沉降監測點所處位置的x軸坐標為:x1＝x0?△
x0＝x
0-l0cosθ
x0
；
70.沉降監測點所處位置的y軸坐標為:y1＝y0+
△
y0＝y0+l0cosθ
y0
。
71.當測量桿440底端處在xy平面的第三象限時，
72.沉降監測點所處位置的x軸坐標為:x1＝x0?△
x0＝x
0-l0cosθ
x0
；
73.沉降監測點所處位置的y軸坐標為:y1＝y0?△
y0＝y
0-l0cosθ
y0
。
74.當測量桿440底端處在xy平面的第四象限時，
75.沉降監測點所處位置的x軸坐標為:x1＝x0+
△
x0＝x0+l0cosθ
x0
；
76.沉降監測點所處位置的y軸坐標為:y1＝y0?△
y0＝y
0-l0cosθ
y0
。
77.根據井口監測點初始坐標和沉降監測點所處位置在x、y兩軸上的投影，上位機800計算后獲取沉降監測點的初始坐標。
78.具體地，根據井口監測點初始坐標和導流井填充物沉降變化數據，上位機800獲取導流井填充物沉降后沉降監測點的沉降坐標的步驟包括：
79.假設導流井填充物沉降后所述沉降監測點沉降坐標為(x2,y2,z2)，計算沉降監測點z軸坐標，
80.其中，h1為沉降監測錨上端固定點與井口監測點的距離，沉降監測錨在豎直方向上沉降的量
△
h＝h
1-h0；
81.當測量桿440底端處在xy平面的第一象限時，計算沉降監測點x、y兩軸坐標，
82.其余象限改變符號同理，上位機800通過計算獲取沉降監測點沉降后坐標。
83.具體地，根據沉降監測點的初始坐標以及沉降監測點的沉降坐標，上位機800獲取沉降位移量的步驟包括：
84.沉降位移量為沉降監測點沉降后坐標與初始坐標之差，即沉降監測錨釘在水平方向上的位移為
△
x'＝x
2-x1，沉降監測錨釘在豎直方向上的位移為
△
y'＝y
2-y1。
85.在一個實施例中，上位機800還用于根據井口監測點的地理坐標以及安裝參數，獲取沉降監測點的初始坐標；根據沉降變化數據，獲取導流井填充物沉降后沉降監測點的沉降坐標；根據沉降監測點的初始坐標以及沉降監測點的沉降坐標，獲取沉降位移量；基于沉降位移量，獲取導流井填充物沉降監測結果。
86.具體地，上位機800通過井口監測點的地理坐標以及安裝參數來獲取沉降監測點的初始坐標，上位機800通過井口監測點的地理坐標以及沉降變化數據來獲取沉降監測點的沉降坐標，上位機800通過沉降監測點的初始坐標以及沉降監測點的沉降坐標之差來獲
取填充物沉降位移量，通過填充物水平和垂直方向上的沉降位移量來獲取并顯示監測到的沉降結果。
87.在實際應用場景中，本技術實施例提供的導流井填充物沉降測量終端，如圖4所示，沉降測量桿單元400設置在導流井井口監測點，衛星定位單元200中的衛星天線220設置在沉降測量桿單元400上，測量桿440頂端設置在井口監測點，底端沒入導流井填充物，水平位移監測傳感器420與沉降監測傳感器460都設置在測量桿440上，沉降監測傳感器460沒入導流井填充物，監測點傳感器供電及通信總線620嵌在測量桿440表面或內部。衛星定位單元200通過衛星來定位井口監測點的地理坐標，并將該地理坐標通過數傳單元600上報；沉降測量桿單元400采集導流井內填充物的沉降變化數據，將沉降變化數據也通過數傳單元600上報。其中，衛星定位技術可以但不限于是北斗、gps等技術。數傳單元600傳輸數據的方式可以但不限于是4g、gprs、光纜等方式。
88.本實施例中，通過衛星定位單元200定位井口監測點坐標和沉降測量桿單元400監測沉降數據，能夠實現高效測量導流井填充物沉降變化情況，并將衛星定位單元200定位的井口監測點坐標和沉降測量桿單元400監測的沉降數據通過數傳單元600上報給上位機800，支持監測人員不去現場探測也能及時高效地監測到導流井填充物沉降數據變化，提高了監測人員的監測效率。
89.以上實施例的各技術特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特征的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的范圍。
90.以上所述實施例僅表達了本技術的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本技術專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本技術構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本技術的保護范圍。因此，本技術的保護范圍應以所附權利要求為準。
