为监测高层建筑物的倾斜变化，可以在高层建筑物的顶上或表面安装倾斜传感器，用倾斜传感器实时监测其变化量，当变化量超过人们设定的阈值，监测系统将发出越限报警，提示人们避险或干预处理。 葛南实业
方案介绍
1 概述
当前高层建筑越建越高，而城市土地日趋紧张，人们不得以只能向地下求空间求发展。上海是中国最大的城市也高层建筑和地下建筑最密集的城市，当地下建筑大量扩张的同时，也必须时刻关注地上高层建筑的安全。
因地下建筑扩张而影响地上高层建筑物安全的主要物理量有：倾斜、沉降、应力及应变，本方案主要以监测高层建筑物的倾斜变化量为对象而制定。
2 监测对象
因地下掘进使原坚实地基形成空腔，这将使地上建筑物因地基支撑结构应力的变化而失稳，其表现为-倾斜，如果地基支撑结构应力的破坏超过临界其表现为-沉降。
为监测高层建筑物的倾斜变化，可以在高层建筑物的顶上或表面安装倾斜传感器，用倾斜传感器实时监测其变化量，当变化量超过人们设定的阈值，监测系统将发出越限报警，提示人们避险或干预处理。
3 设备组成
无线倾斜监测系统由：双方向ELT-10型倾斜仪、GDA1901型数据采集模块、H7210DTU数据通讯模块、40W太阳能板及20AH不间断电源组成。
3.1 ELT-10型倾斜仪
3.1.1用途
ELT-10型倾斜仪适用于长期测量混凝土大坝、面板坝、土石坝等水工建筑物的倾斜变化量，同样适用于工民用建筑、道路、桥梁、隧道、路基、土建基坑等的倾斜测量，并可方便实现倾斜测量的自动化。倾斜仪为全不锈钢结，坚固耐用，附有调节和固定支架方便安装。倾斜仪具有智能识别功能
3.1.2规格及主要技术参数
| 规格型号 | ELT-15X |
| 测量范围： | ±15° |
| 灵敏度： | ≤9" |
| 测量精度： | ±0.1%F.S |
| 输出信号： | RS485 |
| 仪器外径： | 32mm |
| 仪器高度： | 140mm |
| 耐水压： | ≥1MPa |
| 绝缘电阻： | ≥50MΩ |
| 存储温度： | -30℃～+70℃ |
3.1.3结构及工作原理
3.1.3.1结构
ELT-10型倾斜仪由倾斜传感器、安装支架、信号传输电缆等组成。
3.1.3.2工作原理
结构物产生的倾斜变形，通过安装支架传递给倾斜传感器。传感器内装有电解液和导电触点，当传感器发生倾斜变化时，电解液的液面始终处于水平，但液面相对触点的部位发生了改变，也同时引起了输出电量的改变。倾斜仪随结构物的倾斜变形量与输出的电量呈对应关系，以此可测出被测结构物的倾斜角度，同时它的测量值可显示出以零点为基准值的倾斜角变化的正负方向。
倾斜仪可布设为一个测量单元独立工作，亦可多支连点布设测出被测结构物的各段倾斜量，以此将结构物的变形曲线描述出来。若在被测物上装成二维方向，可测量结构物的二维变形。倾斜仪可以回收重复使用，并且可方便实现倾斜测量的自动化。
3.1.3计算方法
当被测结构物体发生倾斜变形时，其倾斜角度θ与输出的电量读数F可用如下计算公式：
θ=a + b×F + c×F2 + d×F3
式中：θ—被测结构物的倾斜角度，单位为°；
F —倾斜仪的实时电量测量值，单位为F；
a﹑b﹑c﹑d—倾斜仪的标定系数；
3.2 GDA1901型数据采集模块
3.2.1用途
GDA1901型电压采集模块适用于采集各类标准电压电流信号，其测量精度高、抗干扰能力强，采集信号可电缆传输，信号传输方式为485；采集信号亦可采用无线移动(GPRS)或无线射频(ZigBee)方式进行传输。电压采集模块将测量和传输功能集成在一个模块里，体积小巧移动方便，传输距离无限，可实现单点和群点的任意组合。电压采集模块省去了信号传输电缆和自动测量单元，测量数据直接传输给计算机，使系统组网简便快捷经济。
| 规格型号 | GDA1902(4) |
| 采集模块尺寸： | 15cm×10cm×5cm |
| 测量通道数： | 4 |
| 电流测量范围： | 4mA～20mA |
| 电流灵敏度： | ±0.01mA |
| 电压测量范围： | -10V～+10V |
| 电压灵敏度： | ±0.1 mV |
| 数据存贮： | 4000条 |
| 通讯方式： | GPRS/433/Zigbee |
| 电池通讯次数： | 14AH/2300次 |
| 储存温度： | -30℃～+70℃ |
3.3数据通讯模块
数据通讯模块采用的是宏电H7210DTU无线GPRS通讯模块，该模块可靠性好，故障率低，寻址快，主动上线，功耗低。
3.3.1运行参数规格说明见下表：
| 参数名 | 参数规格 | 说明 | 配置示例 |
| DTU标识 | 可见字符，长度不大于32 | DTU的身份识别码 | 13912345678 |
| DTU标识长度 | 正整数，1~32 | DTU标识的有效长度 | 11 |
| 启用MODEM模式 | 从列表框中选 | EN(启用)，DIS(禁用) | DIS(禁用) |
| 启用调试信息输出 | 从列表框中选 | EN(启用)，DIS(禁用) | EN(启用) |
| IP通道上线方式 | 从列表框中选 | AUTO(自动上线)， WAKE(唤醒上线) | AUTO(自动上线) |
| DSC连接类型 | 从列表框中选 | UDP，TCP，SMS | UDP |
| IP通道唤醒方式 | 从列表框中选 | 唤醒上线的方式，有 | SMS+CALL |
| CALL，DATA，SMS， 上述三种方式可以组合，如：“SMS+CALL” |
3.4太阳能板及不间断电源
由于高层建筑物电源线牵扯困难，本方案系统的供电采用40W太阳能电池板供电，20AH免维护铅酸电池供电，电量蓄能量可连续5个阴雨天。
4通信
监测系统所采用的通信方式有有线和无线两大类，其中有线方式有现场总线（RS-485）、光纤，无线方式有无线短波（数传电台、无线网桥）与移动GPRS通信等。
无线系统机构为现场的MCU配备一个无线传输电台或GPRS通信模块、无线网桥，MCU和监控主站上位机之间通过无线方式传递数据，结构优点是设备在现场布置灵活，施工周期短。
现场总线结构是现场敷设电缆方便的大坝系统。这种系统结构式按现场地理位置和监测点分布敷设电缆，将现场的MCU与监控主站上位机连接，优点是结构简单，数据通信的可靠性好，维护方便，缺点是敷设电缆的距离不宜太远，否则信号在远距离的传输过程中可能会衰减的比较严重，最好是在1000m以内。
4.1 有线通信
4.1.1 RS-485通信
RS-485通信电缆为双绞线屏蔽电缆，当传输速率为9600bps时传输距离可达到1200m，RS-485总线的最大优点是可节约连接导线、维护和安装费用。同时RS-485现场总线能够传送多个过程变量 RS-485支持半双工或全双工模式，支持多点数据通信。网络拓扑一般采用终端匹配的总线型结构不支持环形或星形网络，最好采用一条总线将各个节点串接起来。
4.1.2光纤通信
通信容量大、传输距离远;光纤的损耗极低，在光波长为1.55μm附近，石英光纤损耗可低于0.2dB/km，这比目前任何传输媒质的损耗都低。因此，无中继传输距离可达几十、甚至上百公里。信号串扰小、保密性能好;抗电磁干扰、传输质量佳,电通信不能解决各种电磁干扰问题，唯有光纤通信不受各种电磁干扰。光纤尺寸小、重量轻,便于敷设和运输;材料来源丰富,环境保护好，有利于节约有色金属铜。光缆适应性强,寿命长。
缺点:质地脆，机械强度差。造价成本大，施工量大，光纤的切断和接续需要一定的工具、设备和技术。分路、耦合不灵活。光纤光缆的弯曲半径不能过小（>20cm），有供电困难问题。
4.2无线通信
4.2.1 GPRS通信
GPRS通信网络的优点之一就是支持GPRS终端设备永久在线，因此典型的GPRS DTU在设计上都支持永久在线功能，这就要求DTU包含了上电自动拨号、采用心跳包保持永久在线（当长时间没有数据通信时，移动网关将断开DTU与监测站的连接，心跳包就是DTU与数据中心在连接被断开之前发送一个小数据包，以保持连接不被断开）、支持断线自动重连、自动重拨号等特点。
同时GPRS通信可实现远距离实时监测。减少施工成本及工作量。
4.2.2 电台通信
与拉专线相比，数传电台安装较方便。而且通信距离相对较远，最远可达几十公里，网络延迟少，实时性较高，特别适合于需要及时进行远程控制的地方。
虽然数传电台和拉专线相比有较大的优势，但也有明显不足。数传电台的通信距离由其发射功率决定，因此对于通信范围要达几十公里的数传电台而言，其瞬间发射功率可达十几到几十瓦，这就对终端系统的电源提出了较高要求。从安装上讲，为了减少建筑、树木等对无线信号的影响，在终端的安装处往往需要架设十几米的发射天线,如此高的天线，对防雷击也提出了较高要求。
此外，数传电台的传输距离受环境的影响较大，山区与平原通信距离有着明显的差距。其平均通信距离往往达不到其设计最大值，对于较远的监控点往往需要架设中继站。
4.2.3网桥通信
无线网桥传输采用2.4G无线技术，将采集的数据通过网络方式发送到接收端，然后通过串口服务器接入计算机。网桥的性能比较可靠，相对于传统的485通讯方式，它有着不可比拟的优势。而且网桥可以传输大量的数据，同时接入网络，只要在同一网内就可以查看控制自动测量单元，更加简洁方便。
无线网桥传输距离受环境影响，而且天线为定向天线，有一定的角度。当主站与从站中间有较大阻挡物，直接会影响到通讯距离。
5 与本方案相同的工程实例：
上图2008年无线监测深圳地铁5,6号沿线22座高层建筑物的倾斜变化量。
上图2009年无线监测温州72层国际世贸大厦的倾斜变化量。