地下工程和深基坑無人值守實(shí)時監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)及其工作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及建設(shè)工程領(lǐng)域，尤其是地下工程和深基坑無人值守實(shí)時監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)及其工作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]地下工程是指深入地面以下為開發(fā)利用地下空間資源所建造的地下土木工程，包括地下房屋和地下構(gòu)筑物，地下鐵道，公路隧道、水下隧道、地下共同溝和過街地下通道等。我國地鐵建設(shè)事業(yè)和深基坑工程發(fā)展非常迅速，地下結(jié)構(gòu)和深基坑工程具有較強(qiáng)的時效性，監(jiān)測工作必須做到及時、準(zhǔn)確的反映工程的真實(shí)情況，但我國現(xiàn)有基坑監(jiān)測技術(shù)基本停留在人工監(jiān)測方法為主，與工程實(shí)際要求存在一定差距，主要問題是監(jiān)測結(jié)果滯后、數(shù)據(jù)可靠度和利用率低、真實(shí)性差以及保存和經(jīng)驗(yàn)積累效果差，嚴(yán)重制約了監(jiān)測工作的發(fā)展。
[0003]CN103835764A的發(fā)明專利公開了地下工程和深基坑安全監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、監(jiān)控主機(jī)和短信發(fā)送模塊，所述監(jiān)控主機(jī)包括數(shù)字信號處理模塊和異常信號處理模塊，所述數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)的輸出端依次通過數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和數(shù)字信號處理模塊連接至短信發(fā)送模塊的輸入端，所述數(shù)字信號處理模塊與異常信號處理模塊連接，不僅保證數(shù)據(jù)分析的精確性和實(shí)時性，同時通過專用的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)保證數(shù)據(jù)的有效性。但是其信號傳遞采用的是有線連接方式，安裝和使用很不方便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對上述存在的問題，提供一種地下工程和深基坑安全監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，通過遠(yuǎn)程操作平臺無線發(fā)送指令，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測數(shù)據(jù)的無人值守采集，通過無線控制保證了數(shù)據(jù)的實(shí)時性和真實(shí)性。
[0005]本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，采取以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
[0006]地下工程和深基坑無人值守實(shí)時監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)，包括現(xiàn)場傳感器、數(shù)據(jù)無線采集及傳輸系統(tǒng)、工程管理平臺、數(shù)據(jù)接收和分析預(yù)警平臺，所述現(xiàn)場傳感器與數(shù)據(jù)無線采集及傳輸系統(tǒng)連接，所述工程管理平臺、數(shù)據(jù)接收和分析預(yù)警平臺分別與數(shù)據(jù)無線采集及傳輸系統(tǒng)無線通信連接。
[0007]優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)無線采集及傳輸系統(tǒng)由用于采集傳感器數(shù)據(jù)的采集模塊、微控制單元(MCU)和數(shù)據(jù)傳輸單元(DTU)組成，所述采集模塊和MCU無線通信連接，所述MCU和DTU有線電路連接。
[0008]優(yōu)選地，所述現(xiàn)場傳感器包括用于監(jiān)測現(xiàn)場水位的滲壓計、用于監(jiān)測現(xiàn)場支撐軸力的混凝土應(yīng)變計和表面計、用于監(jiān)測現(xiàn)場內(nèi)部深層水平位移的連接有傳感器的固定式測斜儀、用于監(jiān)測現(xiàn)場表面位移和沉降及隧道三向變形的全站儀測量機(jī)器人系統(tǒng)，所述滲壓計、混凝土應(yīng)變計、固定式測斜儀的傳感器分別與采集模塊有線電路連接，所述全站儀測量機(jī)器人系統(tǒng)與DTU有線電路連接；所述隧道一般為地鐵隧道。
[0009]優(yōu)選地，所述工程管理平臺為軟件平臺，包括工程錄入、工程屬性信息填寫、工程地圖位置分布、監(jiān)測項目、監(jiān)測元器件配置界面。
[0010]優(yōu)選地，所述無線通信連接所用的網(wǎng)絡(luò)為GPRS/3G公共網(wǎng)絡(luò)。
[0011]優(yōu)選地，所述深基坑設(shè)有水位孔、混凝土支撐、鋼支撐和測斜孔，所述滲壓計埋設(shè)于水位孔處，所述混凝土應(yīng)變計埋設(shè)于混凝土支撐中，所述表面計設(shè)于鋼支撐表面，所述固定式測斜儀設(shè)置于測斜孔中，所述固定式測斜儀的傳感器間距可人工根據(jù)現(xiàn)場需要設(shè)定，優(yōu)選I _3m。
[0012]優(yōu)選地，所述深基坑還包括布設(shè)于斷面的棱鏡監(jiān)測點(diǎn)，所述全站儀測量機(jī)器人系統(tǒng)包括監(jiān)測點(diǎn)棱鏡、固定棱鏡控制點(diǎn)和全站儀機(jī)器人，所述監(jiān)測點(diǎn)棱鏡埋設(shè)于監(jiān)測點(diǎn)處，所述全站儀機(jī)器人架設(shè)于深基坑周邊。
[0013]優(yōu)選地，所述布設(shè)或埋設(shè)于變形區(qū)域外的固定棱鏡控制點(diǎn)分別為3-4個。
[0014]優(yōu)選地，所述采集模塊為低功耗采集模塊，所述低功耗采集模塊的耗能量為維護(hù)正常頻率監(jiān)測6個月消耗市場上的5號電池3節(jié)。
[0015]工程管理平臺建立工程信息，配置具體工地的監(jiān)測項目，現(xiàn)場傳感器和無線采集及傳輸系統(tǒng)安裝于建設(shè)工地現(xiàn)場，工程管理平臺通過公共網(wǎng)絡(luò)下發(fā)作業(yè)指令給現(xiàn)場采集端進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，采集到的數(shù)據(jù)通過公共網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時發(fā)送回數(shù)據(jù)接收和分析預(yù)警平臺，在預(yù)警平臺中，對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和預(yù)警處理。本發(fā)明專利不僅實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測數(shù)據(jù)的無人值守采集，還通過無線控制保證了數(shù)據(jù)的實(shí)時性和真實(shí)性。
[0016]本發(fā)明的，相對于現(xiàn)有技術(shù)還具有如下有益效果:
[0017](I)本發(fā)明系統(tǒng)無線采集及傳輸系統(tǒng)的低功耗采集模塊與現(xiàn)場傳感器無線連接，傳輸系統(tǒng)無線將數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)接收和分析預(yù)警平臺，安裝使用方便。
[0018](2)工程管理平臺為多功能工程管理平臺，具體功能包括:
[0019](A)可以建立不同的工程信息，從而實(shí)現(xiàn)多工程管理，例如:按行政區(qū)域管轄級別設(shè)置的工地管理功能；
[0020](B)支持GIS平臺的地圖瀏覽查看；
[0021](C)具有傳感器配置模塊，通過適當(dāng)配置，實(shí)現(xiàn)對具體工程現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)的分類管理；
[0022](D)具有分發(fā)指令，遠(yuǎn)程控制現(xiàn)場采集終端的作用。
[0023](3)本系統(tǒng)軟件能同時進(jìn)行水位、支撐軸力、內(nèi)部水平位移、現(xiàn)場表面水平位移和沉降及隧道三向變形的自動化監(jiān)測。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)描述。
[0026]地下工程和深基坑無人值守實(shí)時監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)，由現(xiàn)場傳感器、數(shù)據(jù)無線采集及傳輸系統(tǒng)、工程管理平臺、數(shù)據(jù)接收和分析預(yù)警平臺四部分組成。所述現(xiàn)場傳感器主要包括滲壓計、混凝土應(yīng)變計、固定式測斜儀和表面計、全站儀測量機(jī)器人系統(tǒng)等硬件傳感器，分別用于監(jiān)測現(xiàn)場水位、支撐軸力、內(nèi)部深層水平位移、表面位移和沉降及地鐵隧道三向變形。所述數(shù)據(jù)無線采集及傳輸系統(tǒng)包含三部分硬件即低功耗采集模塊、MCU和DTU。具體為:一、現(xiàn)場采集端
[0027](I)水位:現(xiàn)場水位孔埋設(shè)滲壓計，在水位孔附近，設(shè)有與低功耗采集模塊連接的滲壓計，低功耗采集模塊可以按照指令采集滲壓計數(shù)據(jù)并無線將此數(shù)據(jù)發(fā)送至MCU。
[0028](2)支撐軸力:混凝土支撐中埋設(shè)混凝土應(yīng)變計，鋼支撐表面安裝表面計，所述混凝土應(yīng)變計和表面計與低功耗采集模塊連接，低功耗采集模塊可以按照指令采集混凝土應(yīng)變計和表面計數(shù)據(jù)并無線將此數(shù)據(jù)發(fā)送至MCU?；炷翍?yīng)變計和表面計分別用于監(jiān)測混凝土和鋼支撐的支撐軸力。
[0029](3)內(nèi)部水平位移及測斜:將固定式測斜儀按照預(yù)先設(shè)計好的連接方式，放入測斜孔中，固定式測斜儀上連接有傳感器，傳感器間距控制在l-3m，傳感器管口外將電纜線與低功耗采集模塊連接，低功耗采集模塊可以按照指令采集滲壓計數(shù)據(jù)并無線將此數(shù)據(jù)發(fā)送至 MCU0
[0030](I)⑵(3)中所說的低功耗采集模塊耗能很少，選用市場上的5號電池3節(jié)，可以維護(hù)正常頻率監(jiān)測6個月，維護(hù)十分方便。市場上的5號電池可以選擇555電池或者南孚電池。
[0031](4)水平位移和豎向位移(現(xiàn)場表面位移及沉降):現(xiàn)場制作有觀測墩，并制作保護(hù)措施，監(jiān)測點(diǎn)位置埋設(shè)監(jiān)測點(diǎn)棱鏡，變形區(qū)域外埋設(shè)3-4個固定棱鏡控制點(diǎn)，全站儀機(jī)器人可以按照指令自動進(jìn)行監(jiān)測點(diǎn)數(shù)據(jù)采集。
[0032](5)地鐵隧道三向變形:地鐵隧道按照斷面布設(shè)棱鏡監(jiān)測點(diǎn)，全站儀機(jī)器人架設(shè)于一側(cè)洞壁，地鐵變形區(qū)域外布設(shè)3-4個固定棱鏡控制點(diǎn)，全站儀機(jī)器人可以按照指令自動進(jìn)行地鐵隧道監(jiān)測點(diǎn)數(shù)據(jù)自動化監(jiān)測。
[0033]二、傳輸系統(tǒng)
[0034]水位數(shù)據(jù)、支撐軸力數(shù)據(jù)和測斜(內(nèi)部水平位移)數(shù)據(jù)通過低功耗采集模塊發(fā)送至MCU，MCU收集數(shù)據(jù)后通過DTU將數(shù)據(jù)用GPRS/3G公共網(wǎng)絡(luò)無線發(fā)送至遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)接收平臺。反向，工程管理平臺的指令可以通過GPRS/3G公共網(wǎng)絡(luò)無線下達(dá)給DTU，再轉(zhuǎn)達(dá)至MCU，MCU在