一种用于基坑工程的水平位移监测系统和方法与流程

1.本发明属于施工监测技术领域，具体而言，涉及一种用于基坑工程的水平位移监测系统和方法。


背景技术：

2.随着我国城市人口密度的不断增加和城市建设的发展，合理地开发与利用地下空间是城市可持续发展的要求。我国各大城市都在兴建或准备兴建地下工程，这就可能涉及基坑工程。在基坑围护结构和土体加固施工期间，由于土体应力平衡受到破坏，会对周边的道路、管线及建筑物产生一定的消极影响，因此必须周期性地对周边的道路、管线及建筑物进行监测，及时发现隐患，并根据监测结果对应地及时调整施工方案，确保道路、管线及建筑物的安全和正常使用。
3.在基坑施工过程中，由于地质条件、荷载情况、材料性质、施工工况和外界其它复杂因素的综合影响，加之理论预测值尚不能准确、全面、充分地反映工程的各种变化，所以，在理论指导下，有计划地进行现场工程监测十分必要，但若采用人工操作仪器的监测方式，工程量大，步骤繁琐，且存在监测数据采集误差，无法及时有效的进行异常报警。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供了一种用于基坑工程的水平位移监测系统和方法，目的在于解决传统方式采用人工监测精度和效率低下，无法及时发出报警信号的问题。
5.鉴于上述问题，本发明提出的技术方案是：
6.本发明提供一种用于基坑工程的水平位移监测系统，包括监测模块、数据处理模块、管理模块和报警模块，所述监测模块、所述管理模块和所述报警模块均与所述数据处理模块通信连接；
7.其中，所述监测模块用于收集基坑监测点的初始值和位移变化值，所述监测模块包括采集单元、定位单元、编码单元和设置单元；
8.所述数据处理模块用于接收和分析所述监测模块收集的监测点数据信息，并发出对应的报警信号至所述报警模块，所述数据处理模块包括数据分析单元、位移研判单元和数据储存单元；
9.所述管理模块用于监测信息的查阅显示和汇总整理，所述管理模块包括显示单元、查询单元和报告生成单元；
10.所述报警模块根据所述数据处理模块发出的报警信号进行报警动作，所述报警模块包括现场报警单元和远程报警单元。
11.作为本发明的一种优选技术方案，所述采集单元采用应变传感器，所述应变传感器等距设置于所述基坑监测点内测斜管的外壁上，用于采集所述基坑监测点不同深度的位移值，所述定位单元采用定位仪，所述定位仪设置于测斜管的顶部，所述定位单元用于定位每组所述采集单元的位置坐标，所述编码单元用于将每组所述采集单元与定位单元形成的
位置坐标以及对应的所述基坑监测点编号形成独立的编码，方便快速识别，所述设置单元用于根据用户指令设置所述采集单元的工作频率、工作时长、位移报警等级和安全阙值。
12.作为本发明的一种优选技术方案，所述设置单元设置的位移报警等级至少设置有三级，一级报警为本次位移量超过累计位移量的平均值，二级报警为累计位移量超过安全阙值，三级报警为相邻的三组所述基坑监测点的累计位移量均超过安全阙值。
13.作为本发明的一种优选技术方案，所述数据分析单元用于将所述采集单元的数据与所述基坑监测点对应，并取不同深度位移值的平均值作为对应所述基坑监测点的本次位移值，所述位移研判单元用于将所述数据分析单元得到的本次位移值与所述设置单元设置的位移报警等级对比得到不同的报警信号，所述数据储存单元用于采集数据及报警信息的汇总统计。
14.作为本发明的一种优选技术方案，所述显示单元用于将所述基坑监测点的位移数据和报警信息转换为图像信息显示，所述显示单元采用led屏或液晶屏，所述查询单元用于查询历史数据，所述报告生成单元用于将单位时间内所有的数据和报警信息转换为曲线图表的监测报告。
15.作为本发明的一种优选技术方案，所述现场报警单元包括声光报警器，所述声光报警器设置有至少三种工作模式，且与所述设置单元设置的位移报警等级相对应，所述报警模块根据所述位移研判单元发出的不同报警信号控制声光报警器以对应的工作模式启动运行，所述声光报警器的输入端还连接有供电单元，所述供电单元采用太阳能组件，所述远程报警单元连接有无线通讯单元，所述无线通讯单元与管理终端通信连接，用于将不同等级的报警信号发送至管理终端上。
16.另一方面，本发明提供一种用于基坑工程的水平位移监测方法，包括以下步骤：
17.s1，监测模块安装，沿基坑周围等间距设立基坑监测点，每个基坑监测点安装一组测斜管，将应变传感器等距固定在测斜管管壁上，定位仪安装在测斜管顶部，并将应变传感器和定位仪与数据处理模块连接，利用编码单元将各组应变传感器和定位仪与基坑监测点编号匹配形成独立编码，然后通过设置单元设置采集单元的工作频率、工作时长、位移报警等级和安全阙值；
18.s2，数据采集分析，采集单元根据设置的工作频率和工作时长定期采集基坑监测点不同深度的水平位移数据，并传输至数据分析单元取平均值为本次位移值，位移研判单元将本次位移值与设置的位移报警等级比对匹配，输出相对应的报警信号，同时将本次位移值数据和报警信息上传至数据储存单元统计汇总存档，也传输至显示单元投放显示；
19.s3，报警信号发出，报警模块接收数据处理模块输出报警信号，现场报警单元控制声光报警器根据不同等级的报警信号启动对应的工作模式，提示现场人员增加防护措施或撤离避让，远程报警单元通过无线通讯单元将报警信息发送至管理终端。
20.相对于现有技术，本发明的有益效果是：
21.(1)该系统采用传感器自动监测替代人工操作仪器的监测方式，节省了大量人力成本，根据设定的工作频率和工作时长自动采集数据，监测精度高，反应速度快；
22.(2)通过将采集数据分析研判，形成不同等级的报警信号，方便管理人员识别监测结果，并以多种方式提示现场作业人员和远程管理人员，方便及时采取相应的抢修和防护措施，保证基坑施工的安全；
23.(3)对整个基坑防护结构的水平位移进行全结构的监测，清晰直观地了解基坑总体位移趋势，为施工计划、进度调整提供依据。
24.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
25.图1是本发明所公开的一种用于基坑工程的水平位移监测系统的结构框图；
26.图2是本发明所公开的一种用于基坑工程的水平位移监测方法的流程示意图；
27.附图标记说明：100-监测模块；101-采集单元；1011-应变传感器；102-定位单元；1021-定位仪；103-编码单元；104-设置单元；200-数据处理模块；201-数据分析单元；202-位移研判单元；203-数据储存单元；300-管理模块；301-显示单元；302-查询单元；303-报告生成单元；400-报警模块；401-现场报警单元；4011-声光报警器；4012-供电单元；402-远程报警单元；4021-无线通讯单元。
具体实施方式
28.为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
29.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
30.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
31.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
32.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
33.实施例一
34.参照附图1所示，本发明提供一种技术方案：一种用于基坑工程的水平位移监测系统，包括监测模块100、数据处理模块200、管理模块300和报警模块400，监测模块100、管理
模块300和报警模块400均与数据处理模块200通信连接；
35.其中，监测模块100用于收集基坑监测点的初始值和位移变化值，监测模块100包括采集单元101、定位单元102、编码单元103和设置单元104，采集单元101采用应变传感器1011，应变传感器1011等距设置于基坑监测点内测斜管的外壁上，用于采集基坑监测点不同深度的位移值，应变传感器1011将测斜管的微小形变转换为电阻值的变化，从而采集到各基坑监测点不同深度的水平位移数据，定位单元102采用定位仪1021，定位仪1021设置于测斜管的顶部，定位单元102用于定位每组采集单元101的位置坐标，定位仪1021采集gprs坐标，编码单元103用于将每组采集单元101与定位单元102形成的位置坐标以及对应的基坑监测点编号形成独立的编码，方便快速识别，当存在采集数据异常时，可快速标定对应的基坑监测点，为抢修和防护节省时间，设置单元104用于根据用户指令设置采集单元101的工作频率、工作时长、位移报警等级和安全阙值，为后续数据的分析研判提供依据；
36.数据处理模块200用于接收和分析监测模块100收集的监测点数据信息，并发出对应的报警信号至报警模块400，数据处理模块200包括数据分析单元201、位移研判单元202和数据储存单元203，数据分析单元201用于将采集单元101的数据与基坑监测点对应，并取不同深度位移值的平均值作为对应基坑监测点的本次位移值，取平均值可保证采集数据的有效性，也简化了位移研判单元202的分析过程，在保证研判结果准确性的同时提高分析效率，位移研判单元202用于将数据分析单元201得到的本次位移值与设置单元104设置的位移报警等级对比得到不同的报警信号，根据研判结果位移量的大小输出信号，方便管理人员识别检测结果，数据储存单元203用于采集数据及报警信息的汇总统计，为数据的调取查阅提供方便，也记录了整个基坑结构在施工过程中的变化，为工程施工提供经验数据；
37.管理模块300用于监测信息的查阅显示和汇总整理，管理模块300包括显示单元301、查询单元302和报告生成单元303，显示单元301用于将基坑监测点的位移数据和报警信息转换为图像信息显示，显示单元301采用led屏或液晶屏，方便人员了解施工环境，查询单元302用于查询历史数据，报告生成单元303用于将单位时间内所有的数据和报警信息转换为曲线图表的监测报告，生成的报告直观清晰地表示处基坑结构的水平位移变化情况，为施工计划、进度调整提供依据；
38.报警模块400根据数据处理模块200发出的报警信号进行报警动作，报警模块400包括现场报警单元401和远程报警单元402，现场报警单元401包括声光报警器4011，声光报警器4011设置有至少三种工作模式，且与设置单元104设置的位移报警等级相对应，报警模块400根据位移研判单元202发出的不同报警信号控制声光报警器4011以对应的工作模式启动运行，声光报警器4011根据不同的报警信号发出不同的音乐和光源，使人员能接收到报警信号，并了解当前情况，声光报警器4011的输入端还连接有供电单元4012，供电单元4012采用太阳能组件，太阳能组件将太阳光转换为电能为声光报警器4011的工作提供电源，远程报警单元402连接有无线通讯单元4021，无线通讯单元4021与管理终端通信连接，用于将不同等级的报警信号发送至管理终端上，方便项目管理人员远程管理施工现场的异常突发情况。
39.本发明实施例还通过以下技术方案进行实现。
40.在本发明的实施例中，设置单元104设置的位移报警等级至少设置有三级，一级报警为本次位移量超过累计位移量的平均值，二级报警为累计位移量超过安全阙值，三级报
警为相邻的三组基坑监测点的累计位移量均超过安全阙值，通过水平位移量的大小和范围判断不同等级的位移报警，及时识别水平位移事故的趋势并报警提示。
41.实施例二
42.参照附图2所示，一种用于基坑工程的水平位移监测方法，包括以下步骤：
43.s1，监测模块安装，沿基坑周围等间距设立基坑监测点，每个基坑监测点安装一组测斜管，将应变传感器1011等距固定在测斜管管壁上，定位仪1021安装在测斜管顶部，并将应变传感器1011和定位仪1021与数据处理模块200连接，利用编码单元103将各组应变传感器1011和定位仪1021与基坑监测点编号匹配形成独立编码，然后通过设置单元104设置采集单元101的工作频率、工作时长、位移报警等级和安全阙值；
44.s2，数据采集分析，采集单元101根据设置的工作频率和工作时长定期采集基坑监测点不同深度的水平位移数据，并传输至数据分析单元201取平均值为本次位移值，位移研判单元202将本次位移值与设置的位移报警等级比对匹配，输出相对应的报警信号，同时将本次位移值数据和报警信息上传至数据储存单元203统计汇总存档，也传输至显示单元301投放显示；
45.s3，报警信号发出，报警模块400接收数据处理模块200输出报警信号，现场报警单元401控制声光报警器4011根据不同等级的报警信号启动对应的工作模式，提示现场人员增加防护措施或撤离避让，远程报警单元402通过无线通讯单元4021将报警信息发送至管理终端。
46.本实施例公开的一种用于基坑工程的水平位移监测方法，通过安装监测传感器自动监测基坑周围水平位移量，并比对设置区间输出不同等级的报警信号，以多种方式提示现场作业人员和远程管理人员，方便及时采取相应的抢修和防护措施，保证基坑施工的安全。
47.需要说明的是，应变传感器1011、定位仪1021和声光报警器4011的具体型号规格需根据该装置的实际规格等进行选型确定，具体选型计算方法采用本领域现有技术，故不再详细赘述。
48.需要说明的是，应变传感器1011、定位仪1021和声光报警器4011的供电及其原理对本领域技术人员来说是清楚的，在此不予详细说明。
49.应该明白，公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好，应该理解，过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情况下得到重新安排。所附的方法权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素，并且不是要限于所述的特定顺序或层次。
50.在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。
51.本领域技术人员还应当理解，结合本文的实施例描述的各种说明性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或其组合。为了清楚地说明硬件和软件之间的可交换性，上面对各种说明性的部件、框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行
了一般地描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束条件。熟练的技术人员可以针对每个特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本公开的保护范围。
52.结合本文的实施例所描述的方法或者算法的步骤可直接体现为硬件、由处理器执行的软件模块或其组合。软件模块可以位于ram存储器、闪存、rom存储器、eprom存储器、eeprom存储器、寄存器、硬盘、移动磁盘、cd-rom或者本领域熟知的任何其它形式的存储介质中。一种示例性的存储介质连接至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息。当然，存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于asic中。该asic可以位于用户终端中。当然，处理器和存储介质也可以作为分立组件存在于用户终端中。
53.对于软件实现，本技术中描述的技术可用执行本技术所述功能的模块(例如，过程、函数等)来实现。这些软件代码可以存储在存储器单元并由处理器执行。存储器单元可以实现在处理器内，也可以实现在处理器外，在后一种情况下，它经由各种手段以通信方式耦合到处理器，这些都是本领域中所公知的。
54.上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。