CN104952226A - 一种深基坑变形无线测试方法、测试装置及测试系统 - Google Patents

Abstract

一种深基坑变形无线测试方法、测试装置及测试系统，包括：将多个岩土变形感知传感器随着基坑的开挖进展，由上至下间隔设置在基坑的坑壁上；定期或实时通过多个岩土变形感知传感器测量并输出基坑的坑壁的倾角信息；通过各岩土变形感知传感器的倾角变化信息获得基坑的变形信息，并对超出预设条件的变形进行安全预警。一种深基坑变形测试系统，深基坑变形测试系统包括深基坑变形测试装置，还包括：数据处理终端，其通过无线连接至少一信息采集终端，用以接收信息采集终端的倾角信息，并获得基坑的变形信息，并可进行情况进行安全预警。本发明通过岩土变形感知传感器检测坑壁的倾角信息再进行计算得出坑壁的倾斜或水平变形位移，依靠精确的电子仪器的测量代替了人工测量，实现了方便快捷的高精度深基坑变形检测，并且在需要时还能够保证实时监控，及时预警。

Description

一种深基坑变形无线测试方法、测试装置及测试系统

技术领域

本发明涉及岩土工程，尤其涉及一种深基坑变形无线测试方法、测试装置及测试系统。

背景技术

在很多工业工程、城市建设中，都需要挖设深基坑，以方便建立地基，但是基坑的坑壁容易坍方滑塌，需要对基坑坑壁的变形进行监控。在现有技术中，一般采用经纬仪进行水平位移的观测和采用测斜仪进行深孔位移监测；水平位移观测较常用的方法有视准线法，通过在两端设置基准点，建立一条基准线，直接用钢尺读出每个点的偏移量；但该方法对通视条件要求比较高；其它的还有小角度法，极坐标法等等；深孔位移监测，需要在基坑外侧一定距离进行垂直钻孔，在孔内进行监测，成本较高，也要求有一定的场地条件。但是这些方法都有以下通用的问题，就是需要人工操作，费时费力，精度也难以保证，而且这些测试装置很容易损坏，难以保护，每一次测量都需要提前进行各种准备工作，同时这些方法难以实现实时的监控。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服上述现有技术存在的不足，而提出一种深基坑变形无线测试方法、测试装置及测试系统，以方便快捷的实现高精度的深基坑变形检测，并在需要时实现实时监测。

为解决上述技术问题，本发明提出一种深基坑变形无线测试方法，包括：步骤a，将多个岩土变形感知传感器随着基坑的开挖进展，由上至下间隔设置在基坑的坑壁上；步骤b，定期或实时通过所述多个岩土变形感知传感器测量并输出所述基坑的坑壁的倾角信息；步骤c，通过各所述岩土变形感知传感器的倾角信息获得所述基坑的变形信息。

优选地，在步骤c之后还包括步骤d，步骤d为通过基坑的变形信息获得基坑的坑壁的变形曲线。

优选地，在步骤b之后还包括步骤b1，所述步骤b1为接收所述多个岩土变形感知传感器输出的基坑的坑壁的倾角信息，并汇总输出。

优选地，在步骤c之后还包括步骤e：当变形信息满足预设条件时，发出警报。

本发明还提供一种深基坑变形无线测试装置，其包括：多个岩土变形感知传感器，其由上至下间隔设置在基坑的坑壁上，用以采集所述基坑的坑壁的倾角信息；至少一信息采集终端，所述信息采集终端与所述多个岩土变形感知传感器通过无线连接，用以接收所述岩土变形感知传感器采集的所述基坑的坑壁的倾角信息。

本发明还提供一种深基坑变形测试系统，所述深基坑变形测试系统包括至少一上述的深基坑变形无线测试装置，还包括数据处理终端，其通过无线连接所述至少一信息采集终端，用以接收所述信息采集终端的倾角信息，并获得所述基坑的变形信息。

优选地，岩土变形感知传感器包括：倾角传感芯片，用以产生倾斜数据的模拟信号；信号转换模块，连接所述倾角传感芯片，用以将所述倾角传感芯片的倾斜数据的模拟信号转换成数字信号；处理器，所述处理器连接所述信号转换模块，用以接收处理所述信号转换模块转换成的数字信号，对接收到的所述数字信号进行处理，所述处理器包括处理器本体和时钟单元；数据传输模块，所述数据传输模块连接所述处理器，用以从处理器中接收处理过的数字信号并将所述数字信号传输给外界；电池，所述电池用以给所述倾角传感芯片、信号转换模块、处理器和数据传输模块提供电力；其中，所述处理器包括处理器本体和时钟单元，所述时钟单元由所述电池持续供电，所述时钟单元控制所述电池以设定时间间隔交替开启或关闭对所述倾角传感芯片、信号转换模块、处理器本体和数据传输模块的电力供应。

优选地，深基坑变形测试系统还包括报警器，所述数据处理终端在所述变形信息满足预设条件时，发出警报信号给所述报警器，使其报警。

优选地，坑壁上设有多个固定柱，所述岩土变形感知传感器通过固定柱固定在所述基坑的坑壁上，位于同一基坑中的所述多个固定柱在竖直方向排成至少一条直线。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：本发明通过岩土变形感知传感器检测坑壁的倾角信息再进行计算得出坑壁的变形位移，依靠精确的电子仪器的测量代替了人工测量，同时测试传感器体积小且无需任何线缆工作，安装便捷不易损害，适合野外工作环境，实现了方便快捷的高精度深基坑变形检测，并且在需要时还能够保证实时监控。

附图说明

图1为本发明实施例的深基坑变形测试系统的工作原理图。

图2为本发明实施例的岩土变形感知传感器的结构示意图。

图3为本发明实施例的深基坑变形无线测试方法的流程图。

图4为本发明实施例的变性信息的计算原理图。

附图说明：岩土变形感知传感器1、信息采集终端2、数据处理终端3、基坑4、坑壁41和固定柱42。

具体实施方式

为了进一步说明本发明的原理和结构，现结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明。

请参阅图1和图2，本发明提供了一种深基坑变形测试系统，所述深基坑变形测试系统包括至少一深基坑变形无线测试装置和数据处理终端3，深基坑变形无线测试装置包括多个岩土变形感知传感器1、至少一信息采集终端2和报警器4。

岩土变形感知传感器1，多个岩土变形感知传感器1其由上至下间隔设置在基坑4的坑壁41上，用以采集所述基坑4的坑壁41的倾角信息。在输出数据的过程中，岩土变形感知传感器1可以附带各自的独立编号信息，以方便多个岩土变形感知传感器1之间的区别。在本实施例中，所述岩土变形感知传感器1的设置间距具体根据岩土层的实际状况而定。间距的长短会影响精度，间距越短精度越高，但间距短会导致成本提高，所以可以根据岩土层的情况在容易变形的位置多设置岩土变形感知传感器1，在其它位置少设置。在其它实施例中，根据对精度需要的不同，可以采用不同的间距设置，例如0.5m、3m或5m等等。在本实施例中，所述坑壁41上设有多个固定柱42，所述岩土变形感知传感器1通过固定柱42固定在所述基坑4的坑壁41上，位于同一基坑4中的所述多个固定柱42在竖直方向排成至少一条直线。岩土变形感知传感器1设置在坑壁41上的方式可以有很多种，例如通过螺钉钉入坑壁41或者直接在坑壁4挖坑将岩土变形感知传感器1埋入等等。并且岩土变形感知传感器1的数量可以随着开挖进度而增加，只需要在新挖出的坑壁41上继续安装岩土变形感知传感器1即可。当使用完毕之后还可以将岩土变形感知传感器1拆下重复使用，加上岩土变形感知传感器1的造价低廉，可以相当程度上节约成本。

在本实施例中，岩土变形感知传感器1包括信号转换模块11、处理器12、数据传输模块13、倾角传感芯片14和电池15。

倾角传感芯片14，用以产生倾斜数据的模拟信号。

信号转换模块11，连接所述倾角传感芯片14，用以将所述倾角传感芯片14的倾斜数据的模拟信号转换成数字信号。倾角传感芯片14检测得到的倾斜数据信号为模拟信号，处理器无法识别，所以需要将模拟信号转换成数字信号。在本实施例中，信号转换模块11为16位ADC数模转换器，在其它实施例中，信号转换模块11可以根据需要采用其它位数的数模转换器，例如32位或者24位等等。

处理器12，连接所述信号转换模块11，用以接收处理所述信号转换模块11转换成的数字信号，对接收到的所述数字信号进行处理，所述处理器12包括处理器本体（未图示）和时钟单元（未图示）。处理器12的作用是将转换后的数字信号进行处理以方便数据传输模块13向外界传输。在本实施例中，处理器12使用的是单片机，在其它实施例中，可以根据处理数据的需要或者其它需要采用其它类型的处理器12。所述时钟单元由所述电池15持续供电，所述时钟单元控制所述电池15以设定时间间隔交替开启或关闭对所述倾角传感芯片14、信号转换模块11、处理器本体和数据传输模块13的电力供应。当采用定期检测的方式时，由于岩土变形感知传感器1的工作很多时候是不需要整天不间断进行的，所以通过时钟单元按时启动岩土变形感知传感器1来进行测量、接收指令或者向外界传送数据等操作，等操作完毕之后关闭岩土变形感知传感器1，这样可以有效的减少岩土变形感知传感器1的电力消耗，这样就能通过电池15来满足岩土变形感知传感器1的长时间工作。

数据传输模块13，连接所述处理器12，用以从处理器12中接收处理过的数字信号并将所述数字信号传输给外界。数据传输模块13可以是无线的传输模块也可以是有线的模块，在本实施例中，数据传输模块13采用无线模式将岩土变形感知传感器1的所述基坑4的坑壁41的倾角信息传输给信息采集终端2。

电池15，用以给所述倾角传感芯片14、信号转换模块11、处理器12和数据传输模块13提供电力。其中，所述时钟单元由所述电池15持续供电，所述时钟单元控制所述电池15以设定时间间隔交替开启或关闭对所述倾角传感芯片15、信号转换模块11、处理器本体和数据传输模块13的电力供应。在其它实施例中，需要实时测量时，也可以采用外接电源线的方式供电，以便进行实时测量。

信息采集终端2，与所述多个岩土变形感知传感器1通过无线连接，用以接收所述岩土变形感知传感器1采集的所述基坑4的坑壁41的倾角信息。信息采集终端2的作用是将多个岩土变形感知传感器1采集到的信息进行汇总，操作人员在需要时可以直接通过仪器连接信息采集终端2提取信息再进行计算得出基坑4的水平位移的情况。当设置数据处理终端3时，多个信息采集终端2可以将汇总的基坑4的倾角信息通过有线或者无线的方式传递给数据处理终端3，在数据处理终端3处进行统一的处理和计算。

数据处理终端3，通过无线连接所述至少一信息采集终端2，用以接收所述信息采集终端2的倾角信息，并获得所述基坑4的变形信息。由于数据处理终端3接收了多个信息采集终端2的倾角信息，工作人员可以在数据处理终端3处实时监控多个基坑4的变形信息。

报警器4，数据处理终端3在所述变形信息满足预设条件时，发出警报信号给所述报警器4，使其报警。预设条件可以是基坑4的坑壁的水平位移的量，也可以根据需要采用其它数值。

请参阅图3，本发明还提供了一种深基坑变形无线测试方法，包括：

步骤a：将多个岩土变形感知传感器由上至下间隔设置在基坑的坑壁上。在本实施例中，所述岩土变形感知传感器1等间隔的设置，所述等间隔的间距为1m~2m。

步骤b：定期或实时通过所述多个岩土变形感知传感器测量并采用无线方式输出所述基坑的坑壁的倾角信息。定期还是实时可以根据需要的同步进行切换，只需要相应的针对上文所述的时钟单元进行设定即可。在输出信息时，可以附带岩土变形感知传感器各自独立的编号信息，以方便区别。

步骤b1：接收所述多个岩土变形感知传感器输出的基坑的坑壁的倾角信息，并汇总输出。该步骤的作用是将同一基坑内的多个岩土变形感知传感器采集的数据进行汇总，方便统一处理。在本实施例中，传输方式可以采用有线和无线两种，根据需要操作人员可以自行选择。无线方式可以采用GPRS的方式，这样可以实现远程监控。根据需要的不同也可以不进行步骤b1的中转，而直接将数据发送到数据处理终端3。

步骤c：通过各所述岩土变形感知传感器的倾角信息获得所述基坑的变形信息。请参阅图4，图中为两岩土变形感知传感器1之间的变形示意，a边为坑壁41原来的位置，b边为坑壁41发生变形之后的位置，θ为坑壁41变形之后产生的倾角，由于a边的长度为一开始设置岩土变形感知传感器1设置的间距即图1中的L1、L2或L3等等，所以为已知的数值，θ为岩土变形感知传感器可以测出的数值，因此通过简单的三角函数既可以得到c边的长度即该两岩土变形感知传感器1之间的坑壁41产生的水平位移的距离，在将多个岩土变形感知传感器1之间通过该方式算出的水平位移进行加减即可得到整个坑壁的水平位移。

步骤d：通过基坑的变形信息获得基坑的坑壁的变形曲线。该步骤的目的是为了可以更加直观的了解整个基坑的坑壁的变形状况。根据实际需要也可以不绘制变形曲线，直接根据变形信息来进行判断。

步骤e：当变形信息满足预设条件时，发出警报。在本实施例中，报警可以采用声音报警，光信号报警或者两者结合等方式。

下面以本实施例为例详细说明本发明的工作原理。

当实时监测时，多个岩土变形感知传感器1将坑壁41的倾角信息实时传输给信息采集终端2，多个信息采集终端2再传输给数据处理终端3，数据处理终端3接收数据并进行计算，操作人员只需要在数据处理终端3处即可得知各个基坑4的变形信息。

当定期监测时，岩土变形感知传感器1内的时钟单元控制所述电池15以设定时间间隔交替开启或关闭对所述倾角传感芯片15、信号转换模块11、处理器本体和数据传输模块13的电力供应，开启时检测基坑4的坑壁41的倾角信息，完成之后关闭，后续一样是将倾角信息传递给信息采集终端2。

由于采用无线通讯的数据传输方式，不需要设置线缆更加适合基坑周边的状况。

综上所述，本发明通过岩土变形感知传感器检测坑壁的倾角信息再进行计算得出坑壁的变形位移，依靠精确的电子仪器的测量代替了人工测量，同时测试传感器体积小且无需任何线缆工作，安装便捷不易损害，适合野外工作环境，实现了方便快捷的高精度深基坑变形检测，并且在需要时还能够保证实时监控。

以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，并非限制本发明的保护范围。凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种深基坑变形无线测试方法，其特征在于，包括：

    步骤a，随着基坑的开挖，及时将多个岩土变形感知传感器由上至下间隔设置在基坑的坑壁上；

    步骤b，定期或实时通过所述多个岩土变形感知传感器测量并采用无线方式输出所述基坑的坑壁的倾角信息；

步骤c，通过各所述岩土变形感知传感器的倾角信息获得所述基坑的变形信息。

2.根据权利要求1所述的深基坑变形无线测试方法，其特征在于，在步骤c之后还包括步骤d，步骤d为通过基坑的变形信息获得基坑的坑壁的变形曲线。

3.根据权利要求2所述的深基坑变形无线测试方法，其特征在于，在步骤b之后还包括步骤b1，所述步骤b1为接收所述多个岩土变形感知传感器输出的基坑的坑壁的倾角信息，并汇总输出。

4.根据权利要求1所述的深基坑变形无线测试方法，其特征在于，在步骤c之后还包括步骤e：当变形信息满足预设条件时，发出警报。

5.一种深基坑变形无线测试装置，其特征在于，包括：

多个岩土变形感知传感器，其由上至下间隔设置在基坑的坑壁上，用以采集所述基坑的坑壁的倾角信息；

至少一信息采集终端，所述信息采集终端与所述多个岩土变形感知传感器无线连接，用以接收所述岩土变形感知传感器采集的所述基坑的坑壁的倾角信息。

6.一种深基坑变形无线测试系统，其特征在于，包括至少一如权利要求5中所述的深基坑变形无线测试装置，所述深基坑变形无线测试系统还包括：数据处理终端，其通过无线连接所述至少一信息采集终端，用以接收所述信息采集终端的倾角信息，并获得所述基坑的变形信息。

7.根据权利要求6所述的深基坑变形无线测试系统，其特征在于，所述岩土变形感知传感器包括：

倾角传感芯片，用以产生倾斜数据的模拟信号；

    信号转换模块，连接所述倾角传感芯片，用以将所述倾角传感芯片的倾斜数据的模拟信号转换成数字信号；

    处理器，所述处理器连接所述信号转换模块，用以接收处理所述信号转换模块转换成的数字信号，对接收到的所述数字信号进行处理；

数据传输模块，所述数据传输模块连接所述处理器，用以从处理器中接收处理过的数字信号并将所述数字信号传输给外界；

电池，所述电池用以给所述倾角传感芯片、信号转换模块、处理器和数据传输模块提供电力；

其中，所述处理器包括处理器本体和时钟单元，所述时钟单元由所述电池持续供电，所述时钟单元控制所述电池以设定时间间隔交替开启或关闭对所述倾角传感芯片、信号转换模块、处理器本体和数据传输模块的电力供应。

8.根据权利要求6所述的深基坑变形无线测试系统，其特征在于，所述深基坑变形测试系统还包括报警器，所述数据处理终端在所述变形信息满足预设条件时，发出警报信号给所述报警器，使其报警。

9.根据权利要求6所述的深基坑变形无线测试系统，其特征在于，所述坑壁上设有多个固定柱，所述岩土变形感知传感器通过所述固定柱固定在所述基坑的坑壁上，位于同一基坑中的多个固定柱在竖直方向排成至少一条直线。