CN105374165B - 公路边坡支护工程安防系统 - Google Patents

公路边坡支护工程安防系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种公路边坡支护工程安防系统，属于工程安全防护技术领域。本发明的公路边坡支护工程安防系统包括主控部分和信号采集部分；所述主控部分包括总控制模块、声光报警模块、无线通讯接收模块、振动波形数据库、振动波形分析模块、振动横波形判断模块、振动纵波形判断模块、振动面波形判断模块、波幅及时间记录模块、主电源模块；所述信号采集部分包括子控制模块、无线通讯发射模块、三轴加速度传感模块、加速度传感放置状态模块、从电源模块；本发明与现有技术相比具有结构简单、性能稳定、控制方便等特点。

Description

公路边坡支护工程安防系统
本专利是申请日为2014年4月27日、申请号为2014101790356、名称为“公路边坡支护工程安防系统”专利的分案申请。
技术领域
本发明属于工程安全防护技术领域，更具体的说，属于一种对边坡支护工程的稳定进行安防预警的系统。
背景技术
现有技术中为了防止公路边坡发生崩塌、一般直接在坡面修筑护坡工程进行加固，这比削坡节省投工并且速度快。常见的护坡工程主要包括干砌片石和混凝土砌块护坡、浆砌片石和混凝土护坡、格状框条护坡、喷浆和混凝土护坡、铺固护坡等，现有技术的边坡支护工程中通常喷涂有混凝土层，边坡支护工程在风化作用下公路边坡支护工程会逐渐脆弱、并进而脱落造成边坡支护工程塌方事故，如何有效地预防边坡支护工程脱落造成塌方事故、以减少公路过往车辆危害和车上人员伤亡一直是制约本技术领域的一大难题。
发明内容
本发明为了有效地解决以上技术问题，给出了一种公路边坡支护工程安防系统。
本发明的一种公路边坡支护工程安防系统，其特征在于，包括主控部分和信号采集部分；
所述主控部分包括总控制模块、声光报警模块、无线通讯接收模块、振动波形数据库、振动波形分析模块、振动横波形判断模块、振动纵波形判断模块、振动面波形判断模块、波幅及时间记录模块、主电源模块；所述总控制模块分别与所述声光报警模块、所述无线通讯接收模块、所述振动波形数据库、所述振动波形分析模块、所述振动横波形判断模块、所述振动纵波形判断模块、所述振动面波形判断模块、所述波幅及时间记录模块、所述主电源模块相连；
所述信号采集部分包括子控制模块、无线通讯发射模块、三轴加速度传感模块、加速度传感放置状态模块、从电源模块；所述子控制模块分别与所述无线通讯发射模块、所述三轴加速度传感模块、所述加速度传感放置状态模块、所述从电源模块相连。
所述主控部分的无线通讯接收模块与所述信号采集部分的无线通讯发射模块之间无线通讯，所述主控部分的无线通讯接收模块与所述信号采集部分的无线通讯发射模块之间无线通讯的频率为2.4GHz。
根据以上所述的边坡支护工程安全报警系统，优选：所述安全报警系统中信号采集部分的数量大于5个。
根据以上所述的边坡支护工程安全报警系统，优选：所述主电源模块、所述从电源模块均可使用太阳能电池或锂电池。
本发明的一种公路边坡支护工程安防系统的主控部分，其特征在于，包括总控制模块、声光报警模块、无线通讯接收模块、振动波形数据库、振动波形分析模块、振动横波形判断模块、振动纵波形判断模块、振动面波形判断模块、波幅及时间记录模块、主电源模块；所述总控制模块分别与所述声光报警模块、所述无线通讯接收模块、所述振动波形数据库、所述振动波形分析模块、所述振动横波形判断模块、所述振动纵波形判断模块、所述振动面波形判断模块、所述波幅及时间记录模块、所述主电源模块相连。
本发明的一种公路边坡支护工程安防系统的信号采集部分，其特征在于，包括子控制模块、无线通讯发射模块、三轴加速度传感模块、加速度传感放置状态模块、从电源模块；所述子控制模块分别与所述无线通讯发射模块、所述三轴加速度传感模块、所述加速度传感放置状态模块、所述从电源模块相连。
本发明与现有技术相比具有结构简单、性能稳定、控制方便等特点。
附图说明
附图1是本发明公路边坡支护工程安防系统的结构示意图。
具体实施方式
优选实施方式1
图1是本发明公路边坡支护工程安防系统的结构示意图，本发明的公路边坡支护工程安防系统包括主控部分1和信号采集部分2；
主控部分1包括总控制模块101、声光报警模块102、无线通讯接收模块103、振动波形数据库104、振动波形分析模块105、振动横波形判断模块106、振动纵波形判断模块107、振动面波形判断模块108、波幅及时间记录模块109、主电源模块1010；总控制模块101分别与声光报警模块102、无线通讯接收模块103、振动波形数据库104、振动波形分析模块105、振动横波形判断模块106、振动纵波形判断模块107、振动面波形判断模块108、波幅及时间记录模块109、主电源模块1010相连。
信号采集部分2包括子控制模块201、无线通讯发射模块202、三轴加速度传感模块203、加速度传感放置状态模块204、从电源模块205；子控制模块201分别与无线通讯发射模块202、三轴加速度传感模块203、加速度传感放置状态模块204、从电源模块205相连；安全报警系统中信号采集部分2的数量大于5个，不同的信号采集部分2分别安放在待监测边坡支护工程的不同位置。
三轴加速度传感模块203采集到的当前状态下X、Y、Z三轴方向的加速度传感数据；加速度传感放置状态模块204用于设置当前状态下X、Y、Z三轴方向的加速度传感数据预设定值。三轴加速度传感模块203采集到的X、Y、Z三轴方向的加速度传感数据发生变化之后，三轴加速度传感模块203将采集到当前状态下X、Y、Z三轴方向的加速度传感数据传送给子控制模块201，子控制模块201通过无线通讯发射模块202发送给与主控部分1相连的无线通讯接收模块103，总控制模块101将无线通讯接收模块103接收到的X、Y、Z三轴方向的加速度传感数据送给振动波形分析模块105，振动波形分析模块105调出振动波形数据库104中的振动波形数据进行比较，并由振动横波形判断模块106、振动纵波形判断模块107、振动面波形判断模块108对波形进行进一步确认，总控制模块101将无线通讯接收模块103接收到的X、Y、Z三轴方向的加速度传感数据送给同时波幅及时间记录模块109进行存储。如果经过振动波形分析模块105、振动横波形判断模块106、振动纵波形判断模块107、振动面波形判断模块108对波形进行对比后确证边坡支护工程存在振动情况的，则总控制模块101控制声光报警模块102发出声光报警。
主控部分1的无线通讯接收模块103与信号采集部分2的无线通讯发射模块202之间无线通讯，无线通讯发射模块202将信号采集部分2采集到的振动信号反馈给总控制模块101；总控制模块101的无线通讯接收模块103与信号采集部分2的无线通讯发射模块202之间无线通讯的频率为2.4GHz。
主电源模块1010、所述从电源模块205均可使用太阳能电池或锂电池，主电源模块1010、所述从电源模块205可使用太阳能电池，由于太阳能资源非常丰富可以优选使用太阳能电池作为系统的供电方式。在一些对工程安全性要求较高的场合也可以考虑使用更高档次的电源，主电源模块1010、所述从电源模块205也可使用锂电池，定期对主电源模块1010、所述从电源模块205使用的锂电池进行更换同样可以保证系统的供电需要。
总控制模块101和子控制模块201均使用ARM控制器。
优选实施方式2
图1是本发明公路边坡支护工程安防系统的结构示意图，本发明的公路边坡支护工程安防系统包括主控部分1和信号采集部分2；
主控部分1包括总控制模块101、声光报警模块102、无线通讯接收模块103、振动波形数据库104、振动波形分析模块105、振动横波形判断模块106、振动纵波形判断模块107、振动面波形判断模块108、波幅及时间记录模块109、主电源模块1010；总控制模块101分别与声光报警模块102、无线通讯接收模块103、振动波形数据库104、振动波形分析模块105、振动横波形判断模块106、振动纵波形判断模块107、振动面波形判断模块108、波幅及时间记录模块109、主电源模块1010相连。
信号采集部分2包括子控制模块201、无线通讯发射模块202、三轴加速度传感模块203、加速度传感放置状态模块204、从电源模块205；子控制模块201分别与无线通讯发射模块202、三轴加速度传感模块203、加速度传感放置状态模块204、从电源模块205相连；安全报警系统中信号采集部分2的数量大于5个，不同的信号采集部分2分别安放在待监测边坡支护工程的不同位置。
三轴加速度传感模块203采集到的当前状态下X、Y、Z三轴方向的加速度传感数据；加速度传感放置状态模块204用于设置当前状态下X、Y、Z三轴方向的加速度传感数据预设定值。三轴加速度传感模块203采集到的X、Y、Z三轴方向的加速度传感数据发生变化之后，三轴加速度传感模块203将采集到当前状态下X、Y、Z三轴方向的加速度传感数据传送给子控制模块201，子控制模块201通过无线通讯发射模块202发送给与主控部分1相连的无线通讯接收模块103，总控制模块101将无线通讯接收模块103接收到的X、Y、Z三轴方向的加速度传感数据送给振动波形分析模块105，振动波形分析模块105调出振动波形数据库104中的振动波形数据进行比较，并由振动横波形判断模块106、振动纵波形判断模块107、振动面波形判断模块108对波形进行进一步确认，总控制模块101将无线通讯接收模块103接收到的X、Y、Z三轴方向的加速度传感数据送给同时波幅及时间记录模块109进行存储。如果经过振动波形分析模块105、振动横波形判断模块106、振动纵波形判断模块107、振动面波形判断模块108对波形进行对比后确证边坡支护工程存在振动情况的，则总控制模块101控制声光报警模块102发出声光报警。
主控部分1的无线通讯接收模块103与信号采集部分2的无线通讯发射模块202之间无线通讯，无线通讯发射模块202将信号采集部分2采集到的振动信号反馈给总控制模块101；总控制模块101的无线通讯接收模块103与信号采集部分2的无线通讯发射模块202之间无线通讯的频率为2.4GHz。
主电源模块1010、所述从电源模块205均可使用太阳能电池或锂电池，主电源模块1010、所述从电源模块205可使用太阳能电池，由于太阳能资源非常丰富可以优选使用太阳能电池作为系统的供电方式。在一些对工程安全性要求较高的场合也可以考虑使用更高档次的电源，主电源模块1010、所述从电源模块205也可使用锂电池，定期对主电源模块1010、所述从电源模块205使用的锂电池进行更换同样可以保证系统的供电需要。
总控制模块101和子控制模块201均使用AVR单片机控制器。
优选实施方式3
图1是本发明公路边坡支护工程安防系统的结构示意图，本发明的公路边坡支护工程安防系统包括主控部分1和信号采集部分2；
主控部分1包括总控制模块101、声光报警模块102、无线通讯接收模块103、振动波形数据库104、振动波形分析模块105、振动横波形判断模块106、振动纵波形判断模块107、振动面波形判断模块108、波幅及时间记录模块109、主电源模块1010；总控制模块101分别与声光报警模块102、无线通讯接收模块103、振动波形数据库104、振动波形分析模块105、振动横波形判断模块106、振动纵波形判断模块107、振动面波形判断模块108、波幅及时间记录模块109、主电源模块1010相连。
信号采集部分2包括子控制模块201、无线通讯发射模块202、三轴加速度传感模块203、加速度传感放置状态模块204、从电源模块205；子控制模块201分别与无线通讯发射模块202、三轴加速度传感模块203、加速度传感放置状态模块204、从电源模块205相连；安全报警系统中信号采集部分2的数量大于5个，不同的信号采集部分2分别安放在待监测边坡支护工程的不同位置。
三轴加速度传感模块203采集到的当前状态下X、Y、Z三轴方向的加速度传感数据；加速度传感放置状态模块204用于设置当前状态下X、Y、Z三轴方向的加速度传感数据预设定值。三轴加速度传感模块203采集到的X、Y、Z三轴方向的加速度传感数据发生变化之后，三轴加速度传感模块203将采集到当前状态下X、Y、Z三轴方向的加速度传感数据传送给子控制模块201，子控制模块201通过无线通讯发射模块202发送给与主控部分1相连的无线通讯接收模块103，总控制模块101将无线通讯接收模块103接收到的X、Y、Z三轴方向的加速度传感数据送给振动波形分析模块105，振动波形分析模块105调出振动波形数据库104中的振动波形数据进行比较，并由振动横波形判断模块106、振动纵波形判断模块107、振动面波形判断模块108对波形进行进一步确认，总控制模块101将无线通讯接收模块103接收到的X、Y、Z三轴方向的加速度传感数据送给同时波幅及时间记录模块109进行存储。如果经过振动波形分析模块105、振动横波形判断模块106、振动纵波形判断模块107、振动面波形判断模块108对波形进行对比后确证边坡支护工程存在振动情况的，则总控制模块101控制声光报警模块102发出声光报警。
主控部分1的无线通讯接收模块103与信号采集部分2的无线通讯发射模块202之间无线通讯，无线通讯发射模块202将信号采集部分2采集到的振动信号反馈给总控制模块101；总控制模块101的无线通讯接收模块103与信号采集部分2的无线通讯发射模块202之间无线通讯的频率为2.4GHz。
主电源模块1010、所述从电源模块205均可使用太阳能电池或锂电池，主电源模块1010、所述从电源模块205可使用太阳能电池，由于太阳能资源非常丰富可以优选使用太阳能电池作为系统的供电方式。在一些对工程安全性要求较高的场合也可以考虑使用更高档次的电源，主电源模块1010、所述从电源模块205也可使用锂电池，定期对主电源模块1010、所述从电源模块205使用的锂电池进行更换同样可以保证系统的供电需要。
总控制模块101和子控制模块201均使用DSP控制器。
优选实施方式4
图1是本发明公路边坡支护工程安防系统的结构示意图，本发明的公路边坡支护工程安防系统包括主控部分1和信号采集部分2；
主控部分1包括总控制模块101、声光报警模块102、无线通讯接收模块103、振动波形数据库104、振动波形分析模块105、振动横波形判断模块106、振动纵波形判断模块107、振动面波形判断模块108、波幅及时间记录模块109、主电源模块1010；总控制模块101分别与声光报警模块102、无线通讯接收模块103、振动波形数据库104、振动波形分析模块105、振动横波形判断模块106、振动纵波形判断模块107、振动面波形判断模块108、波幅及时间记录模块109、主电源模块1010相连。
信号采集部分2包括子控制模块201、无线通讯发射模块202、三轴加速度传感模块203、加速度传感放置状态模块204、从电源模块205；子控制模块201分别与无线通讯发射模块202、三轴加速度传感模块203、加速度传感放置状态模块204、从电源模块205相连；安全报警系统中信号采集部分2的数量大于5个，不同的信号采集部分2分别安放在待监测边坡支护工程的不同位置。
三轴加速度传感模块203采集到的当前状态下X、Y、Z三轴方向的加速度传感数据；加速度传感放置状态模块204用于设置当前状态下X、Y、Z三轴方向的加速度传感数据预设定值。三轴加速度传感模块203采集到的X、Y、Z三轴方向的加速度传感数据发生变化之后，三轴加速度传感模块203将采集到当前状态下X、Y、Z三轴方向的加速度传感数据传送给子控制模块201，子控制模块201通过无线通讯发射模块202发送给与主控部分1相连的无线通讯接收模块103，总控制模块101将无线通讯接收模块103接收到的X、Y、Z三轴方向的加速度传感数据送给振动波形分析模块105，振动波形分析模块105调出振动波形数据库104中的振动波形数据进行比较，并由振动横波形判断模块106、振动纵波形判断模块107、振动面波形判断模块108对波形进行进一步确认，总控制模块101将无线通讯接收模块103接收到的X、Y、Z三轴方向的加速度传感数据送给同时波幅及时间记录模块109进行存储。如果经过振动波形分析模块105、振动横波形判断模块106、振动纵波形判断模块107、振动面波形判断模块108对波形进行对比后确证边坡支护工程存在振动情况的，则总控制模块101控制声光报警模块102发出声光报警。
主控部分1的无线通讯接收模块103与信号采集部分2的无线通讯发射模块202之间无线通讯，无线通讯发射模块202将信号采集部分2采集到的振动信号反馈给总控制模块101；总控制模块101的无线通讯接收模块103与信号采集部分2的无线通讯发射模块202之间无线通讯的频率为2.4GHz。
主电源模块1010、所述从电源模块205均可使用太阳能电池或锂电池，主电源模块1010、所述从电源模块205可使用太阳能电池，由于太阳能资源非常丰富可以优选使用太阳能电池作为系统的供电方式。在一些对工程安全性要求较高的场合也可以考虑使用更高档次的电源，主电源模块1010、所述从电源模块205也可使用锂电池，定期对主电源模块1010、所述从电源模块205使用的锂电池进行更换同样可以保证系统的供电需要。
总控制模块101和子控制模块201均使用51系列单片机控制器。
优选实施方式5
图1是本发明公路边坡支护工程安防系统的结构示意图，本发明的公路边坡支护工程安防系统包括主控部分1和信号采集部分2；
主控部分1包括总控制模块101、声光报警模块102、无线通讯接收模块103、振动波形数据库104、振动波形分析模块105、振动横波形判断模块106、振动纵波形判断模块107、振动面波形判断模块108、波幅及时间记录模块109、主电源模块1010；总控制模块101分别与声光报警模块102、无线通讯接收模块103、振动波形数据库104、振动波形分析模块105、振动横波形判断模块106、振动纵波形判断模块107、振动面波形判断模块108、波幅及时间记录模块109、主电源模块1010相连。
信号采集部分2包括子控制模块201、无线通讯发射模块202、三轴加速度传感模块203、加速度传感放置状态模块204、从电源模块205；子控制模块201分别与无线通讯发射模块202、三轴加速度传感模块203、加速度传感放置状态模块204、从电源模块205相连；安全报警系统中信号采集部分2的数量大于5个，不同的信号采集部分2分别安放在待监测边坡支护工程的不同位置。
三轴加速度传感模块203采集到的当前状态下X、Y、Z三轴方向的加速度传感数据；加速度传感放置状态模块204用于设置当前状态下X、Y、Z三轴方向的加速度传感数据预设定值。三轴加速度传感模块203采集到的X、Y、Z三轴方向的加速度传感数据发生变化之后，三轴加速度传感模块203将采集到当前状态下X、Y、Z三轴方向的加速度传感数据传送给子控制模块201，子控制模块201通过无线通讯发射模块202发送给与主控部分1相连的无线通讯接收模块103，总控制模块101将无线通讯接收模块103接收到的X、Y、Z三轴方向的加速度传感数据送给振动波形分析模块105，振动波形分析模块105调出振动波形数据库104中的振动波形数据进行比较，并由振动横波形判断模块106、振动纵波形判断模块107、振动面波形判断模块108对波形进行进一步确认，总控制模块101将无线通讯接收模块103接收到的X、Y、Z三轴方向的加速度传感数据送给同时波幅及时间记录模块109进行存储。如果经过振动波形分析模块105、振动横波形判断模块106、振动纵波形判断模块107、振动面波形判断模块108对波形进行对比后确证边坡支护工程存在振动情况的，则总控制模块101控制声光报警模块102发出声光报警。
主控部分1的无线通讯接收模块103与信号采集部分2的无线通讯发射模块202之间无线通讯，无线通讯发射模块202将信号采集部分2采集到的振动信号反馈给总控制模块101；总控制模块101的无线通讯接收模块103与信号采集部分2的无线通讯发射模块202之间无线通讯的频率为2.4GHz。
主电源模块1010、所述从电源模块205均可使用太阳能电池或锂电池，主电源模块1010、所述从电源模块205可使用太阳能电池，由于太阳能资源非常丰富可以优选使用太阳能电池作为系统的供电方式。在一些对工程安全性要求较高的场合也可以考虑使用更高档次的电源，主电源模块1010、所述从电源模块205也可使用锂电池，定期对主电源模块1010、所述从电源模块205使用的锂电池进行更换同样可以保证系统的供电需要。
总控制模块101使用ARM控制器，子控制模块201使用AVR单片机控制器。

Claims (1)

1.一种公路边坡支护工程安防系统，其特征在于，包括主控部分(1)和信号采集部分(2)；
所述主控部分(1)包括总控制模块(101)、声光报警模块(102)、无线通讯接收模块(103)、振动波形数据库(104)、振动波形分析模块(105)、振动横波形判断模块(106)、振动纵波形判断模块(107)、振动面波形判断模块(108)、波幅及时间记录模块(109)、主电源模块(1010)；所述总控制模块(101)分别与所述声光报警模块(102)、所述无线通讯接收模块(103)、所述振动波形数据库(104)、所述振动波形分析模块(105)、所述振动横波形判断模块(106)、所述振动纵波形判断模块(107)、所述振动面波形判断模块(108)、所述波幅及时间记录模块(109)、所述主电源模块(1010)相连；
所述信号采集部分(2)包括子控制模块(201)、无线通讯发射模块(202)、三轴加速度传感模块(203)、加速度传感放置状态模块(204)、从电源模块(205)；所述子控制模块(201)分别与所述无线通讯发射模块(202)、所述三轴加速度传感模块(203)、所述加速度传感放置状态模块(204)、所述从电源模块(205)相连；所述系统中信号采集部分(2)的数量大于5个；
所述主电源模块(1010)、所述从电源模块(205)均可使用太阳能电池或锂电池。
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