CN110258497A - 一种深基坑安全性智能监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种深基坑安全性智能监测系统，其解决了设备故障无法及时发现的问题，同时也解决了数据现场查看和远程传输的问题，同时也利用回归分析对数据进行建模计算从而得出未来预期数据监测值，从而提供给工程人员数值参考。其技术要点在于通过增加异常监测模块用于监测各传感器的供电情况，通过主控MCU监控各传感器数据采集异常情况，以及通过GPRS模块和低功耗蓝牙模块进行数据传输，最后通过远程服务器的计算返回预测值，既达到及时发现检测设备故障的问题的目的，又达到了提供施工人员安全参考的目的。

Description

一种深基坑安全性智能监测系统

技术领域

本发明涉及施工监测技术领域，特别是涉及一种深基坑安全性智能监测系统。

背景技术

深基坑安全性智能监测系统实现了对深基坑各项信息的采集、实现了对深基坑支护环境、周边环境的监测数据采集、实现了数据的实时传输、处理以及报警功能、实现了用户通过手机应用和PC浏览器查看实时数据的功能，保证了监测数据的实时性、准确性和完整性。

一般的深基坑安全监测系统由数据监测系统、数据传输系统、工控机以及相应的显示设备组成。数据监测系统主要对支护结构水平位移和沉降位移、基坑周边沉降位移、围护结构深层侧向变形、土压力和孔隙水压力、围护结构内应力、地下水位等进行监测，将各个传感器采集到的数据发送到工控机进行处理并展示在对应的显示设备上。但是该种方案没有对传感器进行监测，当传感器出现故障时无法及时辨别，进而导致后续的数据监测出现误差影响了后续安全性的监测；同时，监测设备需要安装在现场，无法对数据进行远程访问，从而无法更全面快速的分析监测数据。

发明内容

本发明的目的是提供一种深基坑安全性监测系统，具有数据监测、故障预警、远程数据传输查看等功能。

本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：一种深基坑安全性监测系统，包括数据监测模块、异常监测模块、数据传输模块、主控MCU模块以及显示模块。其中，数据监测模块各部分的电源输入端、主控MCU的IO口、数据传输模块的电源输入端以及显示模块的电源输入端与异常监测模块的输入端连接，异常监测模块的输出端与报警器、MCU的IO口连接，数据监测模块各部分的数据输出端与主控MCU的IO口连接，数据传输模块的输入接口与MCU的IO口连接以及显示模块的输入接口与MCU的IO口连接。

通过采用上述技术方案，异常监测模块主要监测数据检测模块的供电情况、数据传输模块的供电情况、显示模块的供电情况、数据检测模块采集数据的异常情况等。当以上所述模块出现供电异常时，异常监测模块会发送相应信号到达报警器中，从而使得现场人员可以及时检查供电情况，同时也会把异常信息传送到MCU中进行处理并通过数据传输模块发送到远端服务器中存储；数据监测模块处于24小时的监测状态，当数据监测模块损坏无数据输出时，MCU会感知到信号消失，并发送信号到异常监测模块实现报警功能。当异常监测模块自身出现异常时，同样会发送异常引号到报警器中实现报警功能。

本发明的进一步设置，所述的异常监测模块包含有电源检测模块，所述的数据监测模块主要监测支护结构水平位移和沉降位移、基坑周边沉降位移、围护结构深层侧向变形、土压力和孔隙水压力、围护结构内应力、地下水位等数据，其主要由水准仪和经纬仪(或全站仪)、测斜仪、钢弦式压力传感器、振弦式钢筋应力计、钢尺水位计等仪器进行采集；所述的数据传输模块主要为低功耗蓝牙模块和GPRS模块，所述的显示模块为LED显示屏模块。

通过上述的异常监测模块，可以保证水准仪和经纬仪(或全站仪)、测斜仪、钢弦式压力传感器、振弦式钢筋应力计、钢尺水位计等仪器的供电状态可以得到有效监控，从而保证监测数据的及时性和准确性。通过主控MCU，可以计算当前各数据采集装置当前采集的数据并判断是否出现异常数据，如出现异常数据则将异常信息通过数据传输模块传输到远程服务器中以及产生异常信号至异常监测模块从而实现现场报警。通过数据传输模块，可以将采集到的各项数据通过GPRS模块传输到远程服务器的数据库中进行存储，通过低功耗蓝牙模块将数据传输到现场工作人员的手机APP中。

本发明的进一步设置，在所有的数据监测模块和异常监测模块中添加水平传感器，确保所有传感器处于水平工作的状态，当某一个水平传感器发生偏移时，则产生异常引号至异常检测模块，从而实现现场报警功能，将异常信息通过数据传输模块发送至远程服务器，将报警信息传输到远程监控人员处。

本发明的进一步设置，通过显示模块实时从MCU中获取传感器采集到的数据并进行展示，报警信息也会通过显示模块进行展示。从而保证现场工作人员可以直接通过监测系统进行数据的实时查看。

本发明的进一步设置，将各传感器采集到的数据通过数据传输模块发送到远程服务器后，远程服务器对采集到的数据进行建模分析，从而对未来的监测数据进行预测与比对。

本发明在处理数据时，采用如下技术方案：

回归分析是研究变量之间关系的一种统计方法，其主要是在大量数据的基础上进行分析研究，从而找出变量之间存在的关系并用数学公式描述。本专利主要采用一元线性回归方式对数据进行处理。对于一元线性回归来说，给定直线y＝ax+b以及n次实际监测的数据值(x，y)，可以根据最小二乘法原理得到如下的计算公式：

其中，S²表示数学期望值，r表示相关系数，a和b表示拟合参数，n为监测数据组数。

通过以上所述，本发明具有以下效果：

1、该安全性智能监测系统通过异常监测模块实时监测数据采集模块的数据采集情况、供电情况等异常状态并及时进行报警提示，确保施工人员及时维护系统。

2、对各传感器水平安装状态进行监测，确保各传感器能正常工作。

3、数据通过远程传输到服务器，可以实现长久保存，用于后续数据分析。

4、数据通过显示模块在现场可以直接实时查看、通过手机APP蓝牙连接可以实时查看，提高了相关人员的工作效率。

5、数据在远程服务器进行数据分析与计算，计算得出预测的各项数据供施工人员参考。

附图说明

图1为本专利实施的结构示意图。

图2为本专利实施的详细结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明主要分为五大模块进行设计，分别为数据监测模块、主控MCU模块、异常监测模块、显示模块与数据传输模块。数据监测模块1将各传感器采集到的数据传输到主控MCU模块2中，主控MCU模块将信号进行处理后传输到显示模块4中进行展示，主控MCU模块2对信号处理的过程中发现异常数据则发送信号到异常监测模块3中，异常监测模块主要监测供电情况和数据异常，并通过声音和短信两种方式实现报警，主控MCU模块2将信号进行处理后发送到数据传输模块5中，数据传输模块5包括GPRS模块和蓝牙模块。

如图2所示，数据监测模块1主要包括水准仪和经纬仪(或全站仪)、测斜仪、钢弦式压力传感器、振弦式钢筋应力计、钢尺水位计。其中，水准仪和经纬仪(或全站仪)的电源端、测斜仪的电源端、钢尺水位计的电源端与异常监测模块3的电源监测模块连接，当某一个模块的电源端出现异常，异常监测模块3中的电源监测模块就会产生报警信号。水准仪和经纬仪(或全站仪)的输出端、测斜仪的输出端、钢弦式压力传感器的输出端、振弦式钢筋应力计的输出端和钢尺水位计的输出端与主控MCU模块2相连，主控MCU模块对数据进行处理后，如果出现数据异常情况，则会产生报警信号发送至异常监测模块3中实现报警功能。主控MCU模块在对数据进行处理后，分别将数据发送到显示模块4中在显示屏上进行显示、发送到数据传输模块5中，数据传输模块5中包含GPRS模块用于将数据传输到远程服务器的数据库中，低功耗蓝牙模块用于将数据传输到现场工作人员已经进行蓝牙连接的手机中。数据通过GPRS模块传输到远程服务器后，经过回归分析计算后得出预期结果并返回到已蓝牙连接到设备的手机APP中，供现场工作人员参考。

Claims (7)

1.一种深基坑安全性智能监测系统，主要包括数据监测模块、主控MCU模块、异常监测模块、显示模块和数据传输模块。

2.根据权利1所述的系统，数据监测模块主要包括水准仪和经纬仪(或全站仪)、测斜仪、钢弦式压力传感器、振弦式钢筋应力计、钢尺水位计等仪器，异常监测模块主要包括数据异常监测模块和电源报警模块；上述数据监测模块中的水准仪和经纬仪(或全站仪)、测斜仪、钢尺水位计得电源端与电源报警模块连接，如果某一设备出现供电异常，则电源报警模块产生报警信号。

3.根据权利1所示的系统，上述数据监测模块的水准仪和经纬仪(或全站仪)、测斜仪、钢弦式压力传感器、振弦式钢筋应力计、钢尺水位计的输出端与主控MCU连接，主控MCU对信号进行处理后如果发现异常数据，则会产生报警信号传输到数据机场监测模块进行报警。

4.根据权利2所述的系统，针对水准仪和经纬仪(或全站仪)、测斜仪、钢尺水位计安装水平传感器，水平传感器的输出连接值主控MCU模块；如果MCU检测到水平传感器处于非水平状态，则会产生报警信号到数据异常监测模块进行报警处理。

5.根据权利3所述的系统，数据监测模块产生的信号传输至主控MCU模块，并在数据进行处理后，将数据传输至显示模块，显示模块主要为一块LCD显示屏，负责实时显示数据监测模块采集到的各项数据。

6.根据权利5所述的系统，MCU处理后的数据将通过数据传输模块进行传输；其中，数据传输模块包括GPRS模块和BLE(低功耗蓝牙)模块；通过GPRS模块将数据传输到远程服务器的数据库中进行存储，通过BLE模块将数据传输到已进行蓝牙连接的现场技术人员的手机中进行实时显示。

7.根据权利6所述的系统，远程服务器接收到的数据，将利用回归分析对数据进行处理，一将数据实时展示在浏览器中供远程操作人员查看，二将数据返回至现场工作人员已连接设备蓝牙的手机APP中，供其参考。