CN112085940A - 一种边坡远程监测多元异构数据的传输系统 - Google Patents
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Abstract
一种边坡远程监测多元异构数据的传输系统,包括边坡坡表位移和雨量监测装置、锚杆轴力监测装置、无线传输模块、云数据处理中心和监控中心;边坡坡表位移和雨量监测装置,以及锚杆轴力监测装置均通过无线传输模块连接云数据处理中心,云数据处理中心连接监控中心;本发明结构紧凑,具有远程监测的特点,具体使用时,雨量计实时检测监测区域内的降水量,太阳能电池板和锂电池提供电能,坡表位移监测箱用于观测边坡表层岩土体形变,雨量计监测边坡每小时降雨量,锚杆内力监测箱用于支护结构内力监测,信号发射器将数据信息通过北斗数据通信网络远程传输至远程数据终端,避免人员现场监测的危险性。
Description
技术领域
本发明属于高速公路边坡远程实时监测技术领域,特别涉及一种边坡远程监测多元异构数据的传输系统。
背景技术
高速公路路堑边坡具有数量多、间隔距离长、规模相对较小等特点,同时受降雨、机械开挖、人工扰动等环境因素影响,坡体易产生变形进而诱发滑坡、落石崩塌等地质灾害,中断交通,对公路交通基础设施和人身安全危害极大。为保障公路施工期和运营期的安全,必须开挖过程中边坡工程采取监测预警。采用一定的监测手段,就可以掌握其地表变形特征,捕捉地质灾害发生前兆的特征信息,能有根据地预判灾害险情的发生。
公路边坡地质灾害多发生在地形险要地段,电力供应困难,灾情发生前天气恶劣,常规人工监测方法效率低下,很难实现远程实时的监测控制与预报,且现有的远程自动监测只监控浅层位移等单一因素,受开挖扰动、降雨等因素影响,导致预测精度不高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种边坡远程监测多元异构数据的传输系统,以解决上述问题。
为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种边坡远程监测多元异构数据的传输系统,包括边坡位移和雨量监测装置、锚杆轴力监测装置、无线传输模块、云数据处理中心和监控中心;边坡位移和雨量监测装置,以及锚杆轴力监测装置均通过无线传输模块连接云数据处理中心,云数据处理中心连接监控中心;
边坡位移和雨量监测装置用于采集监测区域的边坡水平位移、沉降位移和降水量;
锚杆轴力监测装置用于边坡支护结构内力监测;
无线传输模块用于将采集的位移、降水量和支护结构内力数据传输至云数据处理中心;
云数据处理中心用于数据保存和对比监测,监控中心用于位移预警信息和支护结构内力预警信息的发布。
进一步的,边坡位移和雨量监测装置包括GNSS静态定位仪、位移测杆、立杆、基座、第一太阳能板、翻斗式雨量计和第一数据采集箱;基座设置在监测区域,基座上表面的一端垂直设置立杆,立杆的顶端设置位移测杆,位移测杆上设置GNSS静态定位仪;基座上表面的另一端设置有翻斗式雨量计和第一数据采集箱,第一数据采集箱上设置有第一太阳能板。
进一步的,基座上设置有采集箱支架,第一数据采集箱设置在采集箱支架上,采集箱支架上还设置有太阳能板支架,第一太阳能板设置在太阳能板支架上。
进一步的,第一数据采集箱包括箱体、GNSS全球卫星定位接收机、雨量采集器、第一转换器、GNSS接收天线和蓄电池;箱体内部设置有GNSS全球卫星定位接收机、雨量采集器和第一转换器;GNSS全球卫星定位接收机的一端连接雨量采集器和第一转换器,第一转换器连接设置在箱体外侧的蓄电池,GNSS全球卫星定位接收机的另一端连接设置在箱体顶端的GNSS接收天线;第一转换器设有显示屏,用于显示温度及电池的电压。
进一步的,锚杆轴力监测装置包括第二数据采集箱和第二太阳能板;第二数据采集箱设置在基座上,第二太阳能板设置在第二数据采集箱上;基座上设置有另一个采集箱支架,第二数据采集箱设置在另一个采集箱支架上,另一个采集箱支架上还设置有另一个太阳能板支架,第二太阳能板设置在另一个太阳能板支架上。
进一步的,第二数据采集箱包括箱体、自动化采集模块、锂电池、第二转换器、数据集线器、钢筋应力计和;自动化采集模块、锂电池、第二转换器和数据集线器均设置在箱体内,锂电池连接第二转换器,第二转换器连接自动化采集模块,自动化采集模块连接无线传输模块和数据集线器,数据集线器连接箱体外侧的钢筋应力计,GNSS接收天线通过导线接入无线传输模块。
进一步的,钢筋应力计与数据集线器的数据连接线上套设有PVC管;第二转换器设有显示屏,用于显示温度及电池的电压。
与现有技术相比,本发明有以下技术效果:
本发明结构紧凑,具有远程监测的特点,具体使用时,雨量计实时检测监测区域内的降水量,太阳能电池板和锂电池提供电能,坡表位移监测箱用于观测土体表层形变,雨量计监测边坡每小时降雨量,锚杆内力监测箱用于支护结构内力监测,信号发射器将数据信息通过北斗数据通信网络远程传输至远程数据终端,避免人员现场监测的危险性,且监测数据精确有效,可对边坡的安全情况具体了解,在灾害即要发生前,及时通知有关人员疏散人员。
附图说明
图1为本发明提出的基于北斗数据通信的边坡远程监测多元异构数据的传输流程图;
图2为本发明提出的基于北斗数据通信的远程边坡位移监测数据采集装置结构剖视图;
图3为本发明提出的基于北斗数据通信的远程边坡安全监测数据位移采集装置图2中的采集箱内部图;
图4为本发明提出的基于北斗数据通信的远程数据采集装置锚杆内力监测的剖视图;
图5为本发明提出的基于北斗数据通信的远程边坡安全监测数据采集图4装置锚杆内力监测箱采集箱内部图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进一步说明:
请参阅图1至图5,一种边坡远程监测多元异构数据的传输系统,包括边坡位移和雨量监测装置、锚杆轴力监测装置、无线传输模块、云数据处理中心和监控中心;
采集包括钢筋应力计、GNSS静态定位仪、翻斗式雨量计。
通信网络包括北斗传输网络。
监控中心包括硬件配置PC机服务器;软件包括服务器自动化采集软件、手机APP预警机制。
云平台包括硬件配置PC机、显示器、internet网络连接;软件配置操作系统软件、自动化分析软件。
基座的边缘设有膨胀螺栓定位,浇筑基座时预埋膨胀螺栓,与采集箱通过螺栓连接。
太阳能板通过太阳能板支架采用螺栓与采集箱连接。
太阳能板通过导线与锂电池连接。
参照图1-5,本发明基于北斗数据通信的远程边坡安全监测数据采集装置,边坡位移监测和雨量监测包括GNSS静态定位仪1、位移测杆2、立杆3、基座4、采集箱支架5和太阳能板支架6,太阳能板7,翻斗式雨量计21,数据采集箱8。
数据采集箱8,设有GNSS全球卫星定位接收机9,雨量采集器22,转换器11,数据采集箱上方设有GNSS接收天线10,基座前方设有蓄电池12。
其中,底基座4通过浇筑长150cm*80cm*20cm厚度C20混凝土。
其中,立杆3为厚5mmφ100空心钢管,高2m,内部浇筑块石混凝土。
其中,翻斗式雨量计21为圆柱形,高50cm,每小时进行降雨量统计,精度达到0.1mm。
其中,包括GNSS静态定位仪1和位移测杆2采用螺栓连接。基座4与采集箱支架5通过在浇筑基座时,在底基座预留4个膨胀螺栓,待基座混凝土强度最终设计值后,用螺栓连接采集箱支架5和数据采集箱8。翻斗式雨量计21与底基座4采用3颗膨胀螺栓连接。
太阳能板支架6和太阳能板7通过活动螺栓连接,角度可以调整,可结合当地光照和测点位置确定最佳方向,太阳能电池板为12V/6.8A。
GNSS接收天线10通过导线接入全球卫星定位接收机9端口,基座前方设有锂电池12,保证监控在阴雨天也能正常工作。
全球卫星定位接收机9精度水平3mm+0.1ppm,垂直4mm+0.4ppm。
转换器11设有显示屏,包括温度及电池的电压的显示。
锂电池12埋设在地面以下0.5m,通过埋设在地埋箱里面,并通过密封胶密封,确保蓄电池的干燥性。
锚杆轴力监测设备包括锚杆轴力数据采集箱13,太阳能板14。锚杆轴力数据采集箱13内部设有自动化采集模块16,锂电池12,转换器17,数据集线器18,数据集线器18通过2孔16通道的数据线连接边坡各级测点的钢筋应力计19。
其中,太阳能板14和锂电池12共同组成供电组,太阳能板功率55W。锚杆内力监控装置太阳能板14功率略小于边坡坡表位移监控装置太阳能板7。
其中,钢筋应力计19与数据集线器18的数据连接线需套PVC管20,为保护数据线受遇水及日晒的腐蚀,确保远程监控能长期进行。
其中,钢筋应力计19尺寸适合φ16—φ32锚杆,锚杆与钢筋应力计对接时采取隔热处理。
数据集线器18和钢筋应力计19通过2孔导线连线。自动化采集模块16、锂电池12均与转换器17采用导线连接。
转换器17具有显示屏,能显示当天的温度、蓄电池电量。
工作原理:在坡顶及平台上的GNSS静态定位仪多个采集设备,其中一个GNSS静态定位仪作为参考站,其余作为测站。以便整体了解各级坡面情况,在各级平台均设置一个测站。将坡面采集的沉降位移和水平位移值、雨量计将收集到的日降雨量等信息上传至远程终端,远程终端将所获取的数据绘制成曲线,并与之前设置的位移预警值进行比对,并作出不同等级的(红色、橙色)预警,支护结构的钢筋应力计通过数据通道采集,通过GNSS天线将获取的数据亦上传至远程终端,结合位移监控数据和锚杆钢筋应力计数据最终边坡的稳定性,进行边坡表层和支护结构内力综合预警。
使得远程人员可对边坡的安全情况具体了解,在灾害即要发生前,及时通知有关人员疏散人员。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,
任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种边坡远程监测多元异构数据的传输系统,其特征在于,包括边坡位移和雨量监测装置、锚杆轴力监测装置、无线传输模块、云数据处理中心和监控中心;边坡位移和雨量监测装置,以及锚杆轴力监测装置均通过无线传输模块连接云数据处理中心,云数据处理中心连接监控中心;
边坡位移和雨量监测装置用于采集监测区域的边坡水平位移、沉降位移和降水量;
锚杆轴力监测装置用于边坡支护结构内力监测;
无线传输模块用于将采集的位移、降水量和支护结构内力数据传输至云数据处理中心;
云数据处理中心用于数据保存和对比监测,监控中心用于位移预警信息和支护结构内力预警信息的发布。
2.根据权利要求1所述的一种边坡远程监测多元异构数据的传输系统,其特征在于,边坡位移和雨量监测装置包括GNSS静态定位仪(1)、位移测杆(2)、立杆(3)、基座(4)、第一太阳能板(7)、翻斗式雨量计(21)和第一数据采集箱(8);基座(4)设置在监测区域,基座(4)上表面的一端垂直设置立杆(3),立杆(3)的顶端设置位移测杆(2),位移测杆(2)上设置GNSS静态定位仪(1);基座(4)上表面的另一端设置有翻斗式雨量计(21)和第一数据采集箱(8),第一数据采集箱(8)上设置有第一太阳能板(7)。
3.根据权利要求2所述的一种边坡远程监测多元异构数据的传输系统,其特征在于,基座(4)上设置有采集箱支架(5),第一数据采集箱(8)设置在采集箱支架(5)上,采集箱支架(5)上还设置有太阳能板支架(6),第一太阳能板(7)设置在太阳能板支架(6)上。
4.根据权利要求2所述的一种边坡远程监测多元异构数据的传输系统,其特征在于,第一数据采集箱(8)包括箱体、GNSS全球卫星定位接收机(9)、雨量采集器(22)、第一转换器(11)、GNSS接收天线(10)和蓄电池(12);箱体内部设置有GNSS全球卫星定位接收机(9)、雨量采集器(22)和第一转换器(11);GNSS全球卫星定位接收机(9)的一端连接雨量采集器(22)和第一转换器(11),第一转换器(11)连接设置在箱体外侧的蓄电池(12),GNSS全球卫星定位接收机(9)的另一端连接设置在箱体顶端的GNSS接收天线(10);第一转换器(11)设有显示屏,用于显示温度及电池的电压。
5.根据权利要求1所述的一种边坡远程监测多元异构数据的传输系统,其特征在于,锚杆轴力监测装置包括第二数据采集箱(13)和第二太阳能板(14);第二数据采集箱(13)设置在基座(4)上,第二太阳能板(14)设置在第二数据采集箱(13)上;基座(4)上设置有另一个采集箱支架(5),第二数据采集箱(13)设置在另一个采集箱支架(5)上,另一个采集箱支架(5)上还设置有另一个太阳能板支架(6),第二太阳能板(14)设置在另一个太阳能板支架(6)上。
6.根据权利要求5所述的一种边坡远程监测多元异构数据的传输系统,其特征在于,第二数据采集箱(13)包括箱体、自动化采集模块(16)、锂电池(12)、第二转换器(17)、数据集线器(18)、钢筋应力计(19)和(15);自动化采集模块(16)、锂电池(12)、第二转换器(17)和数据集线器(18)均设置在箱体内,锂电池(12)连接第二转换器(17),第二转换器(17)连接自动化采集模块(16),自动化采集模块(16)连接无线传输模块(15)和数据集线器(18),数据集线器(18)连接箱体外侧的钢筋应力计(19),GNSS接收天线(10)通过导线接入(15)无线传输模块。
7.根据权利要求6所述的一种边坡远程监测多元异构数据的传输系统,其特征在于,钢筋应力计(19)与数据集线器(18)的数据连接线上套设有PVC管(20);第二转换器(17)设有显示屏,用于显示温度及电池的电压。
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