CN112177062A - 建筑基坑远程智能监测系统及监测方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种建筑基坑远程智能监测系统及监测方法，旨在解决监测装置只能对基坑位移的侧壁发生水平位移进行监测，无法对基坑的全貌进行检测，存在有监测效果不精确的技术问题；其技术方案包括定点监控模块和移动监控模块，定点监控模块包括压力检测装置、用于检测基坑沉降及坍塌位移的位移检测装置和用于检测基坑倾斜度的倾斜检测装置；移动监控模块包括用于对基坑图像进行采集的图像采集模块以及用于驱动移动监控模块进行移动的行进装置；定点监控模块和移动监控模块分别连接有无线传输模块，无线传输模块连接有数据处理中心，数据处理中心连接有用于向移动终端发送报警信号的无线通信模块。本申请具有提高建筑基坑监测精确度的效果。

Description

建筑基坑远程智能监测系统及监测方法

技术领域

本申请涉及建筑监测的领域，尤其是涉及一种建筑基坑远程智能监测系统及监测方法。

背景技术

基坑是在基础设计位置按基底标高和基础平面尺寸所开挖的土坑。开挖前应根据地质水文资料，结合现场附近建筑物情况，决定开挖方案，并作好防水排水工作。开挖不深者可用放边坡的办法，使土坡稳定，其坡度大小按有关施工规定确定。开挖较深及邻近有建筑物者，可用基坑壁支护方法，喷射混凝土护壁方法，大型基坑甚至采用地下连续墙和柱列式钻孔灌注桩连锁等方法，防护外侧土层坍入；在附近建筑无影响者，可用井点法降低地下水位，采用放坡明挖；在寒冷地区可采用天然冷气冻结法开挖等。

相关技术中，存在授权公告号为CN207512713U的中国专利，公开了一种基坑位移自动监测装置，包括底座，底座的上设有支撑杆，支撑杆的侧壁上连接有第三伸缩杆，第三伸缩杆远离支撑杆的一端连接有接触板，支撑杆的侧壁上连接有支撑板，且支撑板位于第三伸缩杆的上方，支撑板的上端设有控制箱，控制箱靠近支撑杆的一端内壁上连接有控制按钮，控制箱的底部水平设有滑槽，滑槽内设有滑块，滑块的上端连接有滑动板，滑动板远离控制按钮的一端侧壁上连接有多个弹性件，弹性件远离滑动板的一端与控制箱的内壁连接，控制箱远离控制按钮一端内壁上设有内外连通的通孔；不仅能对基坑位移进行有效的监测，而且监测装置还便于移动。

针对上述中的相关技术，上述监测装置在使用的过程中，只能对基坑位移的侧壁发生水平位移进行监测，无法对基坑的全貌进行检测，因而发明人认为存在有监测效果不精确的缺陷。

发明内容

为了改善建筑基坑监测过程中精度较低的问题，本申请提供了一种建筑基坑远程智能监测系统及监测方法。

第一方面，本申请提供一种建筑基坑远程智能监测系统，采用如下的技术方案：

一种建筑基坑远程智能监测系统，包括定点监控模块和移动监控模块，所述定点监控模块包括用于检测基坑应力的压力检测装置、用于检测基坑沉降及坍塌位移的位移检测装置和用于检测基坑倾斜度的倾斜检测装置；所述移动监控模块包括用于对基坑图像进行采集的图像采集模块以及用于驱动移动监控模块进行移动的行进装置；所述定点监控模块和移动监控模块分别连接有无线传输模块，所述无线传输模块连接有数据处理中心，所述数据处理中心连接有用于向移动终端发送报警信号的无线通信模块。

通过采用上述技术方案，通过定点监控模块中的压力检测装置对基坑应力进行检测、通过位移检测装置对基坑沉降或坍塌的位移进行检测并且通过倾斜检测装置对基坑的侧壁倾斜度进行检测；另一方面再通过移动监控模块中的行进装置驱动图像采集模块对基坑以及基坑周围的环境进行图像采集并与初始的图像进行比对；数据处理中心对定点监控模块和移动监控模块检测所得数据进行处理并在定点监控模块和移动监控模块均检测得出基坑状态异常时通过无线通信模块向安全员以及现场施工人员的移动终端发送报警信号，从而从多个维度对基坑进行检测并实现了远程的监控和报警，从而在大大提高基坑监测的精确度的同时保证了基坑报警的实时性。

可选的，所述数据处理中心连接有用于设定监测频率的频率设定模块，所述频率设定模块包括用于手动输入监测频率的手动输入模块以及用于自动给出频率建议的频率建议模块。

通过采用上述技术方案，频率设定模块的设置便于对定点监控模块以及移动监控模块的监控频率进行设定，一方面能够保证对基坑的监控；另一方面能够节约定点监控模块以及移动监控模块的工作时间，从而大大节约了资源和能源；而手动输入模块便于通过手动输入监控频率，从而便于对监控频率的手动设定；而频率建议模块则能够通过环境自动给出监测频率的建议值，从而基于环境和标准给出适当的监控频率建议值以供参考。

可选的，所述数据处理中心连接有水文地质监测模块，所述水文地质模块包括用于检测土壤湿度的湿度检测装置、用于检测基坑环境的环境检测装置、用于检测地下水位的水位检测装置以及用于检测孔隙压力值的孔隙检测装置；所述水文地质监测模块用于输出水文地质信息，所述频率建议模块连接于水文地质监测模块以通过计算得出建议频率。

通过采用上述技术方案，水文地质监测模块中的湿度检测装置能够对土层湿度进行检测，而环境检测装置能够对基坑的温湿度进行检测、水位检测装置能够对基坑的地下水位进行检测、孔隙检测装置能够对孔隙压力进行检测，从而从多个方面反映基坑周围的水文地质信息，从而给出一个全面的水文地质情况，从而为频率建议模块提供完整全面的数据基础，从而便于对频率进行计算以得出建议频率。

可选的，所述数据处理中心连接有采样点设置模块，所述采样点设置模块包括人工设定点模块以及智能建议点模块，所述人工设定点模块用于根据工程师经验设定定点监控模块的人工采样点，所述智能建议点模块用于基于水文地质检测模块得到的水文地质信息进行分析并给出建议采样点。

通过采用上述技术方案，通过设定点模块能对定点监控模块的监控采样点进行人为设定，从而能够根据经验以及考虑环境因素在合适的位置对基坑进行定点监控；而智能建议点模块通过机器对水文地质信息进行自动识别，并基于水文地质信息分析得出建议的采样点，从而提高了采样点的随机性以及可靠性，降低了人的主观因素对选取采样点的影响。

可选的，所述智能建议点模块包括人工智能学习模块，所述人工智能学习模块通过对相同水文地质信息的标准采样点进行学习以得出建议采样点。

通过采用上述技术方案，人工智能学习模块在大量的相同水文地质信息的标准采样点的深度学习下，能够基于训练的结果对输入智能建议点模块的区域进行自动选点，从而便于通过人工智能进行深度学习，自动选点。

可选的，所述采样点设置模块还包括重点监控模块，所述重点监控模块包括人工设定的重点监控点以及重合分析模块，所述重合分析模块用于将人工设定点与建议设定点进行比对并得出重合监控点。

通过采用上述技术方案，重点监控模块中的人为设定的重点监控点一般是施工人员选定的较为危险的点，因而需要重点进行监控；而重合分析模块能够分析设定点模块设定的人工设定点与智能建议点模块建议的建议采样点之间相重合的点，将这些重合的点作为重点监控的点；选择重点监控点和重合监控点重点进行监控，从而在提高了基坑监测效率的同时也能够保证基坑检测的精确度。

可选的，所述数据处理中心连接有图像处理模块，所述图像处理模块包括图像比对识别模块，所述图像比对识别模块用于将图像采集模块采集到的图像数据与基坑刚挖好时图像采集模块采集的数据进行对比以输出基坑信息。

通过采用上述技术方案，图像比对识别模块通过将基坑开完好之后第一次采集的基坑图像作为标准图像，然后将每一次图像采集模块采集到的图像数据与标准图像进行比对，通过图像比对算法能够得出两次图像的差异值，在差异值到达预警值时发出报警，从而结合定点监控模块大大提高了基坑监控的精确度。

可选的，所述图像处理模块还包括边界识别模块，所述边界识别模块用于识别基坑的边界以供采样点设置模块设定采样点。

通过采用上述技术方案，边界识别模块的设置便于对基坑的边界进行识别刻画，从而便于数据处理中心能够获取到基坑的边界和范围，从而为采样点的选取提供了范围依据。

第二方面，本申请提供一种建筑基坑远程智能监测系统的监测方法，采用如下的技术方案：

一种建筑基坑远程智能监测系统的监测方法，包括：

驱动行进装置围绕基坑一周，并通过图像采集模块采集图像；

边界识别模块对基坑的边界进行识别；

安装水文地质监测模块，检测得出水文地质信息；

基于水文地质信息通过采样点设置模块分析给出采样点；

在采样点安装定点监控模块；以及，

驱动移动监控模块对基坑采集图像信息，并基于图像信息和定点监控模块的监控数据判断基坑状态。

通过采用上述技术方案，预先通过行进装置驱动图像采集模块围绕基坑行进一周从而能够通过边界识别模块对基坑的边界及范围进行识别，从而能够自动获取基坑的边界和范围；然后安装水文地质监测模块对水文地质信息进行监测并基于水文地质信息和基坑的边界和范围选定采样点并在采样点安装定点监控模块，其中包括重点监控点和重合监控点，重点监控点和重合监控点进行重点监控，从而获得了定点监控模块的恰当位置；然后驱动移动监控模块对基坑进行图像采集，结合定点监控模块所得结果从而能够更加精确地对基坑进行监测。

可选的，还包括：设定定点监控模块和移动监控模块的监控频率，以监控频率对基坑进行监测。

通过采用上述技术方案，通过设定定点监控模块和移动监控模块的监控频率，从而使得定点监控模块和移动监控模块能够以基于水文地质信息而设定或工程师经验而设定的监控频率对基坑进行监控，在保证监控精确度的同时还能够降低定点监控模块和移动监控模块的功耗，节约能源。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过采用定点监控模块中的压力检测装置、位移检测装置、倾斜检测装置以及移动监控模块中的图像采集模块、行进装置且与无线传输模块、数据处理中心和无线通信模块相配合的技术，从而产生提高基坑监测的精确度并及时反馈给监控人员从而及时获知的效果；

2.通过采用频率设定模块中的手动输入模块、频率建议模块以及数位地址监测模块中的湿度检测装置、环境检测装置、水位检测装置、孔隙检测装置相配合的技术，从而便于确定基坑监控的频率，从而在保证精度的同时提高效率；

3.通过采用水文地质监测模块、采样点设置模块中的人工设定点模块、智能建议点模块以及与人工智能学习模块、图像处理模块和边界识别模块相配合的技术，从而便于随机选择采样点以提高监测精确度的效果。

附图说明

图1是本申请实施例中建筑基坑远程智能监测系统的主体结构框图；

图2是本申请实施例中数据处理中心连接关系的结构框图。

附图标记说明：1、定点监控模块；11、压力检测装置；12、位移检测装置；13、倾斜检测装置；2、移动监控模块；21、图像采集模块；22、行进装置；3、无线传输模块；31、数据处理中心；311、无线通信模块；312、图像处理模块；3121、图像比对识别模块；3122、边界识别模块；4、频率设定模块；41、手动输入模块；42、频率建议模块；5、水文地质监测模块；51、湿度检测装置；52、环境检测装置；53、水位检测装置；54、孔隙检测装置；6、采样点设置模块；61、人工设定点模块；62、智能建议点模块；621、人工智能学习模块；63、重点监控模块；631、重合分析模块。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1-2及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在建筑基坑监控的过程中，若建筑基坑发生竖直沉降或侧壁坍塌，势必会导致基坑的边缘形状发生变化，基坑侧壁应力变化或者基坑底壁在竖直方向或者水平方向上的位移，因而通过这些方面能够对基坑进行监测。

本申请实施例公开一种建筑基坑远程智能监测系统。参照图1，建筑基坑远程智能监测系统包括定点监控模块1和移动监控模块2，定点监控模块1包括用于检测基坑应力的压力检测装置11、用于检测基坑沉降及坍塌位移的位移检测装置12和用于检测基坑倾斜度的倾斜检测装置13；压力检测装置11埋设在基坑贴合于基坑支护组件的表面中，位移检测装置12安装在基坑内部，对基坑的水平位移和竖直位移进行检测，而倾斜检测装置13埋设在基坑四周的土层中，用于检测基坑周围土层的倾斜度。

参照图1，移动监控模块2包括用于对基坑图像进行采集的图像采集模块21以及用于驱动移动监控模块2进行移动的行进装置22；图像采集模块21对基坑的图形进行采集便于对基坑进行图像监测。定点监控模块1和移动监控模块2分别连接有无线传输模块3，无线传输模块3连接有数据处理中心31，数据处理中心31连接有用于向移动终端发送报警信号的无线通信模块311，无线传输模块3将定点监控模块1和移动监控模块2采集所得数据传输给数据处理中心31，数据中心进行处理分析，在基坑出现异常时通过无线通信模块311向负责人员的移动终端发送报警信号。

参照图1和图2，数据处理中心31连接有图像处理模块312，图像处理模块312包括图像比对识别模块3121，在基坑开挖完成之后支护完成的状态下即通过行进装置22移动并控制图像采集模块21对基坑周围的图像进行采集，作为标准图像。图像比对识别模块3121用于将图像采集模块21采集到的图像数据与基坑刚挖好时图像采集模块21采集的数据进行对比以输出基坑信息，即在监测的过程中对图像采集模块21采集到的图像与标准图像进行比对，当出现较大异常时进行图像识别，此时识别出基坑的异常情况则通过无线通信模块311进行报警。

参照图1和图2，图像处理模块312还包括边界识别模块3122，边界识别模块3122用于识别基坑的边界，图像采集模块21在行进装置22移动的过程中对基坑的边缘进行图像采集，从而能够对基坑的边界进行采集和识别，从而便于刻画基坑的边缘界限。

参照图1和图2，数据处理中心31连接有用于设定监测频率的频率设定模块4，频率设定模块4包括用于手动输入监测频率的手动输入模块41以及用于自动给出频率建议的频率建议模块42，手动输入模块41用于向数据处理中心31手动输入的监测频率，而频率建议模块42则由人工智能给出建议的频率，数据处理中心31依照手动输入的监测频率或人工智能给出的建议频率对基坑进行监测。

参照图1和图2，数据处理中心31连接有水文地质监测模块5，水文地质模块包括用于检测土壤湿度的湿度检测装置51、用于检测基坑环境的环境检测装置52、用于检测地下水位的水位检测装置53以及用于检测孔隙压力值的孔隙检测装置54。湿度检测装置51对基坑周围的土壤湿度进行检测，环境检测装置52对基坑周围的温湿度进行检测，水位检测装置53对基坑周围水文环境的地下水位高度进行检测，而孔隙检测装置54对土层孔隙的水压进行检测，从而使得水文地质监测模块5输出基坑周围的综合水文地质信息，频率建议模块42连接于水文地质监测模块5以通过参考水文地质监测模块5以及天气情况计算得出建议频率，从而作为检测频率的参考值。

参照图1和图2，数据处理中心31连接有采样点设置模块6，采样点设置模块6包括人工设定点模块61以及智能建议点模块62，人工设定点模块61用于根据工程师经验设定定点监控模块1的人工采样点，一般来说，采样点的设定会由有经验的工程师依据标准来进行选定。

参照图1和图2，智能建议点模块62用于基于水文地质检测模块得到的水文地质信息进行分析并给出建议采样点。智能建议点模块62包括人工智能学习模块621，人工智能学习模块621通过对相同水文地质信息的标准采样点进行学习以得出建议采样点，依据相同的水文地质信息对地质进行分类，并将已有的标准采样点图像数据作为训练集输入人工智能学习模块621进行学习，智能建议点模块62能够自动依照标准和水文地质信息选定合适的采样点并标注在边界识别模块3122识别的基坑边界信息上。

参照图1和图2，采样点设置模块6还包括重点监控模块63，重点监控模块63包括人工设定的重点监控点以及重合分析模块631，重合分析模块631用于将人工设定点与建议设定点进行比对并得出重合监控点，将重合监控点传输给数据处理中心31以对此重合电控点进行重点监控。

本申请实施例还公开一种建筑基坑远程智能监测系统的监测方法，包括：

驱动行进装置22围绕基坑一周，并通过图像采集模块21采集图像；

采集基坑周围以及基坑内部的图像信息作为最初始的标准图像，可以作为比对的标准。

边界识别模块3122对基坑的边界进行识别；

边界识别模块3122对图像采集模块21采集的图像进行图像分割和识别，从而对基坑的边界和范围进行详细刻画，并作为采样点选定的范围依据。

安装水文地质监测模块5，检测得出水文地质信息；

通过水文地质监测模块5得出基坑周围地质条件，进行综合分析以得出水文地质信息，从而能够为监控频率和给出采样点建议提供科学依据。

基于水文地质信息通过采样点设置模块6分析给出采样点；

提供人工设定点模块61基于工程师的经验设定定监控模块的人工采样点并选择人工采样点中的一部分作为重点监控点；通过智能建议点模块62分析水文地质信息并自动基于训练集以及基坑的边界和范围自动给出建议点的坐标，作为定点监控模块1的建议采样点；通过重合分析模块631分析人工采样点和建议采样点以得出重合监控点，人工采样点和建议采样点均作为定点监控模块1的采样点，并将重点监控点和重合监控点作为需要重点监控的采样点。

在采样点安装定点监控模块1；

在采样点安装压力检测装置11、位移检测装置12以及倾斜检测装置13，用于检测基坑的压力数据、位移数据和倾斜数据，并通过无线传输模块3将数据传输给数据处理中心31进行处理。

设定定点监控模块1和移动监控模块2的监控频率，以监控频率对基坑进行监测；

依据水文地质信息对监控的频率进行计算，通过对土层水分含量、土层的颗粒度以及土层的结构比例进行加权计算，从而综合分析得出监控的频率，从而根据需要对基坑进行定时监测；也可以通过手动输入模块41基于工程师的经验输入监测的频率，则以输入的频率作为监测频率进行监测。

驱动移动监控模块2对基坑采集图像信息，并基于图像信息和定点监控模块1的监控数据判断基坑状态。

由于基坑发生异常时，往往会伴随着定点监控模块1中参数的变化以及移动监控模块2采集并识别出的图像变化，因而在定点监控模块1和移动监控模块2同时异常时，数据处理中心31通过无线通信模块311向操作人员的移动终端发出报警，及时做出处理。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，本说明书（包括摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

Claims (10)

1.一种建筑基坑远程智能监测系统，其特征在于：包括定点监控模块(1)和移动监控模块(2)，所述定点监控模块(1)包括用于检测基坑应力的压力检测装置(11)、用于检测基坑沉降及坍塌位移的位移检测装置(12)和用于检测基坑倾斜度的倾斜检测装置(13)；所述移动监控模块(2)包括用于对基坑图像进行采集的图像采集模块(21)以及用于驱动移动监控模块(2)进行移动的行进装置(22)；所述定点监控模块(1)和移动监控模块(2)分别连接有无线传输模块(3)，所述无线传输模块(3)连接有数据处理中心(31)，所述数据处理中心(31)连接有用于向移动终端发送报警信号的无线通信模块(311)。

2.根据权利要求1所述的建筑基坑远程智能监测系统，其特征在于：所述数据处理中心(31)连接有用于设定监测频率的频率设定模块(4)，所述频率设定模块(4)包括用于手动输入监测频率的手动输入模块(41)以及用于自动给出频率建议的频率建议模块(42)。

3.根据权利要求2所述的建筑基坑远程智能监测系统，其特征在于：所述数据处理中心(31)连接有水文地质监测模块(5)，所述水文地质模块包括用于检测土壤湿度的湿度检测装置(51)、用于检测基坑环境的环境检测装置(52)、用于检测地下水位的水位检测装置(53)以及用于检测孔隙压力值的孔隙检测装置(54)；所述水文地质监测模块(5)用于输出水文地质信息，所述频率建议模块(42)连接于水文地质监测模块(5)以通过计算得出建议频率。

4.根据权利要求3所述的建筑基坑远程智能监测系统，其特征在于：所述数据处理中心(31)连接有采样点设置模块(6)，所述采样点设置模块(6)包括人工设定点模块(61)以及智能建议点模块(62)，所述人工设定点模块(61)用于根据工程师经验设定定点监控模块(1)的人工采样点，所述智能建议点模块(62)用于基于水文地质检测模块得到的水文地质信息进行分析并给出建议采样点。

5.根据权利要求4所述的建筑基坑远程智能监测系统，其特征在于：所述智能建议点模块(62)包括人工智能学习模块(621)，所述人工智能学习模块(621)通过对相同水文地质信息的标准采样点进行学习以得出建议采样点。

6.根据权利要求5所述的建筑基坑远程智能监测系统，其特征在于：所述采样点设置模块(6)还包括重点监控模块(63)，所述重点监控模块(63)包括人工设定的重点监控点以及重合分析模块(631)，所述重合分析模块(631)用于将人工设定点与建议设定点进行比对并得出重合监控点。

7.根据权利要求6所述的建筑基坑远程智能监测系统，其特征在于：所述数据处理中心(31)连接有图像处理模块(312)，所述图像处理模块(312)包括图像比对识别模块(3121)，所述图像比对识别模块(3121)用于将图像采集模块(21)采集到的图像数据与基坑刚挖好时图像采集模块(21)采集的数据进行对比以输出基坑信息。

8.根据权利要求7所述的建筑基坑远程智能监测系统，其特征在于：所述图像处理模块(312)还包括边界识别模块(3122)，所述边界识别模块(3122)用于识别基坑的边界以供采样点设置模块(6)设定采样点。

9.一种应用于权利要求8所述的建筑基坑远程智能监测系统的监测方法，其特征在于，包括：

驱动行进装置(22)围绕基坑一周，并通过图像采集模块(21)采集图像；

边界识别模块(3122)对基坑的边界进行识别；

安装水文地质监测模块(5)，检测得出水文地质信息；

基于水文地质信息通过采样点设置模块(6)分析给出采样点；

在采样点安装定点监控模块(1)；以及，

驱动移动监控模块(2)对基坑采集图像信息，并基于图像信息和定点监控模块(1)的监控数据判断基坑状态。

10.根据权利要求9所述的建筑基坑远程智能监测系统的监测方法，其特征在于：还包括：设定定点监控模块(1)和移动监控模块(2)的监控频率，以监控频率对基坑进行监测。

Images