CN112982503A - 基于地铁基坑施工监测系统、方法、设备及存储介质 - Google Patents

基于地铁基坑施工监测系统、方法、设备及存储介质 Download PDF

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Abstract

本申请涉及基于地铁基坑施工监测系统、方法、设备及存储介质，涉及地铁施工监测的技术领域，其包括控制模块，配置为用于根据设定程序和/或临时输入的指令数据，输出控制信号；应力监测模块，用于监测基坑内型钢的应力，并生成应力信号；温度监测模块，用于监测基坑内的温度状态，并生成温度信号；沉降监测模块，用于监测基坑周测土壤的沉降状态，并生成沉降信号；位置输出模块实时输出位置信号至控制模块，每一应力信号、温度信号以及沉降信号均对应一位置信号；信号处理模块接收并响应于控制模块输出的多种监测信号，并进行分析处理，输出分析处理结果。本申请具有便于工作人员及时了解基坑内部的环境以及墙体沉降状态的效果。

Description

基于地铁基坑施工监测系统、方法、设备及存储介质
技术领域
本申请涉及地铁施工监测的技术领域，尤其是涉及基于地铁基坑施工监测系统、方法、设备及存储介质。
背景技术
目前，地铁工程施工面临的地质水文条件多样，不可避免地需要穿越城市内部大量敏感的城建设施和生命线系统，地下及地上既有结构在复杂环境作用下不确定性高，在国内外都属于高风险生产活动，工程建设风险突出，易带来严重的经济损失、不良的社会影响甚至人员伤亡。
在基坑施工过程中，通常需要对基坑的状态进行监测，便于工作人员更加精准的施工，同时也便于及时对施工中基坑的异常状态进行处理。
针对上述中的相关技术，发明人认为：由于基坑在施工过程中，墙体等容易出现沉降的现象，基坑内装置也需要维持一定的环境，工作人员需要及时了解到这些状态。
发明内容
为了便于工作人员及时了解基坑内部的环境以及墙体的沉降状态，本申请提供基于地铁基坑施工监测系统、方法、设备及存储介质。
第一方面，本申请提供的一种基于地铁基坑施工监测系统，采用如下的技术方案：
基于地铁基坑施工监测系统，包括：
控制模块，配置为用于根据设定程序和/或临时输入的指令数据，输出控制信号；
应力监测模块，包括应变传感器，与所述控制模块信号连接，用于监测基坑内型钢的应力，并生成应力信号，传输至所述控制模块；
温度监测模块，包括多个温度传感器，与所述控制模块信号连接，用于监测基坑内的温度状态，并生成温度信号，传输至所述控制模块；
沉降监测模块，包括沉降监测传感器，与所述控制模块信号连接，用于监测基坑周测土壤的沉降状态，并生成沉降信号传输至所述控制模块；
位置输出模块，与所述控制模块信号连接，实时输出位置信号至所述控制模块，每一所述应力信号、所述温度信号以及所述沉降信号均对应一所述位置信号；
信号处理模块，与所述控制模块信号连接，接收并响应于所述控制模块输出的多种监测信号，并进行分析处理，输出分析处理结果。
通过采用上述技术方案，在基坑施工过程中，应力监测模块、温度监测模块、沉降监测模块监测基坑内的环境，并生成相对应的信号，位置输出模块实时输出位置信号，使得每一应力信号、温度信号以及沉降信号均能够对应一位置信号，便于工作人员确定监测区域的状态。同时位置信号形成系统的行迹，便于工作人员查看已监测区域和未监测区域，便于工作人员对某个区域内做全面的监测。
优选的，所述温度监测模块包括第一温度传感器和第二温度传感器，所述第一温度传感器用于监测基坑内的温度，所述第二温度传感器用于监测基坑墙体的温度，所述第一温度传感器和所述第二温度传感器分别输出温度信号至所述控制模块。
通过采用上述技术方案，第一温度传感器对基坑内的环境温度进行检测，确保基坑内的环境适宜工作人员进行作业，当温度过低或者过高，且与当时天气极其不相符合时，信号处理模块的分析处理结果提醒工作人员及时排查异常状态。
第二温度传感器检测基坑墙体的温度状态，确保基坑墙体不易出现大幅度沉降或者膨胀等异常现象。
优选的，所述信号处理模块包括：
信号曲线绘制单元，与所述控制模块信号连接，接收所述应力信号、所述温度信号、所述沉降信号以及所述位置信号，所述应力信号、所述温度信号、所述沉降信号以相对应的所述位置信号绘制指标曲线，当某一指标的数据呈上升趋势，且逐渐靠近正常范围值的最大值时，输出报警信号；
所述位置信号同时生成行迹曲线，用于标记系统的行动轨迹。
通过采用上述技术方案，将多个指标绘制呈曲线，便于工作过人员观察各项指标的变化情况；同时位置信号绘制的行迹曲线，便于工作人员查询监测的位置记录。
优选的，所述信号处理模块还包括：
报警信号输出单元，与所述控制模块控制连接，当所述控制模块接收到所述信号曲线绘制单元输出的报警信号时，将所述报警信号分别输出至地面工作人员和地下工作人员。
通过采用上述技术方案，当基坑内的环境或者基坑墙体的沉降状态发生异常情况时，地下工作人员及时排查异常原因，若出现事故时，地上工作人员及时安排救护工作，提高地下工作人员的安全保障。
第二方面，本申请提供一种基于地铁基坑施工监测方法，采用如下的技术方案：
基于地铁基坑施工监测方法，
获取基坑的状态信号，通过应力监测模块、温度监测模块、沉降监测模块以及位置输出模块，获取当前位置的型钢应力、温度以及基坑沉降状态，并生成相对应的状态信号；
传输各状态信号，多种状态信号输出至信号处理模块相对应的区域，以便进行相对应的处理分析作业；
处理分析状态信号，信号处理模块接收各状态信号后，根据预设的信号处理并分析监测数据，并输出分析处理结果。
通过采用上述技术方案，在基坑施工的过程中，获取基坑的状态信号，包括型钢的应力信号、基坑的温度信号以及墙体的温度信号，同时实时获取系统的位置信号。使得每一应力信号、温度信号以及沉降信号均能够对应一位置信号，便于工作人员确定监测区域的状态。同时位置信号形成系统的行迹，便于工作人员查看已监测区域和未监测区域，便于工作人员对某个区域内做全面的监测。
优选的，所述温度监测模块分别对基坑内的温度和基坑的墙体进行温度监测，并生成相对应的温度信号。
通过采用上述技术方案，由于基坑的墙体与基坑内的环境要求不同，分别针对两者进行温度检测，并生成相对应的温度信号，便于工作人员进行监测。
优选的，处理分析状态信号的过程中，将接收到的各状态信号分别以相对应的位置信号绘制指标曲线，并某一指标的数据呈上升趋势，且逐渐靠近正常范围值的最大值时，输出报警信号；
同时根据位置信号生成系统的行迹曲线，便于工作人员查看系统的监测区域。
通过采用上述技术方案，各项指标曲线便于工作人员更加直观的观察基坑内环境状态的变化情况；而行迹曲线便于工作人员更加清楚已监测并生成信号的区域。
优选的，所述报警信号分别传输至地面工作人员和地下工作人员，地面工作人员根据报警信号实施相对应的救护措施，地下工作人员根据报警信号实施相对应的补救措施。
通过采用上述技术方案，当基坑内的环境或者基坑墙体的沉降状态发生异常情况时，地下工作人员及时排查异常原因，若出现事故时，地上工作人员及时安排救护工作，提高地下工作人员的安全保障。
第三方面，本申请提供一种设备，采用如下的技术方案：
一种设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
获取基坑的状态信号，通过应力监测模块、温度监测模块、沉降监测模块以及位置输出模块，获取当前位置的型钢应力、温度以及基坑沉降状态，并生成相对应的状态信号；
传输各状态信号，多种状态信号输出至信号处理模块相对应的区域，以便进行相对应的处理分析作业；
处理分析状态信号，信号处理模块接收各状态信号后，根据预设的信号处理并分析监测数据，并输出分析处理结果。
第四方面，本申请提供一种存储介质，采用如下的技术方案：
一种存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
获取基坑的状态信号，通过应力监测模块、温度监测模块、沉降监测模块以及位置输出模块，获取当前位置的型钢应力、温度以及基坑沉降状态，并生成相对应的状态信号；
传输各状态信号，多种状态信号输出至信号处理模块相对应的区域，以便进行相对应的处理分析作业；
处理分析状态信号，信号处理模块接收各状态信号后，根据预设的信号处理并分析监测数据，并输出分析处理结果。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.在基坑施工过程中，应力监测模块、温度监测模块、沉降监测模块监测基坑内的环境，并生成相对应的信号，位置输出模块实时输出位置信号，使得每一应力信号、温度信号以及沉降信号均能够对应一位置信号，便于工作人员确定监测区域的状态。同时位置信号形成系统的行迹，便于工作人员查看已监测区域和未监测区域，便于工作人员对某个区域内做全面的监测；
2.采用曲线图的方式呈现指标的数值，更加直观，方便工作人员观察基坑内环境状态的变化情况；而行迹曲线便于工作人员更加清楚已监测并生成信号的区域。
附图说明
图1是本申请实施例系统的原理框图；
图2是本申请实施例方法的步骤图；
图3是本申请实施例设备的原理框图。
附图标记：1、控制模块；2、应力监测模块；3、温度监测模块；31、第一温度传感器；32、第二温度传感器；4、沉降监测模块；5、位置输出模块；6、信号处理模块；61、信号曲线绘制单元；62、报警信号输出单元。
具体实施方式
以下结合附图1-3对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种基于地铁基坑施工监测系统。参照图1，主要包括用于控制系统运行状态的控制模块1、用于监测基坑状态的应力监测模块2、温度监测模块3以及沉降监测模块4、用于确定系统位置的位置输出模块5以及用于处理分析各指标信号的信号处理模块6。
控制模块1配置为用于根据设定程序和/或临时输入的指令数据，输出控制信号；本申请实施例中控制模块1可以设置由多个不同的PLC、单片机或者PC端等组成的控制中心，具体位置设置于临时搭建的工程场地中即可。且可以通过局域网或者蓝牙等无线连接方式，与应力监测模块2、温度监测模块3、沉降监测模块4以及位置输出模块5形成信号传输。
应力监测模块2包括应变传感器，应变传感器与控制模块1信号连接，主要的功能在于监测基坑内型钢的应力，应变传感器监测基坑内支撑用的型钢应力，并生成应力信号，而后传输至控制模块1。
温度监测模块3包括多个与控制模块1信号连接的温度传感器，本申请实施例中，温度监测模块3包括第一温度传感器31和第二温度传感器32，其中第一温度传感器31用于监测基坑内的温度，第二温度传感器32用于监测基坑墙体的温度。
当第一温度传感器31和第二温度传感器32监测到温度信号后，分别输出温度信号至控制模块1。其中第一温度传感器31可以实时传输相对应的温度信号至控制模块1，而第二温度传感器32在监测基坑墙体的温度时，传输相对应的温度信号至控制模块1即可。
沉降监测模块4包括与控制模块1信号连接的沉降监测传感器，旨在监测基坑周测土壤的沉降状态，并生成沉降信号传输至控制模块1；本申请实施例中，当基坑周侧土壤发生下沉时，工作人员及时注浆至相对应的位置，降低塌陷的文献情况发生的概率。当基坑周侧环境发生膨胀时，工作人员及时在相对应的位置取出多余的土壤，确保施工环境的安全性。
位置输出模块5与控制模块1信号连接，本申请实施例中可以配置为GPS、北斗定位系统等能够传输位置信号的装置。位置输出模块5实时输出位置信号至控制模块1，确保每一应力信号、温度信号以及沉降信号均能够对应一位置信号。
信号处理模块6与控制模块1信号连接，主要用于对各项指标信号进行分析处理，通过接收并响应于控制模块1输出的多种监测信号实现上述功能，并输出分析处理结果。
为了实现上述目的，对信号处理模块6作进一步详细说明。信号处理模块6主要包括信号曲线绘制单元61以及报警信号输出单元62。
其中，信号曲线绘制单元61主要与控制模块1信号连接，实时接收应力信号、温度信号、沉降信号以及位置信号，并根据设定的绘制要求，分别将应力信号、温度信号、沉降信号以相对应的位置信号绘制指标曲线。
当某一指标的数据呈上升趋势，且逐渐靠近正常范围值的最大值时（此时可以设置一个报警值），输出报警信号。
为了便于工作人员观察监测的区域，位置信号同时生成行迹曲线，实现更加详尽的标记系统行动轨迹的目的。
报警信号输出单元62与控制模块1控制连接，当控制模块1接收到信号曲线绘制单元61输出的报警信号时，将报警信号分别输出至地面工作人员和地下工作人员。
本申请实施例一种基于地铁基坑施工监测系统的实施原理为：在基坑施工过程中，应力监测模块2、温度监测模块3、沉降监测模块4监测基坑内的环境，并生成相对应的信号，位置输出模块5实时输出位置信号，使得每一应力信号、温度信号以及沉降信号均能够对应一位置信号，便于工作人员确定监测区域的状态。同时位置信号形成系统的行迹，便于工作人员查看已监测区域和未监测区域，便于工作人员对某个区域内做全面的监测。
本申请实施例还公开一种基于地铁基坑施工监测方法。参照图2，主要包括以下步骤：
获取基坑的状态信号，通过应力监测模块2、温度监测模块3、沉降监测模块4以及位置输出模块5，获取当前位置的型钢应力、温度以及基坑沉降状态，并生成相对应的状态信号。
其中，温度监测模块3分别对基坑内的温度和基坑的墙体进行温度监测，并生成相对应的温度信号。
传输各状态信号，多种状态信号输出至信号处理模块6相对应的区域，以便进行相对应的处理分析作业。
处理分析状态信号，信号处理模块6接收各状态信号后，根据预设的信号处理并分析监测数据，并输出分析处理结果。
处理分析状态信号时，控制模块1将接收到的各状态信号分别以相对应的位置信号绘制指标曲线，并某一指标的数据呈上升趋势，且逐渐靠近正常范围值的最大值时，输出报警信号。
同时根据位置信号生成系统的行迹曲线，便于工作人员查看系统的监测区域。
报警信号分别传输至地面工作人员和地下工作人员，地面工作人员根据报警信号实施相对应的救护措施，地下工作人员根据报警信号实施相对应的补救措施。
本申请实施例一种基于地铁基坑施工监测方法的实施原理为：在基坑施工的过程中，获取基坑的状态信号，包括型钢的应力信号、基坑的温度信号以及墙体的温度信号，同时实时获取系统的位置信号。使得每一应力信号、温度信号以及沉降信号均能够对应一位置信号，便于工作人员确定监测区域的状态。同时位置信号形成系统的行迹，便于工作人员查看已监测区域和未监测区域，便于工作人员对某个区域内做全面的监测。
本实施例还提供了一种设备，该设备可以是服务器，其内部结构图可以参照图3。该设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器和网络接口。其中，该设备的处理器用于提供计算和控制能力。该设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该设备的数据库用于存储业务请求、业务数据等数据。该设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种数据处理方法。
本领域技术人员可以理解，图3中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的设备的限定，具体的设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
本实施例还提供了一种可读存储介质，存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例中的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(RandomAccessMemory，RAM)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(StaticRandomAccessMemory，SRAM)或动态随机存取存储器(DynamicRandomAccessMemory，DRAM)等。
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，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.基于地铁基坑施工监测系统，其特征在于，包括：
控制模块（1），配置为用于根据设定程序和/或临时输入的指令数据，输出控制信号；
应力监测模块（2），包括应变传感器，与所述控制模块（1）信号连接，用于监测基坑内型钢的应力，并生成应力信号，传输至所述控制模块（1）；
温度监测模块（3），包括多个温度传感器，与所述控制模块（1）信号连接，用于监测基坑内的温度状态，并生成温度信号，传输至所述控制模块（1）；
沉降监测模块（4），包括沉降监测传感器，与所述控制模块（1）信号连接，用于监测基坑周测土壤的沉降状态，并生成沉降信号传输至所述控制模块（1）；
位置输出模块（5），与所述控制模块（1）信号连接，实时输出位置信号至所述控制模块（1），每一所述应力信号、所述温度信号以及所述沉降信号均对应一所述位置信号；
信号处理模块（6），与所述控制模块（1）信号连接，接收并响应于所述控制模块（1）输出的多种监测信号，并进行分析处理，输出分析处理结果。
2.根据权利要求1所述的基于地铁基坑施工监测系统，其特征在于，所述温度监测模块（3）包括第一温度传感器（31）和第二温度传感器（32），所述第一温度传感器（31）用于监测基坑内的温度，所述第二温度传感器（32）用于监测基坑墙体的温度，所述第一温度传感器（31）和所述第二温度传感器（32）分别输出温度信号至所述控制模块（1）。
3.根据权利要求1所述的基于地铁基坑施工监测系统，其特征在于，所述信号处理模块（6）包括：
信号曲线绘制单元（61），与所述控制模块（1）信号连接，接收所述应力信号、所述温度信号、所述沉降信号以及所述位置信号，所述应力信号、所述温度信号、所述沉降信号以相对应的所述位置信号绘制指标曲线，当某一指标的数据呈上升趋势，且逐渐靠近正常范围值的最大值时，输出报警信号；
所述位置信号同时生成行迹曲线，用于标记系统的行动轨迹。
4.根据权利要求3所述的基于地铁基坑施工监测系统，其特征在于，所述信号处理模块（6）还包括：
报警信号输出单元（62），与所述控制模块（1）控制连接，当所述控制模块（1）接收到所述信号曲线绘制单元（61）输出的报警信号时，将所述报警信号分别输出至地面工作人员和地下工作人员。
5.基于地铁基坑施工监测方法，其特征在于，
获取基坑的状态信号，通过应力监测模块（2）、温度监测模块（3）、沉降监测模块（4）以及位置输出模块（5），获取当前位置的型钢应力、温度以及基坑沉降状态，并生成相对应的状态信号；
传输各状态信号，多种状态信号输出至信号处理模块（6）相对应的区域，以便进行相对应的处理分析作业；
处理分析状态信号，信号处理模块（6）接收各状态信号后，根据预设的信号处理并分析监测数据，并输出分析处理结果。
6.根据权利要求5所述的基于地铁基坑施工监测方法，其特征在于，所述温度监测模块（3）分别对基坑内的温度和基坑的墙体进行温度监测，并生成相对应的温度信号。
7.根据权利要求5所述的基于地铁基坑施工监测方法，其特征在于，处理分析状态信号的过程中，将接收到的各状态信号分别以相对应的位置信号绘制指标曲线，并某一指标的数据呈上升趋势，且逐渐靠近正常范围值的最大值时，输出报警信号；
同时根据位置信号生成系统的行迹曲线，便于工作人员查看系统的监测区域。
8.根据权利要求7所述的基于地铁基坑施工监测方法，其特征在于，所述报警信号分别传输至地面工作人员和地下工作人员，地面工作人员根据报警信号实施相对应的救护措施，地下工作人员根据报警信号实施相对应的补救措施。
9.一种设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求5-8中任一项所述方法的步骤。
10.一种存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求5-8中任一项所述方法的步骤。
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