CN113375715A - 一种用于高填方强夯路基施工过程及施工质量监测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于高填方强夯路基施工过程及施工质量监测系统及方法，系统包括数据采集与远程控制终端、数据转换模块、大数据中心、高填方强夯路基施工全寿命周期远程在线状态监测模块、监测点状态智能诊断预测及预警模块和终端显示模块。方法包括布点、采集数据、数据处理、终端监控等步骤。具有节约成本、施工高效、安全可靠的效果。

Description

一种用于高填方强夯路基施工过程及施工质量监测系统及 方法

技术领域

本发明涉及强夯路基施工效果监测的技术领域，具体而言，涉及一种适用于高填方强夯路基施工过程及施工质量监测系统及方法。

背景技术

高填方路基的加固处理，传统上多采用分层碾压、分层压实的处理方法。随着强夯施工技术大范围推广，因其施工效率、质量优势愈发明显，高填方路基的加固也多采用强夯处理方法。但强夯工艺前期多用于处理松散填土、碎石土路基等，在路基填方加固方面相关经验不足，国内尚缺失针对性施工技术规范及质量检测标准。因此，为实现对高填方强夯路基施工效果的动态化质量检验，研发一套适用于高填方强夯路基施工过程及施工质量监测方法，具有重要的现实价值。

目前，高填方强夯路基监测多借鉴传统路基处理监测思路：(1)监测指标比较独立，监测数据分离，现有监测系统不全面；(2)多数仅为变形监测，忽略了应力、温变、水分等因素，且多为人工监测，费事费力；(3)监测数据不连续，数据不可追溯，无法全天候自动化测量。目前，尚未建立统一的施工效果大数据存储、在线监测和智能诊断分析预测的平台，导致现有使用施工监测数据比较分散，缺乏对高填方强夯路基施工全寿命周期系统数据的综合比对与有效利用，对其强夯施工过程路基固结过程及施工质量难以精准把控，亦无法实时提出针对性补强措施。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于高填方强夯路基施工过程及施工质量监测系统及方法，具有施工高效、检测可靠的优点，解决了现有技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于高填方强夯路基施工过程及施工质量监测系统，包括数据采集与远程控制终端、数据转换模块、大数据中心、高填方强夯路基施工全寿命周期远程在线状态监测模块、监测点状态智能诊断预测及预警模块和终端显示模块；上述模块相互协同，对红层泥岩高填方强夯施工效果进行全过程自动化监测，数字化指导强夯施工过程，使得施工后的路基可以满足使用要求。

数据采集与远程控制终端与数据转换模块电性连接，通过数据转换模块进行数据信号转换。数据转换模块与大数据中心之间通过无线通信网络连接；高填方强夯路基施工全寿命周期远程在线状态监测模块和监测点状态智能诊断预测及预警模块的输入端均与大数据中心电性连接；强夯施工效果全寿命周期远程在线状态监测模块和监测点状态智能诊断预测及预警模块的输出端均与终端显示模块电性连接；强夯施工效果全寿命周期远程在线状态监测模块对施工进行在线实时监测，监测点状态智能诊断预测及预警模块基于全寿命周期特征进行智能诊断预测和预警。

所述数据采集与远程控制终端包括环境监测单元、压力监测单元、变形监测单元和报警单元，所述环境监测单元为湿度检测装置；所述压力监测单元为压力传感器。

上述适用于高填方强夯路基施工过程及施工质量监测系统的优选的方案是，其中，大数据中心包括数据存储器、数据分析单元、数据处理设备、太阳能供电组和数据传输设备，数据处理设备分别与数据存储器、数据分析单元、太阳能供电组和数据传输设备电连接，所述数据传输设备为INTERNET网络或中国移动GPRS流量传输网络。根据上述的技术特点，大数据中心包括数据存储器，可储存检测模块收集的数据记录，太阳能供电组可为野外不便接电的情况下提供电力供能。

上述适用于高填方强夯路基施工过程及施工质量监测系统的优选的方案是，其中，终端显示模块包括便携式移动端、指挥中心和PC机端，所述指挥中心包括服务平台；所述服务平台分别与便携式移动端和PC机端通信连接。

上述适用于高填方强夯路基施工过程及施工质量监测系统的优选的方案是，其中，服务平台搭载有监测导航服务系统和监测指挥软件系统，便于定位强夯路基检测数据不正常地段，并指挥临近工作人员上前协调处理。

一种用于高填方强夯路基施工过程及施工质量监测方法，包括以下步骤，

S1、在进行高填方强夯路基施工过程之前选取监测点，将用于环境变化监测的土壤温湿度计布设在监测点，进行土壤温湿度监测；将用于分别测定土体压力和孔隙水压力的双膜土压力计和孔隙水压力计布设在监测点，进行压力变化监测；将压差式静力水准仪布设在监测点，采集关键点沉降和不均匀沉降数据；

S2、将土壤温湿度数据、土体压力数据、孔隙水压力数据、关键点沉降数据、不均匀沉降数据传输至数据转换模块，数据转换设备对各项数据进行转换后通过无线通信网络传输至大数据中心；

S3、大数据中心对数据进行分析处理后，将数据传输至高填方强夯路基施工全寿命周期远程在线状态监测模块和监测点状态智能诊断预测及预警模块；

S4、在终端显示中，数据在云平台进行实时显示，同时将导航服务系统与云平台进行连接，对监测点位置进行实时GPS定位跟踪，当监测点状态发生变化时，指挥中心通过指挥服务系统向便携式移动终端发生指令，前端指挥人员通过便携式终端可在施工现场对监测点状态及周围环境进行检测，并及时进行处理，处理完成后，云平台对监测点状态再次进行评估反馈，若符合施工要求，可继续后续施工。

进一步的，步骤S3中所述远程在线状态监测模块对上述各种数据进行实时监测，若监测的数据未达到报警阈值时，数据将返回至大数据中心进行存储；若监测的数据达到报警阈值时，则通过报警单元进行报警。

进一步的，监测点状态智能诊断预测及预警模块可获取存储数据，并进行健康特征提取、数据分析和数据诊断预测，若数据诊断预测达到预报警阈值时，提前为终端指挥人员提供报警决策信息。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

(1)节约成本。本发明提出的一种适用于高填方强夯路基施工过程及施工质量监测方法，各个模块相互协同，对高填方强夯施工过程及施工质量进行全寿命周期自动化监测，数字化指导强夯施工过程，节约施工成本。

(2)施工高效。本发明通过传感器监测各种数据，并通过数据转换将监测数据传输至大数据中心，施工人员通过云平台进行实时监测，有效提高施工效率，具有重要的现实价值。

(3)安全可靠。本发明运行自动化、智能化程度高，可有效实现对高填方路基强夯施工中过程进行全面有效的监控；另一方面在运行中，具有良好的数据运算分析能力，且数据运算分析能力强，可有效实现根据施工现场数据对施工工作进行全面的分析，从而达到及时发现施工工作的隐患及不足，并及时进行施工工艺调整和安全隐患排除作业，从而达到提高施工效率和质量的目的。

附图说明

图1为一种适用于高填方强夯路基施工过程及施工质量监测方法总体框架图。

图2为数据采集与远程控制终端框架流程图。

图3为大数据中心框架流程图。

图4为高填方强夯路基施工全寿命周期远程在线状态监测模块结构流程图。

图5为监测点状态智能诊断预测及预警模块结构流程图。

图6为终端显示模块结构流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

一种用于高填方强夯路基施工过程及施工质量监测系统，包括数据采集与远程控制终端、数据转换模块、大数据中心、高填方强夯路基施工全寿命周期远程在线状态监测模块、监测点状态智能诊断预测及预警模块和终端显示模块；上述模块相互协同，对红层泥岩高填方强夯施工效果进行全过程自动化监测，数字化指导强夯施工过程，使得施工后的路基可以满足使用要求。

数据采集与远程控制终端与数据转换模块电性连接，通过数据转换模块进行数据信号转换。数据转换模块与大数据中心之间通过无线通信网络连接；高填方强夯路基施工全寿命周期远程在线状态监测模块和监测点状态智能诊断预测及预警模块的输入端均与大数据中心电性连接；强夯施工效果全寿命周期远程在线状态监测模块和监测点状态智能诊断预测及预警模块的输出端均与终端显示模块电性连接；强夯施工效果全寿命周期远程在线状态监测模块对施工进行在线实时监测，监测点状态智能诊断预测及预警模块基于全寿命周期特征进行智能诊断预测和预警。

所述数据采集与远程控制终端包括环境监测单元、压力监测单元、变形监测单元和报警单元，所述环境监测单元为湿度检测装置；所述压力监测单元为压力传感器。

实施例2：

一种用于高填方强夯路基施工过程及施工质量监测系统，包括数据采集与远程控制终端、数据转换模块、大数据中心、高填方强夯路基施工全寿命周期远程在线状态监测模块、监测点状态智能诊断预测及预警模块和终端显示模块；上述模块相互协同，对红层泥岩高填方强夯施工效果进行全过程自动化监测，数字化指导强夯施工过程，使得施工后的路基可以满足使用要求。

数据采集与远程控制终端与数据转换模块电性连接，通过数据转换模块进行数据信号转换。数据转换模块与大数据中心之间通过无线通信网络连接；高填方强夯路基施工全寿命周期远程在线状态监测模块和监测点状态智能诊断预测及预警模块的输入端均与大数据中心电性连接；强夯施工效果全寿命周期远程在线状态监测模块和监测点状态智能诊断预测及预警模块的输出端均与终端显示模块电性连接；强夯施工效果全寿命周期远程在线状态监测模块对施工进行在线实时监测，监测点状态智能诊断预测及预警模块基于全寿命周期特征进行智能诊断预测和预警。

所述数据采集与远程控制终端包括环境监测单元、压力监测单元、变形监测单元和报警单元，所述环境监测单元为湿度检测装置；所述压力监测单元为压力传感器。

其中，大数据中心包括数据存储器、数据分析单元、数据处理设备、太阳能供电组和数据传输设备，数据处理设备分别与数据存储器、数据分析单元、太阳能供电组和数据传输设备电性连接，所述数据传输设备为INTERNET网络或中国移动GPRS流量传输网络。根据上述的技术特点，大数据中心包括数据存储器，可储存检测模块收集的数据记录，太阳能供电组可为野外不便接电的情况下提供电力供能。

终端显示模块包括便携式移动端、指挥中心和PC机端，所述指挥中心包括服务器；所述服务器分别与便携式移动端和PC机端通信连接。

实施例3：

一种用于高填方强夯路基施工过程及施工质量监测系统，包括数据采集与远程控制终端、数据转换模块、大数据中心、高填方强夯路基施工全寿命周期远程在线状态监测模块、监测点状态智能诊断预测及预警模块和终端显示模块；上述模块相互协同，对红层泥岩高填方强夯施工效果进行全过程自动化监测，数字化指导强夯施工过程，使得施工后的路基可以满足使用要求。

数据采集与远程控制终端与数据转换模块电性连接，通过数据转换模块进行数据信号转换。数据转换模块与大数据中心之间通过无线通信网络连接；高填方强夯路基施工全寿命周期远程在线状态监测模块和监测点状态智能诊断预测及预警模块的输入端均与大数据中心电性连接；强夯施工效果全寿命周期远程在线状态监测模块和监测点状态智能诊断预测及预警模块的输出端均与终端显示模块电性连接；强夯施工效果全寿命周期远程在线状态监测模块对施工进行在线实时监测，监测点状态智能诊断预测及预警模块基于全寿命周期特征进行智能诊断预测和预警。

所述数据采集与远程控制终端包括环境监测单元、压力监测单元、变形监测单元和报警单元，所述环境监测单元为湿度检测装置；所述压力监测单元为压力传感器。

其中，大数据中心包括数据存储器、数据分析单元、数据处理设备、太阳能供电组和数据传输设备，数据处理设备分别与数据存储器、数据分析单元、太阳能供电组和数据传输设备电连接，所述数据传输设备为INTERNET网络或中国移动GPRS流量传输网络。根据上述的技术特点，大数据中心包括数据存储器，可储存检测模块收集的数据记录，太阳能供电组可为野外不便接电的情况下提供电力供能。

终端显示模块包括便携式移动端、指挥中心和PC机端，所述指挥中心包括服务平台；所述服务平台分别与便携式移动端和PC机端通信连接。

服务平台搭载有监测导航服务系统和监测指挥软件系统，便于定位强夯路基检测数据不正常地段，并指挥临近工作人员上前协调处理。

实施例4：

一种用于高填方强夯路基施工过程及施工质量监测方法，包括以下步骤，

S1、在进行高填方强夯路基施工过程之前选取监测点，将用于环境变化监测的土壤温湿度计布设在监测点，进行土壤温湿度监测；将用于分别测定土体压力和孔隙水压力的双膜土压力计和孔隙水压力计布设在监测点，进行压力变化监测；将压差式静力水准仪布设在监测点，采集关键点沉降和不均匀沉降数据；

S2、将土壤温湿度数据、土体压力数据、孔隙水压力数据、关键点沉降数据、不均匀沉降数据传输至数据转换模块，数据转换设备对各项数据进行转换后通过无线通信网络传输至大数据中心；

S3、大数据中心对数据进行分析处理后，将数据传输至高填方强夯路基施工全寿命周期远程在线状态监测模块和监测点状态智能诊断预测及预警模块；

S4、在终端显示中，数据在云平台进行实时显示，同时将导航服务系统与云平台进行连接，对监测点位置进行实时GPS定位跟踪，当监测点状态发生变化时，指挥中心通过指挥服务系统向便携式移动终端发生指令，前端指挥人员通过便携式终端可在施工现场对监测点状态及周围环境进行检测，并及时进行处理，处理完成后，云平台对监测点状态再次进行评估反馈，若符合施工要求，可继续后续施工。

实施例5：

一种用于高填方强夯路基施工过程及施工质量监测方法，包括以下步骤，

S1、在进行高填方强夯路基施工过程之前选取监测点，将用于环境变化监测的土壤温湿度计布设在监测点，进行土壤温湿度监测；将用于分别测定土体压力和孔隙水压力的双膜土压力计和孔隙水压力计布设在监测点，进行压力变化监测；将压差式静力水准仪布设在监测点，采集关键点沉降和不均匀沉降数据；

S2、将土壤温湿度数据、土体压力数据、孔隙水压力数据、关键点沉降数据、不均匀沉降数据传输至数据转换模块，数据转换设备对各项数据进行转换后通过无线通信网络传输至大数据中心；

S3、大数据中心对数据进行分析处理后，将数据传输至高填方强夯路基施工全寿命周期远程在线状态监测模块和监测点状态智能诊断预测及预警模块；所述远程在线状态监测模块对上述各种数据进行实时监测，若监测的数据未达到报警阈值时，数据将返回至大数据中心进行存储；若监测的数据达到报警阈值时，则通过报警单元进行报警。

S4、在终端显示中，数据在云平台进行实时显示，同时将导航服务系统与云平台进行连接，对监测点位置进行实时GPS定位跟踪，当监测点状态发生变化时，指挥中心通过指挥服务系统向便携式移动终端发生指令，前端指挥人员通过便携式终端可在施工现场对监测点状态及周围环境进行检测，并及时进行处理，处理完成后，云平台对监测点状态再次进行评估反馈，若符合施工要求，可继续后续施工。

实施例6：

一种用于高填方强夯路基施工过程及施工质量监测方法，包括以下步骤，

S1、在进行高填方强夯路基施工过程之前选取监测点，将用于环境变化监测的土壤温湿度计布设在监测点，进行土壤温湿度监测；将用于分别测定土体压力和孔隙水压力的双膜土压力计和孔隙水压力计布设在监测点，进行压力变化监测；将压差式静力水准仪布设在监测点，采集关键点沉降和不均匀沉降数据；

S2、将土壤温湿度数据、土体压力数据、孔隙水压力数据、关键点沉降数据、不均匀沉降数据传输至数据转换模块，数据转换设备对各项数据进行转换后通过无线通信网络传输至大数据中心；

S3、大数据中心对数据进行分析处理后，将数据传输至高填方强夯路基施工全寿命周期远程在线状态监测模块和监测点状态智能诊断预测及预警模块；所述远程在线状态监测模块对上述各种数据进行实时监测，若监测的数据未达到报警阈值时，数据将返回至大数据中心进行存储；若监测的数据达到报警阈值时，则通过报警单元进行报警。

S4、在终端显示中，数据在云平台进行实时显示，同时将导航服务系统与云平台进行连接，对监测点位置进行实时GPS定位跟踪，当监测点状态发生变化时，指挥中心通过指挥服务系统向便携式移动终端发生指令，前端指挥人员通过便携式终端可在施工现场对监测点状态及周围环境进行检测，并及时进行处理，处理完成后，云平台对监测点状态再次进行评估反馈，若符合施工要求，可继续后续施工。

监测点状态智能诊断预测及预警模块可获取存储数据，并进行健康特征提取、数据分析和数据诊断预测，若数据诊断预测达到预报警阈值时，提前为终端指挥人员提供报警决策信息。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种用于高填方强夯路基施工过程及施工质量监测系统，其特征在于：包括数据采集与远程控制终端、数据转换模块、大数据中心、高填方强夯路基施工全寿命周期远程在线状态监测模块、监测点状态智能诊断预测及预警模块和终端显示模块；

数据采集与远程控制终端与数据转换模块电性连接，数据转换模块与大数据中心之间通过无线通信网络连接；高填方强夯路基施工全寿命周期远程在线状态监测模块和监测点状态智能诊断预测及预警模块的输入端均与大数据中心电性连接；强夯施工效果全寿命周期远程在线状态监测模块和监测点状态智能诊断预测及预警模块的输出端均与终端显示模块电性连接；

所述数据采集与远程控制终端包括环境监测单元、压力监测单元、变形监测单元和报警单元，所述环境监测单元为湿度检测装置；所述压力监测单元为压力传感器。

2.根据权利要求1所述的用于高填方强夯路基施工过程及施工质量监测系统，其特征在于：所述大数据中心包括数据存储器、数据分析单元、数据处理设备、太阳能供电组和数据传输设备，数据处理设备分别与数据存储器、数据分析单元、太阳能供电组和数据传输设备电性连接，所述数据传输设备为INTERNET网络或中国移动GPRS流量传输网络。

3.根据权利要求1所述的用于高填方强夯路基施工过程及施工质量监测系统，其特征在于：所述终端显示模块包括便携式移动端、指挥中心和PC机端，所述指挥中心包括服务平台；所述平台分别与便携式移动端和PC机端通信连接。

4.根据权利要求3所述的用于高填方强夯路基施工过程及施工质量监测系统，其特征在于：所述服务平台搭载有监测导航服务系统和监测指挥软件系统。

5.一种用于高填方强夯路基施工过程及施工质量监测方法，其特征在于：包括以下步骤，

S1、在进行高填方强夯路基施工过程之前选取监测点，将用于环境变化监测的土壤温湿度计布设在监测点，进行土壤温湿度监测；将用于分别测定土体压力和孔隙水压力的双膜土压力计和孔隙水压力计布设在监测点，进行压力变化监测；将压差式静力水准仪布设在监测点，采集关键点沉降和不均匀沉降数据；

S2、将土壤温湿度数据、土体压力数据、孔隙水压力数据、关键点沉降数据、不均匀沉降数据传输至数据转换模块，数据转换设备对各项数据进行转换后通过无线通信网络传输至大数据中心；

S3、大数据中心对数据进行分析处理后，将数据传输至高填方强夯路基施工全寿命周期远程在线状态监测模块和监测点状态智能诊断预测及预警模块；

S4、在终端显示中，数据在云平台进行实时显示，同时将导航服务系统与云平台进行连接，对监测点位置进行实时GPS定位跟踪，当监测点状态发生变化时，指挥中心通过指挥服务系统向便携式移动终端发生指令，前端指挥人员通过便携式终端可在施工现场对监测点状态及周围环境进行检测，并及时进行处理，处理完成后，云平台对监测点状态再次进行评估反馈，若符合施工要求，可继续后续施工。

6.根据权利要求5所述的用于高填方强夯路基施工过程及施工质量监测方法，其特征在于：步骤S3中所述远程在线状态监测模块对上述各种数据进行实时监测，若监测的数据未达到报警阈值时，数据将返回至大数据中心进行存储；若监测的数据达到报警阈值时，则通过报警单元进行报警。

7.根据权利要求6所述的用于高填方强夯路基施工过程及施工质量监测方法，其特征在于：监测点状态智能诊断预测及预警模块可获取存储数据，并进行健康特征提取、数据分析和数据诊断预测，若数据诊断预测达到预报警阈值时，提前为终端指挥人员提供报警决策信息。

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