CN116233191A - 一种智能化基坑监测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能化基坑监测系统，涉及基坑监测领域，解决了现有技术难以满足工程的动态监测和安全预警要求的问题，本发明通过数据感知层识别并收集基坑监测数据，通过数据采集层对数据进行预分析并转换成数字信号进行传输，云平台的数据处理模块对收集的数据进行整理与分析，通过对比现在的基坑监测数据以及历史基坑监测数据，评价当前基坑支护结构的安全与稳定性，生成安全报告并进行发布，经过数据处理模块处理后的原始基坑监测数据传输给安全预警模块，安全预警模块依据设定的预警值对基坑监测数据进行分析判断，若达到设定的预警值则做出相应的预警指示并将预警信息发送给终端。

Description

一种智能化基坑监测系统
技术领域
本发明涉及基坑监测领域，特别涉及一种智能化基坑监测系统。
背景技术
随着城市建设的发展，世界各大城市都对地下空间进行了不同用途的开发利用，如高层建筑多层地下室、地下铁道、地下商城以及多种地下民用和工业设施等。修建地下建筑设施或者地基基础工程施工时都需要开挖符合等级要求的基坑，而基坑规模和开挖深度的增大使得临时围护结构变形和稳定问题变得复杂和突出，深基坑开挖过程中，边坡土体塌方事故频发，因此基坑工程逐渐得到了人们的高度重视。
但是传统变形监测方法在连续性、实时性、自动化程度方面仍然难以满足工程的动态监测和安全预警要求，近年来，基坑支护、脚手架、高支模以及起重吊装等危大工程项目频频发生安全事故，对此类危大工程或者施工器具的实时监测和安全预警就显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种智能化基坑监测系统，通过数据感知层实时监测基坑并获得基坑监测数据，通过数据采集层将基坑监测数据进行预分析并转换成数字信号，再通过数据传输网络将转换成数字信号的基坑监测数据传输到数据处理层，通过云平台利用数据处理模块对基坑监测数据进行分析处理和利用数据管理模块对处理后的数据进行管理，且云平台还设置有智能化的安全预警模块，数据处理模块对原始基坑监测数据进行分析处理后传输给安全预警模块，安全预警模块依据设定的预警值，对基坑监测数据进行分析判断，并做出相应的预警指示，同时将预警信息通过云平台实时发送给终端，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种智能化基坑监测系统，包括，
数据感知层，用于采集基坑监测数据，数据感知层通过各类型传感器监测基坑内所需各元素或基坑应测参数的变化，以此获得基坑的监测数据，并将监测到的基坑监测数据进行收集并发送到数据采集层；
数据采集层，用于对基坑监测数据的分析、转换和传输，数据采集层对数据感知层发送的基坑监测数据进行预分析，将预分析后的基坑监测数据转换成数字信号，并通过数据传输网络将转换成数字信号的基坑监测数据传输到数据处理层；
数据处理层，包含数据处理系统，数据处理层用于接收数据采集层传输的基坑监测数据，通过数据处理系统采用计算机技术对接收到的基坑监测数据进行整理与分析，数据处理系统对数据库进行更新和管理，根据深基坑应用领域，输出相应的基坑监测数据处理结果；
数据应用层，用于为用户提供实际应用场景服务，基于深基坑业务领域，提供智能化基坑监测服务。
进一步地，数据感知层识实时监测基坑变化和收集基坑监测数据，并将基坑监测数据发送至数据采集层，包括：
获取基坑目标深度数据，并根据所述基坑目标深度数据设置基坑数据采集时间间隔、第一时间分割节点和第二时间分割节点；其中，所述第二时间分割节点晚于所述第一时间分割节点；
所述数据感知层按照所述基坑数据采集时间间隔实时监测基坑变化和收集基坑监测数据；其中，所述基坑数据采集时间间隔通过如下公式获取：
Figure BDA0004109389690000021
其中，T表示基坑数据采集时间间隔；H表示基坑目标深度数据，H01和H02分别表示第一标定深度和第二标定深度，其中，所述第一标定深度的取值范围为0.18H-0.28H，所述第二标定深度的取值范围为0.58H-0.61H，H0表示单次进行基坑挖掘的最大挖掘深度尺寸；T0表示单次挖掘的最大挖掘深度尺寸对应的消耗时间；
实时监测基坑变化检测开始至当前时刻之间的时间跨度，当当前时刻未达到第一时间分割节点时，每执行三次数据采集后向数据采集层发送一次基坑监测数据；
实时监测基坑变化检测开始至当前时刻之间的时间跨度，当当前时刻达到或超过第一时间分割节点，但，未达到第二时间分割节点时，每执行两次数据采集后向数据采集层发送一次基坑监测数据；
实时监测基坑变化检测开始至当前时刻之间的时间跨度，当当前时刻达到或超过第二时间分割节点时，每执行一次数据采集后向数据采集层发送一次基坑监测数据。
其中，所述第一时间分割节点和第二时间分割节点通过如下公式获取：
Figure BDA0004109389690000031
Figure BDA0004109389690000032
其中，T1和T2分别表示第一时间分割节点和第二时间分割节点；T01表示以单次进行基坑挖掘的最大挖掘深度尺寸为挖掘速度进行挖掘，到达第一标定深度对应时间点；T02表示以单次进行基坑挖掘的最大挖掘深度尺寸为挖掘速度进行挖掘，到达第二标定深度对应时间点。
进一步地，所述基坑监测系统的操作过程如下：
数据感知层识实时监测基坑变化和收集基坑监测数据，并将基坑监测数据发送至数据采集层；数据采集层对接收的基坑监测数据进行预分析，将经过预分析的基坑监测数据转换成数字信号，并通过数据传输网络将转换后的基坑监测数据传输至数据处理层；基坑监测数据进入数据处理层，数据处理层对收集的基坑监测数据进行整理与分析；根据数据应用层应用基坑领域，以及数据处理层对基坑监测数据的整理与分析，输出相应的基坑监测数据处理结果。
进一步地，所述数据感知层，包括，
数字类传感器，包含全站仪、测斜仪、孔隙水压计和水准仪，全站仪用于监测基坑的支护桩，以及监测边坡顶部水平位移的数据，测斜仪用于监测基坑的支护桩体水平位移的数据，孔隙水压计用于监测基坑地下水位数据，水准仪用于基坑的地表沉降和基坑的立柱沉降；
振弦传感器，包含轴力计和锚索计，轴力计通过轴力测量，掌握锚杆的受力状态、变化过程与趋势，确认锚固效果，锚索计用于监测基坑的锚杆拉力；
阵列位移计，用于监测基坑的X轴、Y轴以及Z轴的三维位移数据；
北斗接收机，采用北斗卫星技术对基坑领域进行位移监测；
测量机器人，根据基坑场地的现场实际情况，在基坑监测点布置测量机器人，测量机器人用于采集基坑监测点的变形位移数据。
进一步地，所述全站仪的监测水平不大于20m，每边基坑监测点的全站仪数目不少于3个，全站仪围护墙顶布置，且水平竖向点位共用；
测斜仪每10-20米布置一处，每边不少于一个，围护墙体内、土体内布置；
锚索计用于基坑每边中部、阳角处和地质条件复杂的区段宜布置监测点；
孔隙水压计布置在基坑中央和两相邻降水井的中间部位，以及布置在基坑外地下水位沿基坑周边建筑物和管线两者间以20-50米间距布置；
水准仪布置在管线的节点、转角点和具有变形曲率的部位，用于监测基坑的地表沉降，布置在基坑中部、多根支撑交汇处、地质条件复杂处的立柱上，用于监测基坑的立柱沉降。
进一步地，所述数据采集层，包括，
数据采集器，用于对来自数据感知层监测的基坑监测数据进行采集和管理；
A/D转换器，用于对数据采集器采集到的基坑监测数据进行转换，通过A/D转换器对基坑监测数据进行预分析，并将经过与分析后的基坑监测数据转换成数字信号；
无线数传模块，用于通过数据传输网络将数据进行传输，无线数传模块将转换成数字信号的基坑监测数据通过数据传输网络传输至数据处理层。
进一步地，所述数据处理层包括云平台和终端，云平台与终端之间互相通信连接，其中，云平台包括，
数据处理模块，原始基坑监测数据实时上传至云平台后，数据处理模块实现对原始基坑监测数据的实时存储和分析处理操作，对比现在的数据以及历史监测数据，评价当前基坑支护结构的安全与稳定性，生成符合实际情况的安全报告并进行发布，并通过G I S平台控件形成各类基坑监测数据变化的曲线、图形、图表并输出；
数据管理模块，原始基坑监测数据经采集与数据处理模块处理后，存入到数据管理模块，数据管理模块对该数据进行存储管理；
安全预警模块，原始监测数据经采集与数据处理模块处理后，存入到安全预警模块中，安全预警模块集成数据查询、数据分析、视频管理和报警设置，通过该安全预警模块设置基坑监测点形变报警阈值。
进一步地，所述云平台的操作过程如下：
数据处理模块对原始基坑监测数据进行分析处理后传输给安全预警模块，安全预警模块依据设定的预警值，对基坑监测数据进行分析判断，并做出相应的预警指示，同时将预警信息通过云平台实时发送给终端。
进一步地，所述安全预警模块依据设定预警值，基坑监测项目的监测预警值根据监测对象的规范及支护结构设计要求确定，报警值取设计极限值的75％，警戒值取设计极限值的85％。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明提出的一种智能化基坑监测系统，智能化基坑监测分为为四个层级，首先通过数据感知层即各类型传感器识别所需各元素/应测参数的变化并收集数据，通过数据采集层对数据进行预分析并转换成数字信号，并通过数据传输网络即3G/4G/5G/NB-IOT进行传输，数据进入数据处理层，云平台的数据处理模块采用计算机技术对收集的数据进行整理与分析，通过对比现在的基坑监测数据以及历史基坑监测数据，评价当前基坑支护结构的安全与稳定性，生成符合实际情况的安全报告并进行发布。
2、本发明提出的一种智能化基坑监测系统，数据处理模块对原始基坑监测数据进行分析处理后传输给安全预警模块，安全预警模块依据设定的预警值，即报警值取设计极限值的75％，警戒值取设计极限值的85％，通过对基坑监测数据进行分析判断，如若达到设定的预警值，则安全预警模块做出相应的预警指示，同时将预警信息通过云平台实时发送给终端。
附图说明
图1为本发明的智能监测系统组成逻辑层级示意图；
图2为本发明的数据处理层模块示意图；
图3为本发明的智能监测系统的工作原理示意图。
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。
为了解决现有的难以满足基坑实时的动态监测和安全预警要求的技术问题，请参阅图1-图3，本实施例提供以下技术方案：
一种智能化基坑监测系统，包括：
数据感知层，用于采集基坑监测数据，数据感知层通过各类型传感器监测基坑内所需各元素或基坑应测参数的变化，以此获得基坑的监测数据，并将监测到的基坑监测数据进行收集并发送到数据采集层；
数据采集层，用于对基坑监测数据的分析、转换和传输，数据采集层对数据感知层发送的基坑监测数据进行预分析，将预分析后的基坑监测数据转换成数字信号，并通过数据传输网络将转换成数字信号的基坑监测数据传输到数据处理层；
数据处理层，包含数据处理系统，数据处理层用于接收数据采集层传输的基坑监测数据，通过数据处理系统采用计算机技术对接收到的基坑监测数据进行整理与分析，数据处理系统对数据库进行更新和管理，根据深基坑应用领域，输出相应的基坑监测数据处理结果；
数据应用层，用于为用户提供实际应用场景服务，基于深基坑业务领域，提供智能化基坑监测服务。
其中，数据感知层识实时监测基坑变化和收集基坑监测数据，并将基坑监测数据发送至数据采集层，包括：
获取基坑目标深度数据，并根据所述基坑目标深度数据设置基坑数据采集时间间隔、第一时间分割节点和第二时间分割节点；其中，所述第二时间分割节点晚于所述第一时间分割节点；
所述数据感知层按照所述基坑数据采集时间间隔实时监测基坑变化和收集基坑监测数据；其中，所述基坑数据采集时间间隔通过如下公式获取：
Figure BDA0004109389690000071
其中，T表示基坑数据采集时间间隔；H表示基坑目标深度数据，H01和H02分别表示第一标定深度和第二标定深度，其中，所述第一标定深度的取值范围为0.18H-0.28H，所述第二标定深度的取值范围为0.58H-0.61H，H0表示单次进行基坑挖掘的最大挖掘深度尺寸；T0表示单次挖掘的最大挖掘深度尺寸对应的消耗时间；
实时监测基坑变化检测开始至当前时刻之间的时间跨度，当当前时刻未达到第一时间分割节点时，每执行三次数据采集后向数据采集层发送一次基坑监测数据；
实时监测基坑变化检测开始至当前时刻之间的时间跨度，当当前时刻达到或超过第一时间分割节点，但，未达到第二时间分割节点时，每执行两次数据采集后向数据采集层发送一次基坑监测数据；
实时监测基坑变化检测开始至当前时刻之间的时间跨度，当当前时刻达到或超过第二时间分割节点时，每执行一次数据采集后向数据采集层发送一次基坑监测数据。
其中，所述第一时间分割节点和第二时间分割节点通过如下公式获取：
Figure BDA0004109389690000081
Figure BDA0004109389690000082
其中，T1和T2分别表示第一时间分割节点和第二时间分割节点；T01表示以单次进行基坑挖掘的最大挖掘深度尺寸为挖掘速度进行挖掘，到达第一标定深度对应时间点；T02表示以单次进行基坑挖掘的最大挖掘深度尺寸为挖掘速度进行挖掘，到达第二标定深度对应时间点。
通过上述方式设置两个标定深度及其对应的第一时间分割节点和第二时间分割节点，能够在深度并没有达到足够的危险深度时，自行多次采集对应一次传输的方式进行数据传输，防止全程的单次采集单次传输在安全深度时，造成数据传输资源浪费和数据传输的通信负荷过大的问题发生。通过上述方式能够在有效提高安全监测的情况下，进一步提高数据传输合理性，并有效降低通信资源的负荷程度和资源浪费。
所述基坑监测系统的操作过程如下：
数据感知层识实时监测基坑变化和收集基坑监测数据，并将基坑监测数据发送至数据采集层；数据采集层对接收的基坑监测数据进行预分析，将经过预分析的基坑监测数据转换成数字信号，并通过数据传输网络将转换后的基坑监测数据传输至数据处理层；基坑监测数据进入数据处理层，数据处理层对收集的基坑监测数据进行整理与分析；根据数据应用层应用基坑领域，以及数据处理层对基坑监测数据的整理与分析，输出相应的基坑监测数据处理结果。
具体的，智能化基坑监测分为为四个层级，首先通过数据感知层实时识别所需各元素/应测参数的变化并收集基坑监测数据，通过数据采集层对基坑监测数据进行预分析并将其转换成数字信号，再通过数据传输网络将转换成数字信号的基坑监测数据进行传输，基坑监测数据进入数据处理层，云平台的数据处理模块采用计算机技术对收集的数据进行整理与分析，通过对比现在的基坑监测数据以及历史基坑监测数据，评价当前基坑支护结构的安全与稳定性，生成符合实际情况的安全报告并进行发布。
需要说明的是，数据传输网络包括3G/4G/5G/NB-IOT/Z i gbee，依托于基坑监测项目，按照通信速率、通信距离、通信协议、安装灵活性、工作效率、经济性和环境要求选择输网络，使数据传输更加灵活变通。
所述数据感知层，包括，
数字类传感器，包含全站仪、测斜仪、孔隙水压计和水准仪，全站仪用于监测基坑的支护桩，以及监测边坡顶部水平位移的数据，测斜仪用于监测基坑的支护桩体水平位移的数据，孔隙水压计用于监测基坑地下水位数据，水准仪用于基坑的地表沉降和基坑的立柱沉降；
振弦传感器，包含轴力计和锚索计，轴力计通过轴力测量，掌握锚杆的受力状态、变化过程与趋势，确认锚固效果，锚索计用于监测基坑的锚杆拉力；
阵列位移计，用于监测基坑的X轴、Y轴以及Z轴的三维位移数据；
北斗接收机，采用北斗卫星技术对基坑领域进行位移监测；
测量机器人，根据基坑场地的现场实际情况，在基坑监测点布置测量机器人，测量机器人用于采集基坑监测点的变形位移数据。
所述全站仪的监测水平不大于20m，每边基坑监测点的全站仪数目不少于3个，全站仪围护墙顶布置，且水平竖向点位共用；
测斜仪每10-20米布置一处，每边不少于一个，围护墙体内、土体内布置；
锚索计用于基坑每边中部、阳角处和地质条件复杂的区段宜布置监测点；
孔隙水压计布置在基坑中央和两相邻降水井的中间部位，以及布置在基坑外地下水位沿基坑周边建筑物和管线两者间以20-50米间距布置；
水准仪布置在管线的节点、转角点和具有变形曲率的部位，用于监测基坑的地表沉降，布置在基坑中部、多根支撑交汇处、地质条件复杂处的立柱上，用于监测基坑的立柱沉降。
具体的，使用全站仪对基坑进行水平竖向位移监测、深层水平位移监测及支护结构内力监测；使用测斜仪测定基坑内钻孔倾角和方位角，通过测斜仪可精确地测量沿垂直方向土层或围护结构内部水平位移情况；使用孔隙水压计固定基坑中央和两相邻降水井的中间部位，以及布置在基坑外地下水位沿基坑周边建筑物和管线两者时，该测点以上水柱压力作用于水压敏感集成元器件，使元器件电阻发生变化，从而导致电压变化，这样即可间接测出该点的孔隙水压力；水准仪是建立水平视线测定地面两点间高差的仪器，根据水准测量原理测量地面点间高差，布置在管线的节点、转角点和变形曲率较大部位的水准仪，可用于监测基坑地表沉降的情况，布置在基坑中部、多根支撑交汇处、地质条件复杂处立柱上的水准仪，可用于监测基坑立柱沉降的情况；使用轴力计和锚索计实时掌握锚杆的受力状态、变化过程与趋势以及锚杆拉力；使用阵列位移计监测基坑的X轴、Y轴以及Z轴的三维数据，根据三维数据分析基坑位移情况；使用北斗接收机采集基坑的经纬度信息并转换成X轴和Y轴坐标信息，然后输出X轴坐标信息和Y轴坐标信息，从而根据采集的信息对基坑领域的位移进行监测；使用测量机器人观察基坑的位移情况。
需要说明的是，阵列位移计包括以下步骤：将预设数量的阵列式位移计依次串联后水平放置并固定，在固定限位之后通过上位机读取自第二个阵列式位移计起，每个阵列式位移计相对于第一个阵列式位移计的相对旋转角度，并在读取后实现对应的记录和保存；将串联固定好的阵列式位移计压入至基坑中，在安装完成之后读取每个阵列式位移计的X轴转动角度和Y轴转动角度；根据三维位移，累加各个阵列式位移计在基准坐标系下的位移得到总位移；
测量机器人包括以下步骤：在基坑设置用于放置测量机器人的观测墩；选择若干基坑监测点，在监测点固定金属杆件，在所述金属杆件顶部安装棱镜，基坑的变形的导致棱镜所在的监测点位置发生位移；测量机器人依次对棱镜进行顺序测量，在测量完成后将此次测量作为测量原始数据，同时设定程序让测量机器人在指定间隔时间内进行数据监测，测量机器人监测出关于基坑位移的数据。
所述数据采集层，包括，
数据采集器，用于对来自数据感知层监测的基坑监测数据进行采集和管理；
A/D转换器，用于对数据采集器采集到的基坑监测数据进行转换，通过A/D转换器对基坑监测数据进行预分析，并将经过与分析后的基坑监测数据转换成数字信号；
无线数传模块，用于通过数据传输网络将数据进行传输，无线数传模块将转换成数字信号的基坑监测数据通过数据传输网络传输至数据处理层。
所述数据处理层包括云平台和终端(站内终端或手持终端)，云平台与终端之间互相通信连接，其中，云平台包括，
数据处理模块，原始基坑监测数据实时上传至云平台后，数据处理模块实现对原始基坑监测数据的实时存储和分析处理操作，对比现在的数据以及历史监测数据，评价当前基坑支护结构的安全与稳定性，生成符合实际情况的安全报告并进行发布，并通过G I S平台控件形成各类基坑监测数据变化的曲线、图形、图表并输出；
数据管理模块，原始基坑监测数据经采集与数据处理模块处理后，存入到数据管理模块，数据管理模块对该数据进行存储管理；
安全预警模块，原始监测数据经采集与数据处理模块处理后，存入到安全预警模块中，安全预警模块集成数据查询、数据分析、视频管理和报警设置，通过该安全预警模块设置基坑监测点形变报警阈值。
所述云平台包括数据处理模块、数据管理模块和安全预警模块，其中，
数据处理模块，原始基坑监测数据实时上传至云平台后，数据处理模块实现对原始基坑监测数据的实时存储和分析处理操作，对比现在的数据以及历史监测数据，评价当前基坑支护结构的安全与稳定性，生成符合实际情况的安全报告并进行发布，并通过G I S平台控件形成各类基坑监测数据变化的曲线、图形、图表等可视化信息并输出；
数据管理模块，原始基坑监测数据经采集与数据处理模块处理后，存入到数据管理模块，数据管理模块对该数据进行存储管理；
安全预警模块，原始监测数据经采集与数据处理模块处理后，也存入到安全预警模块中，该安全预警模块集成了数据查询、数据分析、视频管理和报警设置等功能，通过该安全预警模块设置基坑监测点形变报警阈值。
所述云平台的操作过程如下：
数据处理模块对原始基坑监测数据进行分析处理后传输给安全预警模块，安全预警模块依据设定的预警值，对基坑监测数据进行分析判断，并做出相应的预警指示，同时将预警信息通过云平台实时发送给终端。
所述安全预警模块依据设定预警值，基坑监测项目的监测预警值根据监测对象的规范及支护结构设计要求确定，报警值取设计极限值的75％，警戒值取设计极限值的85％。
具体的，云平台将所得的原始基坑监测数据进行数据整合，通过数据处理模块对整合的原始基坑数据进行分析和处理，结合数据管理模块存储的历史监测数据，将现在的基坑监测数据与历史监测数据进行对比，评价出当前基坑支护结构的安全与稳定性，并将其生成符合实际情况的安全报告，该安全报告可在终端进行显示发布，并且通过G I S平台控件形成各类原始基坑监测数据变化的曲线、图形、图表等可视化信息并输出，也可通过终端进行显示发布，经过分析处理后的基坑监测数据可存储在数据管理模块并作为历史监测数据，可用于后续对比工作，数据管理模块内可事先存储历史监测数据，并且可定期不定期的对历史监测数据进行更新，经过分析处理后基坑监测数据也可存入到安全预警模块中，安全预警模块事先设置基坑监测点形变报警阈值，将报警值取设计极限值的75％，警戒值取设计极限值的85％，安全预警模块依据设定的预警值，对基坑监测数据进行分析判断，如若达到设定的预警值，安全预警模块做出相应的预警指示，通过现场声光报警装置发出警报，及时提醒作业人员进行疏散，以便及时采取防范措施，同时将预警信息通过云平台实时发送给终端，超过该范围的基坑监测数据在终端的界面上进行提醒。
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披露的技术范围内，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 (10)

1.一种智能化基坑监测系统，其特征在于，包括：
数据感知层，用于采集基坑监测数据，数据感知层通过各类型传感器监测基坑内所需各元素或基坑应测参数的变化，以此获得基坑的监测数据，并将监测到的基坑监测数据进行收集并发送到数据采集层；
数据采集层，用于对基坑监测数据的分析、转换和传输，数据采集层对数据感知层发送的基坑监测数据进行预分析，将预分析后的基坑监测数据转换成数字信号，并通过数据传输网络将转换成数字信号的基坑监测数据传输到数据处理层；
数据处理层，包含数据处理系统，数据处理层用于接收数据采集层传输的基坑监测数据，通过数据处理系统采用计算机技术对接收到的基坑监测数据进行整理与分析，数据处理系统对数据库进行更新和管理，根据深基坑应用领域，输出相应的基坑监测数据处理结果；
数据应用层，用于为用户提供实际应用场景服务，基于深基坑业务领域，提供智能化基坑监测服务。
2.如权利要求1所述的一种智能化基坑监测系统，其特征在于，所述基坑监测系统的操作过程如下：
数据感知层识实时监测基坑变化和收集基坑监测数据，并将基坑监测数据发送至数据采集层；
数据采集层对接收的基坑监测数据进行预分析，将经过预分析的基坑监测数据转换成数字信号，并通过数据传输网络将转换后的基坑监测数据传输至数据处理层；
基坑监测数据进入数据处理层，数据处理层对收集的基坑监测数据进行整理与分析；根据数据应用层应用基坑领域，以及数据处理层对基坑监测数据的整理与分析，输出相应的基坑监测数据处理结果。
3.如权利要求2所述的一种智能化基坑监测系统，其特征在于，数据感知层识实时监测基坑变化和收集基坑监测数据，并将基坑监测数据发送至数据采集层，包括：
获取基坑目标深度数据，并根据所述基坑目标深度数据设置基坑数据采集时间间隔、第一时间分割节点和第二时间分割节点；其中，所述第二时间分割节点晚于所述第一时间分割节点；
所述数据感知层按照所述基坑数据采集时间间隔实时监测基坑变化和收集基坑监测数据；其中，所述基坑数据采集时间间隔通过如下公式获取：
Figure FDA0004109389680000021
其中，T表示基坑数据采集时间间隔；H表示基坑目标深度数据，H01和H02分别表示第一标定深度和第二标定深度，其中，所述第一标定深度的取值范围为0.18H-0.28H，所述第二标定深度的取值范围为0.58H-0.61H，H0表示单次进行基坑挖掘的最大挖掘深度尺寸；T0表示单次挖掘的最大挖掘深度尺寸对应的消耗时间；
实时监测基坑变化检测开始至当前时刻之间的时间跨度，当当前时刻未达到第一时间分割节点时，每执行三次数据采集后向数据采集层发送一次基坑监测数据；
实时监测基坑变化检测开始至当前时刻之间的时间跨度，当当前时刻达到或超过第一时间分割节点，但，未达到第二时间分割节点时，每执行两次数据采集后向数据采集层发送一次基坑监测数据；
实时监测基坑变化检测开始至当前时刻之间的时间跨度，当当前时刻达到或超过第二时间分割节点时，每执行一次数据采集后向数据采集层发送一次基坑监测数据。
4.如权利要求3所述的一种智能化基坑监测系统，其特征在于，所述第一时间分割节点和第二时间分割节点通过如下公式获取：
Figure FDA0004109389680000031
Figure FDA0004109389680000032
其中，T1和T2分别表示第一时间分割节点和第二时间分割节点；T01表示以单次进行基坑挖掘的最大挖掘深度尺寸为挖掘速度进行挖掘，到达第一标定深度对应时间点；T02表示以单次进行基坑挖掘的最大挖掘深度尺寸为挖掘速度进行挖掘，到达第二标定深度对应时间点。
5.如权利要求1所述的一种智能化基坑监测系统，其特征在于，所述数据感知层，包括，
数字类传感器，包含全站仪、测斜仪、孔隙水压计和水准仪，全站仪用于监测基坑的支护桩，以及监测边坡顶部水平位移的数据，测斜仪用于监测基坑的支护桩体水平位移的数据，孔隙水压计用于监测基坑地下水位数据，水准仪用于基坑的地表沉降和基坑的立柱沉降；
振弦传感器，包含轴力计和锚索计，轴力计通过轴力测量，掌握锚杆的受力状态、变化过程与趋势，确认锚固效果，锚索计用于监测基坑的锚杆拉力；
阵列位移计，用于监测基坑的X轴、Y轴以及Z轴的三维位移数据；
北斗接收机，采用北斗卫星技术对基坑领域进行位移监测；
测量机器人，根据基坑场地的现场实际情况，在基坑监测点布置测量机器人，测量机器人用于采集基坑监测点的变形位移数据。
6.如权利要求5所述的一种智能化基坑监测系统，其特征在于，所述全站仪的监测水平不大于20m，每边基坑监测点的全站仪数目不少于3个，全站仪围护墙顶布置，且水平竖向点位共用；
测斜仪每10-20米布置一处，每边不少于一个，围护墙体内、土体内布置；
锚索计用于基坑每边中部、阳角处和地质条件复杂的区段宜布置监测点；
孔隙水压计布置在基坑中央和两相邻降水井的中间部位，以及布置在基坑外地下水位沿基坑周边建筑物和管线两者间以20-50米间距布置；
水准仪布置在管线的节点、转角点和具有变形曲率的部位，用于监测基坑的地表沉降，布置在基坑中部、多根支撑交汇处、地质条件复杂处的立柱上，用于监测基坑的立柱沉降。
7.如权利要求1所述的一种智能化基坑监测系统，其特征在于，所述数据采集层，包括，
数据采集器，用于对来自数据感知层监测的基坑监测数据进行采集和管理；
A/D转换器，用于对数据采集器采集到的基坑监测数据进行转换，通过A/D转换器对基坑监测数据进行预分析，并将经过与分析后的基坑监测数据转换成数字信号；
无线数传模块，用于通过数据传输网络将数据进行传输，无线数传模块将转换成数字信号的基坑监测数据通过数据传输网络传输至数据处理层。
8.如权利要求1所述的一种智能化基坑监测系统，其特征在于，所述数据处理层包括云平台和终端，云平台与终端之间互相通信连接，其中，云平台包括，
数据处理模块，原始基坑监测数据实时上传至云平台后，数据处理模块实现对原始基坑监测数据的实时存储和分析处理操作，对比现在的数据以及历史监测数据，评价当前基坑支护结构的安全与稳定性，生成符合实际情况的安全报告并进行发布，并通过GIS平台控件形成各类基坑监测数据变化的曲线、图形、图表并输出；
数据管理模块，原始基坑监测数据经采集与数据处理模块处理后，存入到数据管理模块，数据管理模块对该数据进行存储管理；
安全预警模块，原始监测数据经采集与数据处理模块处理后，存入到安全预警模块中，安全预警模块集成数据查询、数据分析、视频管理和报警设置，通过该安全预警模块设置基坑监测点形变报警阈值。
9.如权利要求8所述的一种智能化基坑监测系统，其特征在于，所述云平台的操作过程如下：
数据处理模块对原始基坑监测数据进行分析处理后传输给安全预警模块，安全预警模块依据设定的预警值，对基坑监测数据进行分析判断，并做出相应的预警指示，同时将预警信息通过云平台实时发送给终端。
10.如权利要求9所述的一种智能化基坑监测系统，其特征在于，所述安全预警模块依据设定预警值，基坑监测项目的监测预警值根据监测对象的规范及支护结构设计要求确定，报警值取设计极限值的75％，警戒值取设计极限值的85％。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117419773A (zh) * 2023-12-19 2024-01-19 常州市安贞建设工程检测有限公司 一种建筑基坑远程监测方法及系统
CN118274767A (zh) * 2024-04-08 2024-07-02 中核大地生态科技有限公司 基于云平台的深层土体水平位移智能监测系统及方法
CN119221536A (zh) * 2024-09-19 2024-12-31 浙江霖感智能科技有限公司 一种基于无线位移传感器的全自动基坑监测系统及方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108180938A (zh) * 2017-12-19 2018-06-19 广西土木勘察检测治理有限公司 一种深基坑实时监测预警系统
US20210301660A1 (en) * 2020-03-25 2021-09-30 Bridge & Tunnel Engineering Company of the Third Engineering Group Co. Ltd. of China Railway Construction method for making water-rich sand layer shield over cross existing line and underneath cross sewage push pipe at close range
CN113513052A (zh) * 2021-04-28 2021-10-19 桂林电子科技大学 一种基于bds+bim的基坑智能监测系统及监测方法
CN113802620A (zh) * 2021-09-28 2021-12-17 北京住总集团有限责任公司 一种基坑群施工风险监测系统及方法
CN215211191U (zh) * 2020-12-14 2021-12-17 中电建路桥集团有限公司 一种基坑监测系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108180938A (zh) * 2017-12-19 2018-06-19 广西土木勘察检测治理有限公司 一种深基坑实时监测预警系统
US20210301660A1 (en) * 2020-03-25 2021-09-30 Bridge & Tunnel Engineering Company of the Third Engineering Group Co. Ltd. of China Railway Construction method for making water-rich sand layer shield over cross existing line and underneath cross sewage push pipe at close range
CN215211191U (zh) * 2020-12-14 2021-12-17 中电建路桥集团有限公司 一种基坑监测系统
CN113513052A (zh) * 2021-04-28 2021-10-19 桂林电子科技大学 一种基于bds+bim的基坑智能监测系统及监测方法
CN113802620A (zh) * 2021-09-28 2021-12-17 北京住总集团有限责任公司 一种基坑群施工风险监测系统及方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
XIULONG LIU: ""Fast RFID Sensory Data Collection: Trade-off Between Computation and Communication Costs"", 《IEEE/ACM TRANSACTIONS ON NETWORKING》, 16 May 2019 (2019-05-16) *
邢浩江;张东来;: "电力采集系统故障时刻精度的提高方法", 中国电机工程学报, no. 16, 5 June 2011 (2011-06-05) *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117419773A (zh) * 2023-12-19 2024-01-19 常州市安贞建设工程检测有限公司 一种建筑基坑远程监测方法及系统
CN117419773B (zh) * 2023-12-19 2024-03-19 常州市安贞建设工程检测有限公司 一种建筑基坑远程监测方法及系统
CN118274767A (zh) * 2024-04-08 2024-07-02 中核大地生态科技有限公司 基于云平台的深层土体水平位移智能监测系统及方法
CN119221536A (zh) * 2024-09-19 2024-12-31 浙江霖感智能科技有限公司 一种基于无线位移传感器的全自动基坑监测系统及方法

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