CN206467699U - 一种基于超声波传感器的基坑隆起在线监测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于超声波传感器的基坑隆起在线监测装置，包括超声波传感器、反射板、分布式采集节点、ZigBee网关、云服务中心，反射板安装固定在基坑底部，在反射板正上方的基坑横梁上安装超声波传感器，超声波传感器与反射板组成测量模块；超声波传感器连接分布式采集节点，分布式采集节点与ZigBee网关通信连接，ZigBee网关与云服务中心通信连接。本实用新型解决了基坑底部隆起实时监测的问题，并且实现了数据无线传输，减少了现场布线，可以监测基坑底部的实时动态变化。
Description
技术领域
本实用新型属于地铁基坑监测领域，特指一种用于基坑开挖阶段监测坑底隆起的在线监测装置。
背景技术
随着城市建设的发展，城市的空间资源日趋昂贵，许多工程通过向地下深层发展的方式以节约城市的空间资源。地铁工程通常采用了明挖基坑的方法施工。随着地铁行业的发展，对于基坑施工过程中的监测工作已成为地铁工程建设中的重要环节。深基坑工程中基坑的安全关系到工程的成败，基坑底部的安全尤其重要。其中，基坑底部隆起是否在安全范围内是监测中重要的一项。
坑底隆起是垂直向卸载而改变坑底土体原始应力状态的反应。在开挖深度不大时，坑底土体在卸载后发生垂直的弹性隆起。当围护墙底下为清孔良好的原始状态土或注浆加固土体时，围护墙随土体回弹而抬高。坑底弹性隆起的特征是坑底中部隆起最高，而且坑底隆起在开挖停止后很快停止。这种坑底隆起基本不会引起围护墙外侧土体向坑内移动。随着开挖深度增加，基坑内外的土面高差不断增大，当开挖到一定深度，基坑内那个下外土面高差所形成的加载和地面各种超载的作用，就会是围护墙外侧土体产生向基坑内移动，使基坑坑底产生向上的塑性隆起，同时在基坑周围产生较大的塑性区，并引起地表沉降，引起严重的安全事故。
目前监测基坑底部隆起的方法一般为目测法和压差沉降测量法，目测法需要现场使用仪器测试，而且需要多个操作人员配合，对于基坑底部缓慢的隆起可以监测观察，但是基坑底部隆起有时突然发生，根本来不及用目测的方法来监控。采用压差传感器测量基坑隆起的方法克服了目测法不能实时监测的问题，但是压差传感器安装复杂，尤其是需要在现场安装大量软管连接传感器，而在基坑现场安装这些软管，经常由于施工损坏导致数据异常。
实用新型内容
本实用新型提供了基于超声波传感器的基坑隆起在线监测装置，解决了基坑底部隆起不能实时监测的问题，并且便于现场安装，不影响现场施工进度的监测系统，通过该系统，实现了基坑底部隆起的在线监测，可以实时观察基坑底部的动态变化，提高了现场的工作效率，保障基坑的施工安全。
本实用新型通过下述技术方案来实现：一种基于超声波传感器的基坑隆起在线监测装置，包括超声波传感器、反射板、采集装置、网关、云服务中心，反射板安装固定在基坑底部，在反射板正上方的基坑横梁上安装超声波传感器，超声波传感器与反射板组成测量模块；超声波传感器连接采集装置，采集装置与网关通信连接，网关与云服务中心通信连接。
更特别的是，所述采集装置是分布式采集节点。
更特别的是，所述超声波传感器与分布式采集节点通过485总线连接。
更特别的是，所述网关是无线网关，分布式采集节点通过无线网关与云服务中心通信连接。
更特别的是，所述无线网关是ZigBee网关、lora网关或其他智能网关。所述ZigBee网关包括A8控制器、ZigBee无线通信模块、DTU设备和触屏显示器，A8控制器连接ZigBee无线通信模块、DTU设备和触屏显示器，ZigBee网关通过DTU设备与云服务中心进行数据交互。
更特别的是，所述反射板采用铁质钢板材料，反射板正面为光滑反射面，背面焊接有安装支柱，安装支柱固定于基坑底部。
更特别的是，基坑横梁横跨在基坑侧面围挡之间，基坑横梁采用水泥浇筑。
更特别的是，所述分布式采集节点采用内置电池和外置太阳能充电板的供电模式，分布式采集节点内置ZigBee无线通信模块。
本实用新型通过测量模块测量反射板与横梁之间的高度变化，可以实现基坑底部隆起的高精度监测。超声波传感器采用RS485接口输出，并与分布式采集节点的RS485采集接口连接，分布式采集节点内置无线通信模块ZigBee，分布式采集节点采集超声波传感器数据后，通过zigbee网络，将采集数据发送至ZigBee网关，ZigBee网关通过DTU设备将现场采集的实时数据上传云服务中心，云服务中心将数据处理并展示。云服务中心也可根据设计预警值将数据推送至现场管理人员，现场可根据实际情况提前处理，避免产生安全事故。
本实用新型解决了基坑底部隆起实时监测的问题，并且实现了数据无线传输，减少了现场布线，通过超声波传感器和反射板测量出基坑底部与横梁之间的距离变化，可以监测基坑底部的实时动态变化，监测系统提高了现场工作效率，保证了数据的可靠性与连续性。
附图说明
图1是本实用新型的示意图。
图2是ZigBee网关示意图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细阐明本实用新型。
一种基于超声波传感器的基坑隆起在线监测装置，如图1所示，包含几个主要部分：超声波传感器(3)、反射板(6)、分布式采集节点(5)和ZigBee网关(7)组成。反射板(6)采用铁质钢板材料，反射板(6)正面为光滑反射面，背面焊接有安装支柱，安装支柱固定于基坑底部(4)，可以使反射板(6)与基坑底部成为一体，当基坑底部(4)隆起时，反射板(6)与基坑底部(4)一起变化。在反射板(6)的正上方，有基坑横梁(1)，基坑横梁(1)横跨在基坑侧面围挡(2、8)之间，基坑横梁(1)采用水泥浇筑，不会受基坑底部隆起变化的影响。基坑横梁(1)正下方安装有超声波传感器(3)和分布式采集节点(5)，超声波传感器(3)与分布式采集节点(5)通过485总线连接。分布式采集节点(5)控制超声波传感器采集，并为超声波传感器(3)提供电源。分布式采集节点(5)采用内置电池和外置太阳能充电板的供电模式，可以使分布式采集节点(5)长期工作。分布式采集节点(5)内置ZigBee无线通信模块，可以使分布式采集节点(5)与ZigBee网关(7)通信。当需要采集时，分布式采集节点(5)唤醒，控制超声波传感器(3)采集，将分布式采集节点(5)将超声波传感器(3)返回的数据通过滤波算法处理，得出此时反射板(6)与基坑横梁(1)之间的高度差，并将采集数据通过ZigBee网络发送至ZigBee网关(7)。如图2所示，所述ZigBee网关(7)包括A8控制器(12)、ZigBee无线通信模块(10)、DTU设备(9)和触屏显示器(11)，A8控制器(12)连接ZigBee无线通信模块(10)、DTU设备(9)和触屏显示器(11)。ZigBee网关(7)安装与基坑周边内，通过市电提供工作电源，并将ZigBee天线部署与室外与分布式采集节点(5)通信，当有分布式采集节点(5)将数据上传时，ZigBee网关(7)将数据通过DTU设备(9)发送至云服务中心展示。云服务中心可将基坑底部隆起数据展示，并将预警数据推送至现场。
本实用新型中，分布式采集节点采用锂电池和太阳能充电板供电方式，可以长期独立工作；还可以对超声波传感器提供工作电源。本实用新型使用超声波测距技术，测量精度高，不会影响基坑内设备和人员的工作，也可避免监测设备遭到施工破坏。
以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.一种基于超声波传感器的基坑隆起在线监测装置，包括超声波传感器、反射板、采集装置、网关、云服务中心，其特征在于：反射板安装固定在基坑底部，在反射板正上方的基坑横梁上安装超声波传感器，超声波传感器与反射板组成测量模块；超声波传感器连接采集装置，采集装置与网关通信连接，网关与云服务中心通信连接。
2.根据权利要求1所述的基于超声波传感器的基坑隆起在线监测装置，其特征在于：所述采集装置是分布式采集节点。
3.根据权利要求2所述的基于超声波传感器的基坑隆起在线监测装置，其特征在于：所述超声波传感器与分布式采集节点通过485总线连接。
4.根据权利要求2所述的基于超声波传感器的基坑隆起在线监测装置，其特征在于：所述网关是无线网关，分布式采集节点通过无线网关与云服务中心通信连接。
5.根据权利要求4所述的基于超声波传感器的基坑隆起在线监测装置，其特征在于：所述无线网关是ZigBee网关或lora网关。
6.根据权利要求5所述的基于超声波传感器的基坑隆起在线监测装置，其特征在于：所述ZigBee网关包括A8控制器、ZigBee无线通信模块、DTU设备和触屏显示器，A8控制器连接ZigBee无线通信模块、DTU设备和触屏显示器，ZigBee网关通过DTU设备与云服务中心进行数据交互。
7.根据权利要求1所述的基于超声波传感器的基坑隆起在线监测装置，其特征在于：所述反射板采用铁质钢板材料，反射板正面为光滑反射面，背面焊接有安装支柱，安装支柱固定于基坑底部。
8.根据权利要求7所述的基于超声波传感器的基坑隆起在线监测装置，其特征在于：基坑横梁横跨在基坑侧面围挡之间，基坑横梁采用水泥浇筑。
9.根据权利要求2所述的基于超声波传感器的基坑隆起在线监测装置，其特征在于：所述分布式采集节点采用内置电池和外置太阳能充电板的供电模式，分布式采集节点内置ZigBee无线通信模块。
Priority Applications (1)
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| CN201621433000.1U CN206467699U (zh) | 2016-12-23 | 2016-12-23 | 一种基于超声波传感器的基坑隆起在线监测装置 |
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|---|---|---|---|---|
| CN110072296A (zh) * | 2019-05-27 | 2019-07-30 | 湖南联智监测科技有限公司 | 一种lora组网北斗监测数据传输系统及数据传输方法 |
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| CN110072296B (zh) * | 2019-05-27 | 2024-04-19 | 湖南联智监测科技有限公司 | 一种lora组网北斗监测数据传输系统及数据传输方法 |
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