CN206768889U - 一种地铁基坑自动化变形监测系统 - Google Patents

Abstract

一种地铁基坑自动化变形监测系统，它包括多个数据采集设备、一个现场控制箱以及一个远程数据中心；所述的数据采集设备安装在地铁基坑监测点位处，现场控制箱安放在地铁基坑不受施工影响的区域，所述的数据采集设备的监测信号输出通过现场控制箱传输至远程数据中心，传输监测数据以及接收控制指令。该系统可实现对对基坑支护结构、周围岩土体以及周边环境进行监测，提高地铁基坑施工变形监测工作的信息化程度，供用户对监测数据进行充分及时的应用，是一种集各监测项目的数据采集、传输、分析、管理等为一体的地铁基坑自动化变形监测系统。

Description

一种地铁基坑自动化变形监测系统

技术领域

本实用新型涉及岩土工程领域，主要是地铁基坑施工过程中的自动化变形监测系统。

背景技术

城市轨道交通工程在施工阶段为了验证设计、施工及环境保护等方案的安全性和合理性，优化设计和施工参数，并对工程结构和周边环境的安全状态进行分析和预测，需要对基坑支护结构、周围岩土体以及周边环境进行监测。

地铁基坑施工变形监测项目具有监测点位数量多、监测频率高等特点，传统的地铁基坑施工监测多采用人工监测的方式进行，测量效率差且测量精度往往得不到保证。另外，各项监测数据采用人工现场记录，再统一录入计算机中进行存储，易出现录入错误的情况且数据实时性不高，不能及时反映各监测点的变形情况并对出现问题的点位进行报警，监测工作存在滞后性。为了提高地铁基坑施工变形监测工作的信息化程度，对监测数据进行充分及时的应用，有必要针对自动化监测手段进行研究，研发集各监测项目数据采集、传输、分析、管理等为一体的地铁基坑自动化变形监测系统。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对地铁基坑施工监测过程中的问题，提出一种全新的监测系统。将高精度的测量仪器和监测用传感器应用于地铁基坑自动化变形监测中，保证测量精度并大大提高测量效率，同时有效降低人工工作强度和工作成本。

本实用新型的技术方案是：

本实用新型提供一种地铁基坑自动化变形监测系统，它包括多个数据采集设备、一个现场控制箱以及一个远程数据中心；所述的各数据采集设备均安装在地铁基坑监测点位处，均包括测量机器人以及监测用传感器，所述的现场控制箱安放在地铁基坑不受施工影响的区域，包括工控机、传感器数据采集仪和数据传输模块，所述的测量机器人用于采集监测点的三维坐标，测量机器人的测量信号输出端与工控机的对应信号输入端相连，监测用传感器用于采集地铁基坑中监测点的对应参数，监测用传感器的监测信号输出端与传感器数据采集仪的信号输入端相连，工控机和传感器数据采集仪的信号输出端均通过数据传输模块与远程数据中心的服务器进行通信，传输监测数据以及接收控制指令。

进一步地，监测用传感器包括固定式测斜仪、钢筋计、轴力计、水位计、土体分层沉降仪和土压力盒中的一个或多个，前述固定式测斜仪用于监测由地铁基坑施工及开挖引起的土体(墙体)水平位移的固定式测斜仪、钢筋计用于测量结构物内部的砼支撑应力、轴力计用于测量结构物内部的钢支撑应力、水位计测量水体水位、土体分层沉降仪用于长期监测不同土层的沉降情况、土压力盒用于测量土体压力。

进一步地，测量机器人采用徕卡公司TS50型号的测量机器人。

进一步地，工控机由220V电源供电，传感器数据采集仪由24V电源供电。

进一步地，数据传输模块采用3G、4G、5G或ZIGBEE模块。

进一步地，测量机器人与工控机之间、监测用传感器与传感器数据采集仪之间均采用数据线进行连接，所述的数据线外包裹护套管。

本实用新型的有益效果：

本实用新型应用后，各监测项目的测量数据实现作业现场按照设定好的观测周期进行自动采集与存储，并可通过无线方式发送给远程服务器，以便后台处理器进行进一步的数据处理、分析与发布。在地铁基坑自动化变形监测系统搭建完成后，基本无需人工干预即可完成整个的数据采集与处理工作，并通过实时采集的监测数据反映地铁基坑整体的真实情况，及时发现存在的问题并进行预警，保障施工的安全进行。

附图说明

通过结合附图对本实用新型示例性实施方式进行更详细的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本实用新型示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了本实用新型的原理框图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本实用新型的优选实施方式。虽然附图中显示了本实用新型的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施方式所限制。

如图1所示，一种地铁基坑自动化变形监测系统，它包括多个数据采集设备、一个现场控制箱以及一个远程数据中心；所述的数据采集设备安装在地铁基坑监测点位处，均包括测量机器人以及监测用传感器，所述的现场控制箱安放在地铁基坑不受施工影响的区域，包括工控机、传感器数据采集仪和数据传输模块，所述的测量机器人用于采集监测点的三维坐标，测量机器人的测量信号输出端与工控机的对应信号输入端相连，监测用传感器用于采集地铁基坑中监测点的对应参数，监测用传感器的监测信号输出端与传感器数据采集仪的信号输入端相连，工控机和传感器数据采集仪的信号输出端均通过数据传输模块与远程数据中心的服务器进行通信，传输监测数据以及接收控制指令。

进一步地，监测用传感器包括固定式测斜仪、钢筋计、轴力计、水位计、土体分层沉降仪和土压力盒中的一个或多个，前述固定式测斜仪用于监测由隧道施工及开挖引起的地面位移的固定式测斜仪、钢筋计用于测量结构物内部的钢筋应力、轴力计用于测量结构物内部的钢筋应力、水位计测量水体水位、土体分层沉降仪用于长期监测构筑物内外部的沉降、土压力盒用于测量土地压力。

具体实施时：

首先，地铁基坑自动化变形监测系统的数据采集设备(测量机器人、固定式测斜仪、钢筋计、轴力计、水位计、土体分层沉降仪、土压力盒等)需要最先进行布设，安装或埋设在设定好的地铁基坑监测点位处，并将各采集设备的数据线从合适的位置引出，避免受到施工破坏。

在地铁基坑不受施工影响的区域安放现场控制箱，并在现场控制箱中安装好工控机、传感器数据采集仪、数据传输模块、电源等设备。

将测量机器人的数据线与现场控制箱中的工控机的固定端口相连接，测量时工控机向测量机器人发送固定格式的测量指令字符串，测量机器人接收到指令后完成相应的测量步骤并以字符串的格式返回测量数据，工控机接收到返回到测量数据后进行解析并判断是否完整。若数据不存在丢包则通过数据传输模块使用无线网传送给远程数据中心的服务器。

各监测用传感器的数据线与传感器数据采集仪的固定端口相连接，测量时传感器数据采集仪按照设定好的监测频率向各传感器发送测量指令，传感器接收到指令后采集当前时刻的测量数据并将测量数据传送给传感器数据采集仪，传感器数据采集仪对数据进行解析后判断是否完整，将完整的传感器数据分别进行存储并通过数据传输模块使用无线网传送给远程数据中心的服务器。

在远程数据中心，前述数据可以供用户进行分析监测，可以采用如下方式进行处理：针对地铁基坑墙顶水平位移与竖直位移、地铁基坑墙体测斜、地铁基坑附近土体测斜、钢支撑轴力、砼支撑应力、地下水位、土体分层沉降、土压力等项目分别新建项目，设定好各项目的监测信息和相关备注信息，各项目对应各自的数据库表。接收到各类型的监测数据后首先进行解析，判断数据是否完整。若数据不完整则直接丢弃。在数据完整的情况下对原始数据进行处理，得到各期的测量成果并入库。接下来将测量成果与设定好的报警值进行对比，若超过报警值则进行报警。

以上已经描述了本实用新型的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (7)

1.一种地铁基坑自动化变形监测系统，其特征是它包括多个数据采集设备、一个现场控制箱以及一个远程数据中心；所述的各数据采集设备分别安装在地铁基坑监测点位处，均包括测量机器人以及监测用传感器，所述的现场控制箱安放在地铁基坑不受施工影响的区域，包括工控机、传感器数据采集仪和数据传输模块，所述的测量机器人用于采集监测点的三维坐标，测量机器人的测量信号输出端与工控机的对应信号输入端相连，监测用传感器用于采集地铁基坑中监测点的对应参数，监测用传感器的监测信号输出端与传感器数据采集仪的信号输入端相连，工控机和传感器数据采集仪的信号输出端均通过数据传输模块与远程数据中心的服务器进行通信，传输监测数据以及接收控制指令。

2.根据权利要求1所述的一种地铁基坑自动化变形监测系统，其特征是所述的监测用传感器包括固定式测斜仪、钢筋计、轴力计、水位计、土体分层沉降仪和土压力盒中的一个或多个。

3.根据权利要求1所述的一种地铁基坑自动化变形监测系统，其特征是所述的测量机器人采用徕卡公司TS50型号的测量机器人。

4.根据权利要求1所述的一种地铁基坑自动化变形监测系统，其特征是所述的工控机由220V电源供电。

5.根据权利要求1所述的一种地铁基坑自动化变形监测系统，其特征是所述的传感器数据采集仪由24V电源供电。

6.根据权利要求1所述的一种地铁基坑自动化变形监测系统，其特征是所述的数据传输模块采用3G、4G、5G或ZIGBEE模块。

7.根据权利要求1所述的一种地铁基坑自动化变形监测系统，其特征是所述的测量机器人与工控机之间、监测用传感器与传感器数据采集仪之间均采用数据线进行连接，所述的数据线外包裹护套管。