CN217542194U - 一种地下结构施工支撑轴力无人监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种地下结构施工支撑轴力无人监测系统，该监测系统包括振弦传感器、无线振弦传感器读数仪和云平台，所述振弦传感器以分组的形式布置在地下结构支撑的各监测点上，所述无线振弦传感器读数仪无线连接所述振弦传感器且两者之间构成数据交互，所述无线振弦传感器读数仪检测所述振弦传感器的频率与温度并完成轴力计算，所述无线振弦传感器读数仪与所述云平台之间无线连接构成数据交互。本实用新型的优点是：利用无线振弦传感器读数仪大大减少了线缆敷设，完成了对轴力计或者表面应变计的信号监测，提高了作业效率，保证了作业安全和降低自动化综合成本，提高系统可靠性与可维护性，能实现轴力的无人化监测。

Description

一种地下结构施工支撑轴力无人监测系统

技术领域

本实用新型涉及岩土信息化监测技术领域，尤其是一种地下结构施工支撑轴力无人监测系统。

背景技术

现代施工就是信息化施工，施工过程中需要对多种岩土等参数进行测量，测量计算的结果为现场安全风险管控提供数据支撑，但是传统的人工监测手段成本高，效率低，一致性差，已经跟不上新时代要求。

基坑围护支撑体系处于动态平衡之中，随着基坑施工工况的变化建立新的平衡。通过支撑轴力监测，可及时了解支撑受力及其变化情况，准确判断基坑围护支撑体系稳定情况和安全性，以指导基坑施工程序、方法，确保基坑施工安全。

目前工程中常用的是手持式数显频率仪现场测试传感器频率；其人工监测的频率值，需要转换为轴力值供工程师使用；考虑到支撑有效截面积、支撑材料的弹性模量不同，为了提高测量精度，更需要增加温度补偿；因此目前轴力测量低效率、速度慢和和不确定因数多。

目前轴力监测应用的缺陷主要在于：

（1）传感器随施工进度分批、分阶段安装，安装位置现场环境恶劣，对目前使用第三方监测来说，人员不易达到、安装费时费力，真实检测成本高；

（2）支护材料不同，导致监测数据处理复杂，管理麻烦；

（3）常常需要将传感器线缆敷设到人工维护与作业方便区域，线缆敷设工作与线缆保护是难题；

（4）现有的轴力监测自动化采集系统，可以称为集中式自动化监测，不适应施工企业需要。

发明内容

本实用新型的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种地下结构施工支撑轴力无人监测系统，通过设计无线振弦传感器读数仪，利用无线通信方式，实现轴力监测自动化监测。

本实用新型目的实现由以下技术方案完成：

一种地下结构施工支撑轴力无人监测系统，其特征在于：该监测系统包括振弦传感器、无线振弦传感器读数仪和云平台，所述振弦传感器以分组形式布置在地下结构支撑的各监测点处，所述无线振弦传感器读数仪无线连接所述振弦传感器且两者之间构成数据交互，所述无线振弦传感器读数仪检测所述振弦传感器的频率与温度并完成轴力计算，所述无线振弦传感器读数仪与所述云平台之间无线连接构成数据交互。

所述振弦传感器内置有电热阻或测温集成电路，所述无线振弦传感器读数仪通过连接所述电热阻或所述测温集成电路获取所述振弦传感器的温度信号。

所述监测系统还包括移动终端，所述无线振弦传感器读数仪设置有WIFI模块，所述无线振弦传感器读数仪通过所述WIFI模块与所述移动终端无线连接并构成数据交互。

所述移动终端与云平台之间无线连接构成数据交互。

所述无线振弦传感器读数仪设置有通信总线，所述无线振弦传感器读数仪通过所述通信总线供电。

多个所述无线振弦传感器读数仪通过所述通信总线级联组网。

本实用新型的优点是：利用无线振弦传感器读数仪大大减少了线缆敷设，完成了对轴力计或者表面应变计的信号监测，提高了作业效率，保证了作业安全和降低自动化综合成本，提高系统可靠性与可维护性，能实现轴力的无人化监测。

附图说明

图1为本实用新型中无线振弦传感器读数仪的系统框架示意图；

图2为本实用新型的系统构成图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本实用新型特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

实施例：本实施例中的地下结构施工支撑轴力无人监测系统主要包括振弦传感器、无线振弦传感器读数仪以及云平台这三部分，其中振弦传感器安装在地下结构施工所设置的支撑上用于对支撑的轴力进行采集，无线振弦传感器读数仪则用于读取振弦传感器的采集数据并进行相应计算得到支撑的轴力值，云平台可接收无线振弦传感器读数仪的轴力值并进行相应的分析或存储，为地下结构施工中的支撑作业进行指导。

具体而言，如图1所示，本实施例中的无线振弦传感器读数仪包括MCU控制器，该MCU控制器可控制无线振弦传感器读数仪的所有操作。MCU控制器连接有多路切换电路，该多路切换电路可与多个振弦传感器连接，多个振弦传感器是以分组的形式布置在地下结构支撑上，优选为四个振弦传感器为一组，无线振弦传感器读数仪连接并采集该组内的四个振弦传感器的采集数据，以提高监测效率，同时进一步可结合各振弦传感器的采集数据进行分析。在使用时，可通过多路切换电路在对应的各振弦传感器间进行切换，以逐一采集各振弦传感器的采集数据。

MCU控制器与多路切换电路之间分别设置有振弦激励电路、振弦回波检测电路和温度监测电路，其中振弦激励电路用于对振弦传感器进行激励，振弦回波检测电路可接收振弦传感器的回波频率，温度监测电路则用于对振弦传感器的温度进行监测。MCU控制器在得到振弦传感器的频率和温度后，完成轴力的温度补偿计算从而得到轴力值。

在本实施例中，振弦传感器的温度采集是通过在振弦传感器内部内置热电阻或者测温集成电路，获取温度信号。

如图1和图2所示，无线振弦传感器读数仪设置有用于远程通信的通信天线，使得无线振弦传感器读数仪所计算得到的轴力值可无线传输至云平台。同时，无线振弦传感器读数仪本身还具有WIFI模块，通过WIFI模块可与移动终端无线连接，通过移动终端现场读取无线振弦传感器读数仪的采集值。

在本实施例中，移动终端还可与云平台通过无线连接构成数据交互，即移动终端通过云平台获取无线振弦传感器读数仪的采集值，以避免WIFI模块损坏时所导致无法获取的问题，同时移动终端也可通过云平台获取支撑轴力值的历史数据，从而便于与现场数据进行比对，从而对支撑的轴力情况进行进一步明确分析。此外，为了避免无线振弦传感器读数仪的WIFI模块损坏所带来的问题，无线振弦传感器读数仪也可通过设计有线连接的方式与振弦传感器连接。

如图1所示，无线振弦传感器读数仪可采用两种方式供电，一种是通过电源管理电源连接电池，由电池为其供电；另一种则是通过通信总线在低功耗模式下进行供电，即该通信总线既具有通信功能，其可通过总线通信控制单元连接MCU控制器，另一方面该通信总线还可为无线振弦传感器读数仪供电。

在本实施例中，多台无线振弦传感器读数仪可通过通信总线级联组网，实现现场的振弦传感器的分布式自动化采集，大大提高监测效率。

本实施例在具体实施时：多路切换电路可选择为支持8路标准振弦或者温度检测接口，可灵活配置，便于其支持一组振弦传感器的轴力监测，尤其是当一组振弦传感器的数量发生变化时，依旧适用。

无线振弦传感器读数仪所进行的解算方式可参照现有技术中带有温度补偿的轴力计算公式设计，其可利用现有方式通过编入MCU控制器的方式使无线振弦传感器读数仪具有现场解算的功能。

在云平台上可设计有数据接收、数据库、数据处理、WEB服务等作用，将传感数据转换为工程技术人员、管理人员使用的图形、图标和曲线等功能。

振弦传感器可包括钢筋轴力计、表面应变计、反力计等。

虽然以上实施例已经参照附图对本实用新型目的的构思和实施例做了详细说明，但本领域普通技术人员可以认识到，在没有脱离权利要求限定范围的前提条件下，仍然可以对本实用新型作出各种改进和变换，故在此不一一赘述。

Claims (6)

1.一种地下结构施工支撑轴力无人监测系统，其特征在于：该监测系统包括振弦传感器、无线振弦传感器读数仪和云平台，所述振弦传感器以分组形式布置在地下结构支撑的各监测点处，所述无线振弦传感器读数仪无线连接所述振弦传感器且两者之间构成数据交互，所述无线振弦传感器读数仪检测所述振弦传感器的频率与温度并完成轴力计算，所述无线振弦传感器读数仪与所述云平台之间无线连接构成数据交互。

2.根据权利要求1所述的一种地下结构施工支撑轴力无人监测系统，其特征在于：所述振弦传感器内置有电热阻或测温集成电路，所述无线振弦传感器读数仪通过连接所述电热阻或所述测温集成电路获取所述振弦传感器的温度信号。

3.根据权利要求1所述的一种地下结构施工支撑轴力无人监测系统，其特征在于：所述监测系统还包括移动终端，所述无线振弦传感器读数仪设置有WIFI模块，所述无线振弦传感器读数仪通过所述WIFI模块与所述移动终端无线连接并构成数据交互。

4.根据权利要求3所述的一种地下结构施工支撑轴力无人监测系统，其特征在于：所述移动终端与云平台之间无线连接构成数据交互。

5.根据权利要求1所述的一种地下结构施工支撑轴力无人监测系统，其特征在于：所述无线振弦传感器读数仪设置有通信总线，所述无线振弦传感器读数仪通过所述通信总线供电。

6.根据权利要求5所述的一种地下结构施工支撑轴力无人监测系统，其特征在于：多个所述无线振弦传感器读数仪通过所述通信总线级联组网。

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