CN217818832U - 一种用于工程边坡的多参数监测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于工程边坡的多参数监测系统，包括多参数监测装置和数据采集及控制系统；多参数监测装置包括水分监测传感器、温度传感器、土压力传感器、传感器延长线和传感器固定盒；数据采集及控制系统包括采集与传输模块、控制模块和电气模块；水分监测传感器、温度传感器、土压力传感器均安装在传感器固定盒上，并分别通过传感器延长线连接到采集与传输模块；采集与传输模块连接控制模块，控制模块设置各传感器采集数据的工作数量、频率、时长以及数据自动传输频率，电气模块为采集与传输模块、控制模块供电。本申请数据准确、安装简单、维护方便、数据传输稳定，可远程操作、定时采集、单种参数可独立采集。
Description
技术领域
本实用新型涉及工程边坡工程施工及维护监测领域，尤其涉及一种用于工程边坡的多参数监测系统。
背景技术
我国西北地区冬季气候严寒和地质条件复杂，是季节性冻土区，工程边坡冻胀病害频现，而其防冻胀设计与主动防治技术尚不够系统和完善。近年来，随着社会经济的快速发展，这病害问题亟需研究解决。在我国西北部地区黄土广泛布，同时，降雨、人工灌溉、冻融循环、地震作用等都会工程边坡的稳定性对造成未知的影响。
而目前使用的土体温度、水分、土压力等传感器监测系统，多是在工程边坡坡顶或坡面进行钻孔，不同传感器分别埋设在不同钻孔中后进行监测。因为土体的不均匀性，分开布设的不同传感器监测获得的数据并不是同一处的土体，会存在较大的差异，进而会对土体因降雨、灌溉、冻融循环等环境影响引起土体内部变化对工程边坡的稳定性分析产生影响，所以目前的监测系统并不能很好地适用于现有的工程边坡监测。除此以外，还存在一些问题，一是土压力传感器埋设方向决定了土体内部压力的监测方向，大量监测无法顺利按监测需求方向埋设传感器，导致需要反复多次埋设，对工程边坡造成很大的损伤，影响监测数据的准确性，无法满足监测需要；二是目前大量水分传感器无法同时监测温度，亦或是配套的温度监测精确不够，无法满足监测需要；三是因为目前多种传感器所采用的数据通道口形式不一，实现同时监测需要多种数据采集仪同时工作，需占用较大的空间，且需要多电源系统供电，不便于运输。由此可见，现有的技术方法均存在一定的不足之处。
因此，提供一种用于构建黄土地区工程边坡土体水分、温度、土压力的多参数监测系统的方法，尤其是针对黄土地区行之有效的综合监测系统就成为本领域技术人员亟需解决的问题。
实用新型内容
为解决现有的技术问题，本实用新型提供了一种用于工程边坡的多参数监测系统，能够实现工程边坡土体水分、温度和土压力的同时或者单独监测。
本实用新型具体内容如下：一种用于工程边坡的多参数监测系统，包括多参数监测装置和数据采集及控制系统；
多参数监测装置包括水分监测传感器、温度传感器、土压力传感器、传感器延长线和传感器固定盒；
数据采集及控制系统包括采集与传输模块、控制模块和电气模块；
水分监测传感器、温度传感器、土压力传感器均安装在传感器固定盒上，并分别通过传感器延长线连接到采集与传输模块，传感器固定盒设置在边坡检测面上设置的监测钻孔中；采集与传输模块连接控制模块并将监测到的数据传输到控制模块，控制模块设置各传感器采集数据的工作数量、频率、时长以及数据自动传输频率，电气模块为采集与传输模块、控制模块供电。
进一步的，监测钻孔的孔径不小于传感器固定盒横向尺寸的两倍。
进一步的，传感器固定盒的布设间距大于单个传感器的最大监测范围。
进一步的，监测钻孔位于工程边坡的顶面或坡面，传感器固定盒悬放入监测钻孔中，采用监测场地土体填实。
进一步的，温度传感器设置在传感器保护管材中，传感器保护管材中间部分为空洞，一端封闭，另一端在装入温度传感器后封口。
进一步的，采集与传输模块、控制模块和电气模块集成在数据采集箱中，电气模块可拆卸安装。
进一步的，温度传感器为电阻式温度传感器，传感器保护管材为铝合金质地。
本实用新型由水分监测系统、温度监测系统、土压力(应力)监测系统、数据采集及控制系统四个部分组成，具有数据准确、安装简单、维护方便、数据传输稳定，可远程操作、定时采集、单种参数可独立采集等特点，为黄土地区工程边坡、边坡建设及服役期间的监测提供了新思路、新方法。
附图说明
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步阐明。
图1本实用新型的整体布设结构示意图；
图2为实施例1的多参数监测系统的固定盒位置示意图；
图3为实施例1的多参数监测系统的固定盒内部传感器位置示意图；
图4为实施例1的数据采集及控制系统示意图。
其中，1—多参数监测装置，2—数据采集及控制系统，101—水分监测传感器，102—温度传感器，103—传感器保护管材，104—土压力传感器，105—传感器延长线，106—传感器固定盒，201—数据采集与传输模块，202—控制模块，203—电气模块，204—数据采集箱。
具体实施方式
结合图1-图4，本实用新型提供一种用于工程边坡的多参数监测系统，包括多参数监测装置1和数据采集及控制系统2。
多参数监测装置1包括水分监测传感器101、温度传感器102、传感器保护管材103、土压力传感器104、传感器延长线105和传感器固定盒106；数据采集及控制系统2包括数据采集与传输模块201、控制模块202、电气模块203和数据采集箱204。
水分监测传感器101、温度传感器102、土压力传感器104均安装在传感器固定盒106上，并分别通过传感器延长线105连接到采集与传输模块201，传感器固定盒106设置在边坡检测面上设置的监测钻孔中；采集与传输模块201连接控制模块202并将监测到的数据传输到控制模块202，控制模块202设置各传感器采集数据的工作数量、频率、时长以及数据自动传输频率，电气模块203为采集与传输模块201、控制模块202供电。
本实施例的监测系统中，监测位置位于黄土工程边坡顶面或是坡面，根据现场条件允许在监测面上均匀选择至少一处钻孔，根据监测需要决定钻孔数量，监测钻孔孔径需满足选用的监测传感器固定盒106的直径的两倍及以上，并根据监测目标区工程地质条件灵活调整，传感器具体布设数量根据监测需求决定。本实施例中布设两个传感器固定盒106。
为避免相同传感器或者其他传感器之间相互的影响，每个水分监测传感器101、温度传感器102、土压力传感器104单独走线安置在传感器固定盒106之中，采用场地土体埋设填实，根据布设深度先后悬放入监测钻孔中并通过把所有的传感器延长线105集束一起引出至地面，采用监测场地土体填实。
水分监测传感器101与土压力传感器104存在一定的监测范围，为避免埋设过于接近，影响传感器的监测精度，传感器固定盒106布设间距需大于单个传感器最大监测范围，即单个水分监测传感器101或土压力传感器104的监测范围的最大值。本实施例中以最小间隔大于30cm为例。
每个温度传感器102都固定在传感器保护管材103中，传感器保护管材103一端为封闭结构，内部为空洞，该空洞部分保持空洞，使用乳胶把装入温度传感器102的铝合金质地传感器保护管材103的另一端封口，保证无杂质可以进入。每个温度传感器102可单独走线，也可根据数量需要把所有温度传感器进行并线监测，但并线后总直径不宜大于钻孔半径。本实施例中，温度传感器102为高精度电阻式温度传感器，传感器保护管材103为铝合金质地。
数据采集及控制系统2中，数据采集与传输模块201、控制模块202、电气模块203整合在数据采集箱204中，电气模块203可拆卸更换，方便充电维护。多种传感器通过传输线接入数据采集与传输模块201，通过内部分系统将采集到的电信号(电压、电流)处理并且转换成数字信号RS-232输出。通过控制模块202设置连接传感器数据采集的工作数量、频率、时长，以及设置数据自动传输频率。
使用时，将所有传感器接到数据采集与传输模块201上，其中，土压力传感器104有监测方向限制，需根据布设深度与监测所需方向用固定在传感器固定盒106之中。将控制模块202连接电气模块203通电，在控制模块202中设置连接传感器数据采集的工作数量、频率、时长。然后将采集与传输模块201与控制模块202连接通上电，通过采集与传输模块201对所埋设的水分监测传感器101、温度传感器102、土压力传感器104供电，使其开始工作，随后所监测到的数据将通过数据采集与传输模块201传输到控制模块202，并将采集到的电信号(电压、电流)处理并且转换成数字信号RS-232暂时存放在自带的数据存储卡中。到达设定时间后，可通过将数据采集与传输模块201与计算机直连获取数据，或通过内置制式物联网卡上传至通信终端，采用远程获取数据。整个过程根据所设定的工作传感器数量，传感器采集数据频次间隔不同大致需要一分钟至十分钟。
在不对采集及控制系统2进行调整时，可将数据采集与传输模块201、控制模块202、电气模块203整合在数据采集箱204中，使得减少野外环境、人为等因素对采集与传输模块201、控制模块202、电气模块203的损坏，保证数据的稳定采集与输出。本实施例中，采集及控制系统2选用北极汇能科技有限公司的CR3000或CR6型数据采集器，具有结构紧凑、性能先进、运行可靠的特点。
本实施例的多参数监测系统具有数据准确、安装简单、维护方便、数据传输稳定、可远程操作、定时采集、单种参数可独立采集等特点，为黄土地区工程边坡、边坡建设及服役期间的监测提供了新思路、新方法，具有良好的实用效果。
在以上的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是以上描述仅是本实用新型的较佳实施例而已，本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，因此本实用新型不受上面公开的具体实施的限制。同时任何熟悉本领域技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。
Claims (7)
1.一种用于工程边坡的多参数监测系统，其特征在于：包括多参数监测装置和数据采集及控制系统；
多参数监测装置包括水分监测传感器、温度传感器、土压力传感器、传感器延长线和传感器固定盒；
数据采集及控制系统包括采集与传输模块、控制模块和电气模块；
水分监测传感器、温度传感器、土压力传感器均安装在传感器固定盒上，并分别通过传感器延长线连接到采集与传输模块，传感器固定盒设置在边坡检测面上设置的监测钻孔中；采集与传输模块连接控制模块并将监测到的数据传输到控制模块，控制模块设置各传感器采集数据的工作数量、频率、时长以及数据自动传输频率，电气模块为采集与传输模块、控制模块供电。
2.根据权利要求1所述的用于工程边坡的多参数监测系统，其特征在于：监测钻孔的孔径不小于传感器固定盒横向尺寸的两倍。
3.根据权利要求2所述的用于工程边坡的多参数监测系统，其特征在于：传感器固定盒的布设间距大于单个传感器的最大监测范围。
4.根据权利要求1所述的用于工程边坡的多参数监测系统，其特征在于：监测钻孔位于工程边坡的顶面或坡面，传感器固定盒悬放入监测钻孔中，采用监测场地土体填实。
5.根据权利要求1所述的用于工程边坡的多参数监测系统，其特征在于：温度传感器设置在传感器保护管材中，传感器保护管材中间部分为空洞，一端封闭，另一端在装入温度传感器后封口。
6.根据权利要求1所述的用于工程边坡的多参数监测系统，其特征在于：采集与传输模块、控制模块和电气模块集成在数据采集箱中，电气模块可拆卸安装。
7.根据权利要求1所述的用于工程边坡的多参数监测系统，其特征在于：温度传感器为电阻式温度传感器，传感器保护管材为铝合金质地。
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