LU505792B1 - A REAL-TIME MONITORING AND EARLY WARNING SYSTEM FOR KARST COLLAPSE BASED ON MEMS SENSORS - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung offenbart ein Echtzeit-Überwachungs- und Frühwarnsystem für Karstkollaps auf der Grundlage von MEMS-Sensoren, das eine Reihe von Multi-Kaskaden- Verbindungsleitungen, eine Datenleitung, ein Datenstatistikmodul, ein Koordinatenanzeigemodul, ein Algorithmus-Berechnungsmodul und ein Überwachungs- und Alarmmodul umfasst. Das Datenstatistikmodul enthält unter anderem einen MEMS-Sensor, einen Drucksensor. Das Koordinatenanzeigemodul ordnet die Koordinateninformationen des überwachten Bereichs den Koordinateninformationen zu, die in jedem Sensor verborgen sind, stellt fest, ob der MEMS- Sensor fehlerhaft ist und zeigt die Position in Form eines Bildes an. Das Algorithmus- Berechnungsmodul nimmt die vom Datenstatistikmodul empfangenen Echtzeit-Neigungs- und Beschleunigungsinformationen und berechnet sie mit Hilfe eines Zeitbereichsintegrationsalgorithmus. Das Überwachungs- und Alarmierungsmodul bestimmt, ob die Echtzeitdaten des Sensors und die berechneten Daten den kritischen Wert überschreiten, und sendet gleichzeitig eine geologische Katastrophenwarninformation aus. Das Echtzeit- Überwachungs- und -Warnsystem und -Verfahren für Karsteinstürze, das die oben beschriebene Struktur der vorliegenden Erfindung verwendet, ist in der Lage, die Entwicklung von Karsthohlräumen in Echtzeit zu überwachen und eine Frühwarnung vor Karstböden zu geben, die kurz vor dem Einsturz stehen.The present invention discloses a real-time monitoring and early warning system for karst collapse based on MEMS sensors, which includes a series of multi-cascade connection lines, a data line, a data statistics module, a coordinate display module, an algorithm calculation module, and a monitoring and alarm module. The data statistics module includes a MEMS sensor, a pressure sensor, among others. The coordinate display module matches the coordinate information of the monitored area with the coordinate information hidden in each sensor, determines whether the MEMS sensor is faulty, and displays the position in the form of an image. The algorithm calculation module takes the real-time tilt and acceleration information received from the data statistics module and calculates it using a time domain integration algorithm. The monitoring and alarm module determines whether the real-time data of the sensor and the calculated data exceed the critical value, and at the same time sends out geological disaster warning information. The real-time karst collapse monitoring and warning system and method using the above-described structure of the present invention is capable of monitoring the development of karst cavities in real time and providing early warning of karst soils that are about to collapse.
Description
Ein Echtzeit-Überwachungs- und Frühwarnsystem für Karstkollaps auf der Grundlage_V505792 von MEMS-SensorenA real-time monitoring and early warning system for karst collapse based on MEMS sensors
Technischer BereichTechnical part
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Karstsenkungs-Messtechnik und insbesondere auf ein Karstsenkungs-Bodenloch-Überwachungs- und Frühwarnsystem zurThe present invention relates to the field of karst subsidence measurement technology and in particular to a karst subsidence bottom hole monitoring and early warning system for
Messung der Veränderung der Tiefenverschiebung innerhalb des Bodenkôrpers.Measurement of the change in depth displacement within the soil body.
Technologie im HintergrundTechnology in the background
Derzeit konzentriert sich die in- und ausländische Forschung zur Karstsenkungskatastrophe vor allem auf folgende Aspekte: (1) Erkundung der Bedingungen für die Entwicklung vonAt present, domestic and foreign research on karst subsidence disaster mainly focuses on the following aspects: (1) Exploring the conditions for the development of
Karstsenkungen; (2) Erforschung des Prozesses, des Mechanismus und der kritischenKarst subsidence; (2) Investigation of the process, mechanism and critical
Bedingungen für die Entwicklung von Karstsenkungen; (3) Aufbau einer grundlegendenConditions for the development of karst subsidence; (3) Establishment of a basic
Datenbank über Karstsenkungen; (4) Vorhersage der Gefahr von Karstsenkungen undDatabase on karst subsidence; (4) Prediction of the risk of karst subsidence and
Risikobewertung; und (5) Vorhersage und Frühwarnung bei Karstsenkungen.risk assessment; and (5) prediction and early warning of karst subsidence.
Die Entwicklung von Karstsenkungen ist aufgrund der UngleichmäBigkeit derThe development of karst subsidence is due to the unevenness of the
Karstentwicklung und des zyklischen Einflusses des Karstwassers komplizierter und hat dieKarst development and the cyclical influence of karst water and has made the
Merkmale der Verbergung im Raum, des kumulativen Entwicklungsprozesses und des plôtzlichenCharacteristics of concealment in space, the cumulative development process and the sudden
Auftretens von Senkungen, was die Uberwachungsarbeit mit vielen Problemen konfrontiert, und es ist im Allgemeinen schwierig, die Senkungen mit konventionellen Mitteln am Boden vorherzusagen und zu überwachen.occurrence of subsidence, which poses many problems for monitoring work, and it is generally difficult to predict and monitor subsidence by conventional means on the ground.
Die Entstehung und Entwicklung von Karstsenkungen ist ein komplexer Prozess, der von einer Vielzahl von Faktoren gesteuert und beeinflusst wird, was die Verhinderung und Kontrolle von Senkungen erschwert. Die Entstehung und Entwicklung von Bodensenkungen ist das Ergebnis einer Kombination aus menschlichen Aktivitäten und natürlichen Finflüssen. In den letzten Jahren hat das häufige Auftreten von Karstsenkungsunfällen in der Gesellschaft groBe Besorgnis ausgelöst, und es kommt zu Karstsenkungen in bewohnten Gebieten, die die Sicherheit von Leben und Eigentum, den Städtebau und sogar die wirtschaftliche Entwicklung ernsthaft gefährden. FürThe formation and development of karst subsidence is a complex process controlled and influenced by a variety of factors, which makes it difficult to prevent and control subsidence. The formation and development of land subsidence is the result of a combination of human activities and natural influences. In recent years, the frequent occurrence of karst subsidence accidents has caused great concern in society, and karst subsidence occurs in populated areas, seriously endangering the safety of life and property, urban construction and even economic development.
Karstsenkungen, die bereits aufgetreten sind und wahrscheinlich anhalten oder wieder auftreten werden, sowie für solche, die wahrscheinlich auftreten werden, ist es notwendig, geeigneteFor karst subsidence that has already occurred and is likely to continue or recur, as well as for those that are likely to occur, it is necessary to develop suitable
Methoden für die langfristige Echtzeit-Überwachung, Frühwarnung und andere Arbeiten einzusetzen.To use methods for long-term real-time monitoring, early warning and other work.
Die Überwachungsmethoden für Karstsenkungen lassen sich in eine direkte und eine indirekte Überwachungsmethode unterteilen. Die direkte Überwachungsmethode ist die Methode zur Beurteilung von Bodensenkungen durch direkte Überwachung der Verformung des unterirdischen Bodenkörpers, und die indirekte Überwachungsmethode überwacht hauptsächlich die dynamische Veränderung des Wasser- und Gasdrucks im Karstleitungssystem, und diesesThe monitoring methods for karst subsidence can be divided into direct monitoring method and indirect monitoring method. The direct monitoring method is the method of judging land subsidence by directly monitoring the deformation of the underground soil body, and the indirect monitoring method mainly monitors the dynamic change of water and gas pressure in the karst pipeline system, and this
Patent zielt genau darauf ab, die Überwachung und Frühwarnung von Karstsenkungen durch die direkte Überwachungsmethode zu erreichen. Da die Überwachung von Gebäudefundamenten inPatent aims precisely at achieving the monitoring and early warning of karst subsidence through the direct monitoring method. Since the monitoring of building foundations in
Karstgebieten und in Gebieten, die von Karstsenkungen bedroht sind, erforderlich ist, ist einekarst areas and in areas threatened by karst subsidence, a
Überwachung der Fundamente erforderlich. Gegenwärtig wird durch die Untersuchung derMonitoring of the foundations is required. Currently, the investigation of the
Entstehungsarten von Bodenlöchern gezeigt, dass Karstbodenlöcher durch die drei Wege der submersen Erosion, des Austretens von Sandpartikeln bzw. des Verlusts von weichem Boden in untergetauchte Bodenlöcher, Sandleckbodenlöcher und Mudflow-Bodenlöcher verwandelt werden können.Formation modes of bottom holes showed that karst bottom holes can be transformed into submerged bottom holes, sand leak bottom holes and mudflow bottom holes through the three pathways of submerged erosion, sand particle leakage and soft soil loss, respectively.
Inhalt der ErfindungContent of the invention
Die vorliegende Erfindung, um die Mängel der bestehenden Technologie zu lösen, bietet einThe present invention, to solve the deficiencies of the existing technology, provides a
Echtzeit-Überwachungs- und Frühwarnsystem für Karstkollaps auf der Grundlage von MEMS$US05792Real-time monitoring and early warning system for karst collapse based on MEMS$US05792
Sensoren, die vor allem nutzt die Lage Winkel der MEMS-Sensoren und die Änderung derSensors that mainly uses the location angle of the MEMS sensors and the change of
Erddruck zu beurteilen, die Entwicklung und die Bildung von verschiedenen Arten von KarstEarth pressure to assess the development and formation of different types of karst
Boden Hohlräume, so dass die Wirkung der Überwachung und Frühwarnung zu erreichen.Soil voids, so as to achieve the effect of monitoring and early warning.
Ein Echtzeit-Überwachungs- und Frühwarnsystem für Karstkollaps auf der Grundlage vonA real-time monitoring and early warning system for karst collapse based on
MEMS-Sensoren, umfassend:MEMS sensors, including:
Eine Anzahl von Multi-Kaskaden-Verbindungsleitungen und Datenleitungen, die im überwachten Gebiet in einem verteilten Zustand vergraben sind, und Echtzeit-Übertragung vonA number of multi-cascade interconnection lines and data lines buried in the monitored area in a distributed state, and real-time transmission of
Lageänderungen und Dateninformationen der MEMS-Sensoren an einen Computer derPosition changes and data information from the MEMS sensors to a computer in the
Uberwachungs- und Warnzentrale.Monitoring and warning center.
Eine Anzahl von MEMS-Sensoren und Drucksensoren, wobei die beiden Geräte durch einA number of MEMS sensors and pressure sensors, with the two devices connected by a
Kolloid miteinander verbunden sind, zur Echtzeitüberwachung der Verschiebung und dercolloidally connected to each other for real-time monitoring of the displacement and
Druckänderungen innerhalb des Bodenkörpers eines Karstkollaps-Bodenlochs, wenn es sich bildet.Pressure changes within the soil body of a karst collapse bottom hole as it forms.
Jeder MEMS-Sensor und Drucksensor ist mit einer eindeutigen ID-Nummer versehen, und jede ID-Nummer-Adresse entspricht der Tiefe des Ortes, an dem der MEMS-Sensor und derEach MEMS sensor and pressure sensor is assigned a unique ID number, and each ID number address corresponds to the depth of the location where the MEMS sensor and the
Drucksensor vergraben sind.Pressure sensor is buried.
Eine Reihe von Kommunikationsanschliissen, eine Seite mit mehrerenA series of communication ports, a page with several
Kaskadenverbindungen und Datenleitungsverbindungen und eine Seite, die mit einem Computer für die Echtzeiteingabe von Sensorinformationen verbunden ist.Cascade connections and data line connections and a side connected to a computer for real-time input of sensor information.
Computer des Uberwachungs- und Warnzentrums zum Empfangen von Echtzeit-Monitoring and warning center computer for receiving real-time
Dateninformationen, die von den MEMS-Sensoren gesendet werden, zum Berechnen derData information sent by the MEMS sensors to calculate the
Bodenverschiebung und der Druckänderung jeder erhaltenen Überwachungsvorrichtung, zumground displacement and pressure change of each monitoring device received, for
Einrichten einer Echtzeit-Informationsdatenbank und zum Kombinieren der Verformungsdaten des Bodeneinsturzes, die in dem physikalischen Einsturzmodelltest erhalten wurden, zumEstablish a real-time information database and combine the ground collapse deformation data obtained in the physical collapse model test to
Durchführen einer Echtzeit-Überwachung und Warnung nach dem Berechnen des kritischenPerform real-time monitoring and alerting after calculating the critical
Verformungswertes der Überwachungsvorrichtung;Deformation value of the monitoring device;
Der Rahmenschlitz, der in einem verteilten Zustand in dem überwachten Bereich vergraben ist, ist im Inneren eine Rahmenstruktur mit einem Aufnahmeraum zum Speichern von mehrerenThe frame slot, which is buried in a distributed state in the monitored area, is inside a frame structure with a receiving space for storing several
Kaskadenverbindungsdrähten und Datendrähten und hat polierte glatte Drahtlöcher an den linken und rechten Enden davon zum Führen von Drähten. Der Rahmenkanal ist mit den MEMS-cascade connection wires and data wires and has polished smooth wire holes at the left and right ends thereof for guiding wires. The frame channel is provided with the MEMS
Sensoren verbunden, und die Länge der Verbindung wird durch die Größe des Bodenlochs bestimmt, das durch die am Überwachungsort durchgeführte Bodenuntersuchung ermittelt wurde.sensors, and the length of the connection is determined by the size of the soil hole determined by the soil survey conducted at the monitoring site.
Vorzugsweise sind die mehrstufige Anschlussleitung und die Datenleitung mit dem MEMS-Preferably, the multi-stage connection cable and the data cable are connected to the MEMS
Sensor bzw. dem Drucksensor verbunden.Sensor or pressure sensor.
Vorzugsweise ist an der Schnittstelle der mehrstufigen Verbindungsleitung und derPreferably, at the interface of the multi-stage connecting line and the
Datenleitung eine wasserdichte Plattierungsschicht angebracht.A waterproof plating layer is applied to the data cable.
Vorzugsweise ist das MEMS-Sensormodell WT901C-485Preferably, the MEMS sensor model WT901C-485
Vorzugsweise ist das Drucksensormodell AT81Preferably the pressure sensor model AT81
Vorzugsweise ist der Kommunikationsanschluss ein USB-Extender, der mit mehrerenPreferably, the communication port is a USB extender that can be connected to several
MEMS-Sensoren und Drucksensoren extern an denselben Computer angeschlossen werden kann.MEMS sensors and pressure sensors can be connected externally to the same computer.
Optimalerweise umfasst der Computer des Überwachungs- und Warnzentrums:Ideally, the monitoring and warning center computer includes:
Ein Datenstatistikmodul, das die empfangenen Beschleunigungs-, Zeit-, Winkel-, Druckwerte und andere Informationen, die von jedem Sensor übertragen werden, aufnimmt, eineA data statistics module that records the received acceleration, time, angle, pressure and other information transmitted by each sensor, a
Informationsdatenbank einrichtet, einen Datentrendbericht erzeugt und die Daten an eininformation database, generates a data trend report and sends the data to a
Koordinatenanzeige- und Datenverarbeitungsmodul überträgt. Gleichzeitig werden diecoordinate display and data processing module. At the same time, the
Beschleunigungs- und Druckwerte jedes MEMS-Sensors beurteilt, und wenn der Warnwért/505792 überschritten wird, wird er an das Überwachungs- und Alarmierungsmodul übertragen.Acceleration and pressure values of each MEMS sensor are assessed and if the warning value/505792 is exceeded, it is transmitted to the monitoring and alarm module.
Das Koordinatenanzeigemodul setzt die Koordinateninformationen des überwachtenThe coordinate display module sets the coordinate information of the monitored
Bereichs mit den Koordinateninformationen jedes vergrabenen Sensors in Beziehung. Über dasarea with the coordinate information of each buried sensor.
Datenstatistikmodul wird festgestellt, ob der MEMS-Sensor defekt ist, und die Koordinaten werden in Form eines Bildes angezeigt. Anhand der vom Datenstatistikmodul übermitteltenThe data statistics module determines whether the MEMS sensor is defective and displays the coordinates in the form of an image. Based on the data transmitted by the data statistics module,
Neigungsinformationen wird der Zustand des Sensors ermittelt und der Einsturz des Bodenkörpers beurteilt.Using inclination information, the condition of the sensor is determined and the collapse of the soil body is assessed.
Das Algorithmus-Berechnungsmodul, das die vom Datenstatistikmodul empfangenenThe algorithm calculation module that processes the data received from the data statistics module
Echtzeit-Neigungs- und Beschleunigungsinformationen nimmt und sie durch denReal-time inclination and acceleration information and passes it through the
Zeitbereichsintegrationsalgorithmus berechnet, wie in Bild 2 gezeigt, um den Druckwert des überwachten Bereichs und die Verschiebung des Sensors aufgrund des Einsturzes abzuleiten. DieTime domain integration algorithm is calculated as shown in Figure 2 to derive the pressure value of the monitored area and the displacement of the sensor due to the collapse. The
Verdrangung wird wie folgt berechnet: (I) Vorverarbeitung der Beschleunigung: Der Fehler der Beschleunigungseliminierung berücksichtigt die Bewegungseigenschaften des Bodenkôrpers innerhalb des Karsteinsturzes, und das Beschleunigungssignal wird in drei Phasen unterteilt, d.h. stabil, beschleunigt und glatt, und der Durchschnittswert der Abtastpunkte in den drei Phasen wird berechnet: a= nn a, (1)Displacement is calculated as follows: (I) Preprocessing of acceleration: The acceleration elimination error takes into account the motion characteristics of the soil body within the karst collapse, and the acceleration signal is divided into three phases, i.e. stable, accelerated and smooth, and the average value of the sampling points in the three phases is calculated: a= nn a, (1)
In der obigen Gleichung (1) steht N für die Anzahl der Erfassungspunkte, a, für die erfasstenIn the above equation (1), N stands for the number of detection points, a for the detected
Beschleunigungssignale und a, für den dreistufigen Abtastmittelwert.Acceleration signals and a, for the three-stage sampling average.
Subtrahiert man die Beschleunigung jeder Stufe vom Durchschnittswert dieser Stufe, so erhält man die anfängliche Entfernung der Gleichstromkomponente von a, =a, —a(k =1,2,3-—N) 2)Subtracting the acceleration of each stage from the average value of that stage gives the initial distance of the DC component of a, =a, —a(k =1,2,3-—N) 2)
In der obigen Gleichung (2) ist a, die Beschleunigung, bei der die Gleichstromkomponente zunächst entfernt wurde. (IT) Entfernung der Basisauslenkung: Wenn festgestellt wird, dass die Basis des MEMS-In the above equation (2), a is the acceleration at which the DC component was initially removed. (IT) Base deflection removal: If it is found that the base of the MEMS
Sensors während der Kollabierbewegung ausgelenkt wird, muss die regionalesensor is deflected during the collapse movement, the regional
Schwerkraftbeschleunigungskomponente subtrahiert werden, um die Beschleunigung ohneGravity acceleration component must be subtracted to obtain the acceleration without
Basisauslenkung zu erhalten: a,-g sin 6 a,-g sine de = es = Views ©To obtain the base deflection: a,-g sin 6 a,-g sine de = es = Views ©
In der obigen Gleichung (3): a, ist die Beschleunigungsaufzeichnung zur Beseitigung derIn the above equation (3): a, is the acceleration recording to eliminate the
Basisablenkung in horizontaler Richtung; die Einsturzneigung ist ©; g ist diebase deflection in horizontal direction; the collapse inclination is ©; g is the
Gravitationsbeschleunigung. (IID) Eliminierung des Trendterms im Zeitbereich: Der Trendterm im Zeitbereich wird bei derGravitational acceleration. (IID) Elimination of the trend term in the time domain: The trend term in the time domain is
Polynomanpassung durch die Methode der kleinsten Quadrate entfernt. Für Polynome: x, =b, +bx+b,x* ++ b x" (m=1,2,3-—7) (4)Polynomial fitting by least squares removed. For polynomials: x, =b, +bx+b,x* ++ b x" (m=1,2,3-—7) (4)
In der obigen Gleichung (4) ist m der Koeffizient des hôchstwertigen Terms des Polynoms, b; (m=1,2,3,......, m) ist der Polynomkoeffizient und x,, ist der angepasste Trendterm.In equation (4) above, m is the coefficient of the most significant term of the polynomial, b; (m=1,2,3,......, m) is the polynomial coefficient and x,, is the fitted trend term.
Die Koeffizienten b von x, werden nach der Methode der zu bestimmenden Koeffizienten so bestimmt, dass die Summe der Quadrate der Fehler des Polynoms und desThe coefficients b of x are determined by the method of coefficients to be determined so that the sum of the squares of the errors of the polynomial and the
Beschleunigungssignals a, minimiert wird, d.h.:acceleration signal a, is minimized, i.e.:
mink = EE, Om — a)? (5505/92mink = EE, Om — a)? (5505/92
In der obigen Gleichung (5): E ist der Minimalwert der GleichungIn the above equation (5): E is the minimum value of the equation
Wenn mit extremen Werten zufrieden, b, für Polynom-Koeffizienten, die partiellenIf satisfied with extreme values, b, for polynomial coefficients, the partial
Ableitungen 2 = 0, um ein System von (m+1) Element lineare Gleichungen zu erhalten, kannDerivatives 2 = 0 to obtain a system of (m+1) element linear equations,
J das System der Gleichungen zu lösen, um die Bedingungen der (m+1) Koeffizienten bestimmt werden b,(j=1,2,3 ......m) zu erfüllen erhalten. (IV) Zeitbereichsintegrationsalgorithmus zur Berechnung von Geschwindigkeits- undJ to solve the system of equations to satisfy the conditions of (m+1) coefficients b,(j=1,2,3 ......m) are obtained. (IV) Time domain integration algorithm for calculating speed and
Verschiebungssignalen: Das Simpsonsche (Simpson) Gesetz wird zur Integration derDisplacement signals: Simpson’s law is used to integrate the
Beschleunigungs- und Geschwindigkeitszeitskala verwendet: v(t) = ve —1y+ WD + 40) + a+) —_ Ha (6)Acceleration and velocity time scale used: v(t) = ve —1y+ WD + 40) + a+) —_ Ha (6)
In der obigen Gleichung (6): a(t) ist das Beschleunigungssignal nach der Vorverarbeitung und der Verarbeitung der Basisablenkung; v(t) ist das Geschwindigkeitssignal, wobei t=0,1,2, ......N-1,In the above equation (6): a(t) is the acceleration signal after preprocessing and processing of the base deflection; v(t) is the velocity signal, where t=0,1,2, ......N-1,
At die Abtastzeit ist. s@= sh + HERDED a (7)At is the sampling time. s@= sh + HERDED a (7)
In der obigen Gleichung (7): s(t) ist das Wegsignal.In the above equation (7): s(t) is the path signal.
Berechnen Sie die Energie der Geschwindigkeits- und Verschiebungssignale:Calculate the energy of the velocity and displacement signals:
N-1 N-1N-1 N-1
SZ OT Sm 2 SO ®SZ OT Sm 2 SO ®
In der obigen Gleichung (8) sind v, und S, die Geschwindigkeits- bzw.In the above equation (8), v, and S, are the velocity and speed respectively.
Verschiebungsenergie.Displacement energy.
Die integrale Energie wird nach Entfernung des Trendterms mit der Methode der kleinstenThe integral energy is calculated after removing the trend term using the method of least
Quadrate berechnet:Squares calculated:
N-1 N-N-1 N-
Vy = V2 (1)? S, = >, s(t)? (9)Vy = V2 (1)? S, = >, s(t)? (9)
In der obigen Gleichung (9) sind v, und S, jeweils die integrale Energie nach Entfernung des Trendterms.In equation (9) above, v, and S, are the integral energy after removing the trend term, respectively.
Stellen Sie den Energieverlust für die Geschwindigkeits- und Wegsignale nach Entfernung des Trendterms dar: (1) S(f) ( ) V.v, SS, ( )Describe the energy loss for the velocity and distance signals after removing the trend term: (1) S(f) ( ) V.v, SS, ( )
In der obigen Gleichung (10) sind v(f) und S(#) die verfügbaren Geschwindigkeits- bzw.In the above equation (10), v(f) and S(#) are the available speed and velocity values, respectively.
Wegsignale.Way signals.
Das Uberwachungs- und Alarmmodul vergleicht die empfangenenThe monitoring and alarm module compares the received
Echtzeitdateninformationen vom Sensor und die Verschiebungsdaten vom Algorithmus-Real-time data information from the sensor and the displacement data from the algorithm
Berechnungsmodul mit dem vom System eingestellten Datenschwellenwert, stellt fest, ob dieCalculation module with the data threshold set by the system, determines whether the
Echtzeitdaten vom Sensor den Schwellenwert überschreiten, macht eine Vorhersage der geologischen Katastrophe, die auftreten wird, und sendet gleichzeitig eine geologischeReal-time data from the sensor exceeds the threshold, makes a prediction of the geological disaster that will occur and simultaneously sends a geological
Katastrophenwarnmeldung aus.Disaster warning message.
Mit der Annahme der oben genannten technischen Lösung führt die vorliegende Erfindurtg/ 505792 im Vergleich zum Stand der Technik eine Echtzeit-Überwachung der Bodenverformung in dem von Karstsenkungen bedrohten Gebiet durch, indem MEMS-Sensoren und Drucksensoren auf einer Vielzahl von Überwachungsbändern in dem überwachten Gebiet vergraben werden und 5 Beschleunigungs- und Druckinformationen des Bodens in dem Uberwachungsabschnitt gesammelt werden. Auf der Grundlage der Überwachungsinformationen wird im Computer desBy adopting the above-mentioned technical solution, the present invention, in comparison with the prior art, carries out real-time monitoring of the ground deformation in the area threatened by karst subsidence by burying MEMS sensors and pressure sensors on a plurality of monitoring bands in the monitored area and collecting 5 acceleration and pressure information of the ground in the monitoring section. Based on the monitoring information, the computer of the
Überwachungs- und Frühwarnzentrums eine Informationsdatenbank eingerichtet, einMonitoring and Early Warning Centre, an information database was set up, a
Datentrendbericht erstellt und die Überwachung und Frühwarnung von Karstsenkungen durchData trend report prepared and monitoring and early warning of karst subsidence by
Vergleich mit den kritischen Daten der Bodensenkungen, die im physikalischenComparison with the critical data of ground subsidence recorded in the physical
Senkungsmodellversuch ermittelt wurden, realisiert.Subsidence model test were realized.
Beschreibung der beigefügten ZeichnungenDescription of the attached drawings
Bild 1 zeigt eine schematische Darstellung des Anschlusses der Vorrichtung der vorliegendenFigure 1 shows a schematic diagram of the connection of the device of the present
Erfindunginvention
Bild 2 zeigt ein schematisches Diagramm des Zeitbereichsintegrationsalgorithmus in derFigure 2 shows a schematic diagram of the time domain integration algorithm in the
VerschiebungsberechnungsmethodeDisplacement calculation method
Bild 3 zeigt ein schematisches Diagramm der Sensorgrundauslenkung bei derFigure 3 shows a schematic diagram of the basic sensor deflection at the
AuslenkungsberechnungsmethodeDeflection calculation method
Bild 4 zeigt ein schematisches Diagramm des Sensors in einem untergetauchten Bodenloch in einem physikalischen ModellversuchFigure 4 shows a schematic diagram of the sensor in a submerged bottom hole in a physical model test
Bild 5 zeigt ein schematisches Diagramm des Sensors in einem sanduhrförmigen Bodenloch in einem physikalischen Modellversuch.Figure 5 shows a schematic diagram of the sensor in an hourglass-shaped hole in the ground in a physical model experiment.
Bild 6 zeigt ein schematisches Diagramm des Sensors in einem Erdloch vom Typ Mudflow in einem physikalischen Modelltest.Figure 6 shows a schematic diagram of the sensor in a mudflow borehole in a physical model test.
Detaillierte BeschreibungDetailed description
Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich um ein Echtzeit-Überwachungs- undThe present invention is a real-time monitoring and
Frühwarnsystem für Karstkollaps auf der Grundlage von MEMS-Sensoren, wie in Bild 1 dargestellt, das eine Reihe von Multi-Kaskaden-Verbindungsleitungen und Datenleitungen umfasst, die in einem verteilten Zustand im überwachten Bereich vergraben sind, undKarst collapse early warning system based on MEMS sensors as shown in Figure 1, which includes a series of multi-cascade interconnection lines and data lines buried in a distributed state in the monitored area, and
Echtzeitinformationen wie Lagewinkel, Beschleunigung, Zeit usw. der MEMS-Geräte an einenReal-time information such as attitude angle, acceleration, time, etc. of the MEMS devices to a
Kommunikationsanschluss und dann an einen Computer des Uberwachungs- undCommunication port and then to a computer of the monitoring and
Frühwarnzentrums überträgt.Early Warning Center.
Der Computer des Überwachungs- und Warnzentrums zum Empfangen von Echtzeit-The monitoring and warning center computer for receiving real-time
Dateninformationen, die von der Überwachungsvorrichtung gesendet werden, zum Berechnen derData information sent by the monitoring device to calculate the
Bodenverschiebung und der Druckänderung jeder erhaltenen Überwachungsvorrichtung, zumground displacement and pressure change of each monitoring device received, for
Einrichten einer Echtzeit-Informationsdatenbank und zum Kombinieren der Verformungsdaten des Bodeneinsturzes, die in dem physikalischen Einsturzmodelltest erhalten wurden, zumEstablish a real-time information database and combine the ground collapse deformation data obtained in the physical collapse model test to
Durchführen einer Echtzeit-Überwachung und Warnung nach dem Berechnen des kritischenPerform real-time monitoring and alerting after calculating the critical
Geländeverformungswertes der Überwachungsvorrichtung;Terrain deformation value of the monitoring device;
Der Computer der Überwachungs- und Warnzentrale umfasst:The monitoring and warning center computer includes:
Ein Datenstatistikmodul, das die empfangenen Beschleunigungs-, Zeit-, Winkel- undA data statistics module that calculates the received acceleration, time, angle and
Druckinformationen, die von jedem MEMS-Sensor und Drucksensor übertragen werden, aufzeichnet, eine Datenbank mit den Informationen aufbaut, einen Datentrendbericht erstellt und die Daten an ein Koordinatenanzeige- und Datenverarbeitungsmodul überträgt. Gleichzeitig werden die Beschleunigungs- und Druckwerte der einzelnen Sensoren ausgewertet und beiRecords pressure information transmitted from each MEMS sensor and pressure sensor, builds a database with the information, creates a data trend report and transmits the data to a coordinate display and data processing module. At the same time, the acceleration and pressure values of the individual sensors are evaluated and
Überschreitung der Warnwerte an das Überwachungs- und Alarmmodul übermittelt.Exceedance of the warning values is transmitted to the monitoring and alarm module.
Das Koordinatenanzeigemodul setzt die Koordinateninformationen des überwachten/>05792The coordinate display module sets the coordinate information of the monitored/>05792
Bereichs mit den Koordinateninformationen jedes vergrabenen Sensors in Beziehung. Über dasarea with the coordinate information of each buried sensor.
Datenstatistikmodul wird festgestellt, ob die MEMS-Sensoren defekt sind, und die Daten werden in Form eines Bildes angezeigt. Anhand der vom Datenstatistikmodul übermitteltenThe data statistics module determines whether the MEMS sensors are defective and displays the data in the form of an image. Based on the data transmitted by the data statistics module,
Neigungsinformationen wird der Zustand des Sensors bestimmt und dann der Einsturz desTilt information is used to determine the state of the sensor and then the collapse of the
Bodenkörpers beurteilt.soil body is assessed.
Das Algorithmus-Berechnungsmodul, das die vom Datenstatistikmodul empfangenenThe algorithm calculation module that processes the data received from the data statistics module
Echtzeit-Neigungs- und Beschleunigungsinformationen nimmt und sie durch denReal-time inclination and acceleration information and passes it through the
Zeitbereichsintegrationsalgorithmus berechnet, wie in Abb. 2 gezeigt, um den Druckwert des überwachten Bereichs und die Verschiebung des Sensors aufgrund des Einsturzes abzuleiten. DieTime domain integration algorithm calculated as shown in Fig. 2 to derive the pressure value of the monitored area and the displacement of the sensor due to the collapse. The
Auslenkung wird wie folgt berechnet: (I) Vorverarbeitung der Beschleunigung: Der Fehler der Beschleunigungseliminierung berücksichtigt die Bewegungseigenschaften des Bodenkörpers innerhalb des Karsteinsturzes, und das Beschleunigungssignal wird in drei Phasen unterteilt, d.h. stabil, beschleunigt und glatt, und der Durchschnittswert der Abtastpunkte in den drei Phasen wird berechnet: a= nn a, (1)Displacement is calculated as follows: (I) Acceleration preprocessing: The acceleration elimination error takes into account the motion characteristics of the soil body within the karst collapse, and the acceleration signal is divided into three phases, i.e., stable, accelerated and smooth, and the average value of the sampling points in the three phases is calculated: a= nn a, (1)
In der obigen Gleichung (1) steht N für die Anzahl der Erfassungspunkte, a, für die erfasstenIn the above equation (1), N stands for the number of detection points, a for the detected
Beschleunigungssignale und a, für den dreistufigen Abtastmittelwert.Acceleration signals and a, for the three-stage sampling average.
Subtrahiert man die Beschleunigung jeder Stufe vom Durchschnittswert dieser Stufe, so erhält man die anfängliche Entfernung der Gleichstromkomponente von a, =a, —a(k =1,2,3-—N) 2)Subtracting the acceleration of each stage from the average value of that stage gives the initial distance of the DC component of a, =a, —a(k =1,2,3-—N) 2)
In der obigen Gleichung (2) ist a, die Beschleunigung, bei der die Gleichstromkomponente zunächst entfernt wurde. (IT) Entfernung der Basisauslenkung: Wenn festgestellt wird, dass die Basis des MEMS-In the above equation (2), a is the acceleration at which the DC component was initially removed. (IT) Base deflection removal: If it is found that the base of the MEMS
Sensors während der Kollabierbewegung ausgelenkt wird, muss die regionalesensor is deflected during the collapse movement, the regional
Schwerkraftbeschleunigungskomponente subtrahiert werden, um die Beschleunigung ohneGravity acceleration component must be subtracted to obtain the acceleration without
Basisauslenkung zu erhalten: a,-g sin 6 a,-g sine de = es = Views ©To obtain the base deflection: a,-g sin 6 a,-g sine de = es = Views ©
In der obigen Gleichung (3): a, ist die Beschleunigungsaufzeichnung zur Beseitigung derIn the above equation (3): a, is the acceleration recording to eliminate the
Basisablenkung in horizontaler Richtung; die Einsturzneigung ist 6; g ist diebase deflection in horizontal direction; the collapse inclination is 6; g is the
Gravitationsbeschleunigung. (IID) Eliminierung des Trendterms im Zeitbereich: Der Trendterm im Zeitbereich wird bei derGravitational acceleration. (IID) Elimination of the trend term in the time domain: The trend term in the time domain is
Polynomanpassung durch die Methode der kleinsten Quadrate entfernt. Für Polynome: x, =b, +bx+b,x* ++ b x" (m=1,2,3-—) (4)Polynomial fitting by least squares removed. For polynomials: x, =b, +bx+b,x* ++ b x" (m=1,2,3-—) (4)
In der obigen Gleichung (4) ist m der Koeffizient des hôchstwertigen Terms des Polynoms, b; (m=1,2,3,......; m) ist der Polynomkoeffizient und x,, ist der angepasste Trendterm.In equation (4) above, m is the coefficient of the most significant term of the polynomial, b; (m=1,2,3,......; m) is the polynomial coefficient and x,, is the fitted trend term.
Die Koeffizienten b von x, werden nach der Methode der zu bestimmenden Koeffizienten so bestimmt, dass die Summe der Quadrate der Fehler des Polynoms und desThe coefficients b of x are determined by the method of coefficients to be determined so that the sum of the squares of the errors of the polynomial and the
Beschleunigungssignals a, minimiert wird, d.h.: minE = Der (x, — ap)? (5)acceleration signal a, is minimized, i.e.: minE = Der (x, — ap)? (5)
In der obigen Gleichung (5): E ist der Minimalwert der GleichungIn the above equation (5): E is the minimum value of the equation
; _ LU505792; _ LU505792
Wenn mit extremen Werten zufrieden, b, für Polynom-Koeffizienten, die partiellenIf satisfied with extreme values, b, for polynomial coefficients, the partial
Ableitungen 2 = 0, um ein System von (m+1) Element lineare Gleichungen zu erhalten, kannDerivatives 2 = 0 to obtain a system of (m+1) element linear equations,
J das System der Gleichungen zu lösen, um die Bedingungen der (m+1) Koeffizienten bestimmt werden b,(=1,2,3......m) zu erfüllen erhalten. (IV) Zeitbereichsintegrationsalgorithmus zur Berechnung von Geschwindigkeits- undJ to solve the system of equations to satisfy the conditions of (m+1) coefficients b,(=1,2,3......m) are obtained. (IV) Time domain integration algorithm for calculating speed and
Verschiebungssignalen: Das Simpsonsche (Simpson) Gesetz wird zur Integration derDisplacement signals: Simpson’s law is used to integrate the
Beschleunigungs- und Geschwindigkeitszeitskala verwendet: vo =v LEDER AD as (6)Acceleration and velocity time scale used: vo =v LEDER AD as (6)
In der obigen Gleichung (6): a(t) ist das Beschleunigungssignal nach der Vorverarbeitung und der Verarbeitung der Basisablenkung; v(t) ist das Geschwindigkeitssignal, wobei t=0,1,2, ......N-1,In the above equation (6): a(t) is the acceleration signal after preprocessing and processing of the base deflection; v(t) is the velocity signal, where t=0,1,2, ......N-1,
At die Abtastzeit ist. s@= sh + HERDED a mAt is the sampling time. s@= sh + HERDED a m
In der obigen Gleichung (7): s(t) ist das Wegsignal.In the above equation (7): s(t) is the path signal.
Berechnen Sie die Energie der Geschwindigkeits- und Verschiebungssignale:Calculate the energy of the velocity and displacement signals:
SZ SE ®)SZ SE ®)
In der obigen Gleichung (8) sind v, und S, die Geschwindigkeits- bzw.In the above equation (8), v, and S, are the velocity and speed respectively.
Verschiebungsenergie.Displacement energy.
Die integrale Energie wird nach Entfernung des Trendterms mit der Methode der kleinstenThe integral energy is calculated after removing the trend term using the method of least
Quadrate berechnet:Squares calculated:
ET 8 = 0% ©)ET 8 = 0% ©)
In der obigen Gleichung (9) sind v, und S, jeweils die integrale Energie nach Entfernung des Trendterms.In equation (9) above, v, and S, are the integral energy after removing the trend term, respectively.
Stellen Sie den Energieverlust fir die Geschwindigkeits- und Wegsignale nach Entfernung des Trendterms dar: v(t) S(f)Determine the energy loss for the speed and distance signals after removing the trend term: v(t) S(f)
Wf) = — S(t) = — 10 ( ) V.v, SS, ( )Wf) = — S(t) = — 10 ( ) V.v, SS, ( )
In der obigen Gleichung (10) sind v(f) und S(#) die verfügbaren Geschwindigkeits- bzw.In the above equation (10), v(f) and S(#) are the available speed and velocity values, respectively.
Wegsignale.Way signals.
Das Uberwachungs- und Alarmmodul vergleicht die Echtzeitdateninformationen von den empfangenen Sensoren und die Verschiebungsdaten vom Algorithmus-Berechnungsmodul mit dem vom System festgelegten Datenschwellenwert, stellt fest, ob die Echtzeitdaten von denThe monitoring and alarm module compares the real-time data information from the received sensors and the displacement data from the algorithm calculation module with the data threshold set by the system, determines whether the real-time data from the
Sensoren den Schwellenwert überschreiten, macht eine Vorhersage der geologischen Katastrophe, die eintreten wird, und sendet gleichzeitig die geologische Katastrophenwarninformation aus.Sensors exceed the threshold, makes a prediction of the geological disaster that will occur and at the same time sends out the geological disaster warning information.
In der vorliegenden Erfindung umfasst der Sensor einen MEMS-Sensor und einenIn the present invention, the sensor comprises a MEMS sensor and a
Drucksensor, wobei das MEMS-Sensormodell WT901C-485 und das Drucksensormodell AT81 ist.Pressure sensor, where the MEMS sensor model is WT901C-485 and the pressure sensor model is AT81.
Das Frühwarnsystem der vorliegenden Erfindung verwendet ein Datenbankmanagemerkt/>05792 extrahiert und analysiert Daten aus jedem Überwachungsbereich und speichert sie in zweiThe early warning system of the present invention uses a database management system to extract and analyze data from each monitoring area and store it in two
Datenbanken auf einheitliche Weise, um verschiedene Arten von Überwachungsdaten vernünftig und effizient zu verwalten. Es verwaltet, speichert, analysiert und gibt diese Daten auf einheitlichedatabases in a unified manner to manage various types of monitoring data reasonably and efficiently. It manages, stores, analyzes and outputs these data in a unified
Weise aus und kombiniert sie mit den kritischen Daten des Einsturzes auf der gegenüberliegendenand combines it with the critical data of the collapse on the opposite
Seite, die im physikalischen Einsturzmodellversuch ermittelt wurden, um denPage, which were determined in the physical collapse model test to determine the
Überwachungsabschnitt in der Nähe der kritischen Daten genau zu bestimmen, damit beurteilt werden kann, ob ein Verformungsschaden des Bodenkörpers vorliegt, um eine Frühwarnung vor dem Bodeneinsturz zu geben.To accurately determine the monitoring section near the critical data to judge whether there is any deformation damage of the soil body to provide early warning of soil collapse.
Im Folgenden wird in Verbindung mit dem MEMS-Sensor-Überwachungs- und Warnsystem insbesondere das Überwachungsverfahren der Warnvorrichtung erläutert.In the following, in connection with the MEMS sensor monitoring and warning system, the monitoring method of the warning device is explained in particular.
A. Eine Vielzahl von Überwachungsgürteln wird im überwachten Bereich ausgewählt, undA. A variety of surveillance belts are selected in the monitored area, and
MEMS-Sensoren werden unter der Uberwachungsbodenlinie vergraben, und die MEMS-Sensoren erreichen eine Überwachung der Beschleunigung und Richtung des Bodenkôrpers in derMEMS sensors are buried under the monitoring soil line, and the MEMS sensors achieve monitoring of the acceleration and direction of the soil body in the
Uberwachungslinie, und die mehrfachen Kaskadenverbindungsdrähte übertragen diemonitoring line, and the multiple cascade connection wires transmit the
Echtzeitdaten von den MEMS-Sensoren an einen Uberwachungs- und Warnzentrum-Computer, und die MEMS-Sensoren werden die Daten an den Uberwachungs- und Warnzentrum-Computer mit der Frequenz übertragen, die durch 0,2 Sekunden berechnet wird,Real-time data from the MEMS sensors to a monitoring and warning center computer, and the MEMS sensors will transmit the data to the monitoring and warning center computer at the frequency calculated by 0.2 seconds,
B. Die MEMS-Sensoren haben sowohl auf der linken als auch auf der rechten SeiteB. The MEMS sensors have on both the left and right side
Rahmenschlitze, in denen die Multikaskaden-Verbindungsdrähte untergebracht sind, so dass sich die MEMS-Sensoren bei einem Karsteinsturz und der anfänglichen Bildung eines Erdlochs innerhalb des Bodenkôrpers in einer nach unten gerichteten Position befinden. Da derFrame slots in which the multi-cascade connecting wires are housed, so that the MEMS sensors are in a downward position during a karst collapse and the initial formation of a sinkhole within the soil body. Since the
Rahmenschlitz im Boden eingegraben ist, werden die Kaskadendrähte am äußeren Ende desframe slot is buried in the ground, the cascade wires are connected to the outer end of the
Rahmenschlitzes der Zugkraft im Boden ausgesetzt, und der MEMS-Sensor wird sich nicht nach unten bewegen. Wenn sich das Bodenloch bis zu einem bestimmten Bereich ausdehnt, wird derframe slot is subjected to the tensile force in the ground, and the MEMS sensor will not move downward. When the ground hole expands to a certain range, the
Multikaskaden-Verbindungsdraht nicht der Zugkraft im Boden ausgesetzt, und der MEMS-Sensor fällt nach unten. Die Hohe des durch den Karsteinsturz gebildeten Bodenlochs kann durch denMulti-cascade connecting wire is not subjected to the tensile force in the ground, and the MEMS sensor falls down. The height of the ground hole formed by the karst collapse can be determined by the
Zeitbereichsverschiebungsalgorithmus bekannt sein, und die Breite des durch den Karsteinsturz gebildeten Bodenlochs kann durch die Lange des Multikaskaden-Verbindungsdrahtes am äußerenTime domain shift algorithm, and the width of the bottom hole formed by the karst collapse can be determined by the length of the multi-cascade connecting wire at the outer
Ende des vorgebetteten Rahmenschlitzes bekannt sein.End of the pre-embedded frame slot must be known.
C. Vergleich der Echtzeit-Sensorverschiebungs- und -beschleunigungsdaten mit den kritischen Daten des Bodeneinbruchs, die aus dem voreingestellten physikalischenC. Comparison of real-time sensor displacement and acceleration data with the critical ground collapse data obtained from the preset physical
Einsturzmodelltest gewonnen wurden, Feststellung, ob die Echtzeitdaten des MEMS-Gyroskops den kritischen Wert überschreiten, Vorhersage der bevorstehenden geologischen Katastrophe und gleichzeitige Aussendung der Warninformationen über die geologische Katastrophe.collapse model test, determining whether the real-time data of the MEMS gyroscope exceeds the critical value, predicting the impending geological disaster, and simultaneously sending out the warning information about the geological disaster.
Im Folgenden wird ein Überwachungsverfahren der Warnvorrichtung in Verbindung mit einem Drucksensor-Überwachungs- und Warnsystem beschrieben.The following describes a monitoring method of the warning device in conjunction with a pressure sensor monitoring and warning system.
A. Mehrere Überwachungsbänder werden im Überwachungsbereich ausgewählt, und derA. Multiple monitoring bands are selected in the monitoring area, and the
Drucksensor wird über dem MEMS-Sensor montiert, und der Drucksensor realisiert diePressure sensor is mounted above the MEMS sensor, and the pressure sensor realizes the
Überwachung des Drucks im Uberwachungssegment. Die Datenleitung überträgt dieMonitoring the pressure in the monitoring segment. The data line transmits the
Echtzeitdaten vom Drucksensor an den Überwachungs- und Warncomputer.Real-time data from the pressure sensor to the monitoring and warning computer.
B. Anhand der über die Datenleitung übertragenen Echtzeit-Überwachungsdaten erstellt derB. Based on the real-time monitoring data transmitted via the data line, the
Computer der genannten Überwachungs- und Warnzentrale eine Informationsdatenbank und generiert Trendberichte über die Daten.Computers at the monitoring and warning center maintain an information database and generate trend reports on the data.
C. Wenn sich im tiefen Boden des Überwachungsabschnitts durch Erosion, Verlust vonC. If the deep soil of the monitoring section has been affected by erosion, loss of
Sandpartikeln und Verlust von weichem Boden ein Bodenloch bildet, ändert sich der Druckwert/>05792 des Drucksensors an seinem oberen Teil, und der Echtzeit-Druckwert wird mit den kritischenSand particles and loss of soft soil form a bottom hole, the pressure value/>05792 of the pressure sensor at its upper part changes, and the real-time pressure value is compared with the critical
Daten des Bodeneinbruchs verglichen, die bei dem voreingestellten physikalischen Modelltest ermittelt wurden, um festzustellen, ob sich hier ein Bodenloch bildet, und wenn es sich bildet, kann es genau beobachtet werden.Compared with ground collapse data obtained from the preset physical model test to determine if a ground sinkhole is forming here, and if it does form, it can be closely observed.
Physikalischer Modelltest eines Karstkollapses:Physical model test of a karst collapse:
Aufgrund der Vorteile von MEMS-Sensoren, wie z.B. geringes Gewicht, niedrigerDue to the advantages of MEMS sensors, such as low weight, low
Stromverbrauch, hohe Zuverlässigkeit, hohe Empfindlichkeit, einfache Fernüberwachung und einzigartige verteilte Sensoreigenschaften. Die Anwendung von MEMS-Sensoren kann kontinuierlich die physikalischen Parameter innerhalb und außerhalb des Überwachungsabschnitts messen und gleichzeitig den Zustand der räumlichen Verteilung der gemessenen physikalischenPower consumption, high reliability, high sensitivity, easy remote monitoring and unique distributed sensing characteristics. The application of MEMS sensors can continuously measure the physical parameters inside and outside the monitoring section, while simultaneously monitoring the state of the spatial distribution of the measured physical
Parameter und die Informationen über die Veränderung mit der Zeit erhalten.parameters and the information about the change over time.
Durch den physikalischen Modelltest wird der gesamte Prozess der Karstentwicklung unter verschiedenen Bedingungen in Innenräumen reproduziert, und von da an wird die Beziehung zwischen Sensordruck, Verschiebung und Bodenverformung und -setzung hergestellt, um denThrough the physical model test, the whole process of karst development is reproduced under different indoor conditions, and from then on, the relationship between sensor pressure, displacement and soil deformation and settlement is established to determine the
Effekt der Frühwarnung zu erreichen.To achieve the early warning effect.
Aus der Analyse des physikalischen Modelltests lassen sich die folgenden Gesetze ableiten: (1) Wenn sich das Bodenloch entwickelt, wird der Druckwert des Drucksensors darin allmählich abnehmen, und wenn die Drucksensordaten 0 sind, kann die Bildung des Bodenlochs beurteilt werden. (2) Mit der weiteren Entwicklung des Bodenlochs wird der MEMS-Sensor im Inneren nicht durch die Spannung des umgebenden Bodens eingeschränkt und zeigt eine abwärts gerichteteFrom the analysis of the physical model test, the following laws can be derived: (1) As the bottom hole develops, the pressure value of the pressure sensor inside it will gradually decrease, and when the pressure sensor data is 0, the formation of the bottom hole can be judged. (2) With the further development of the bottom hole, the MEMS sensor inside is not constrained by the stress of the surrounding soil and shows a downward
Bewegung, und die endgültige vertikale Verschiebung ist im Wesentlichen die gleiche wie die quadratische integrale Verschiebung der Beschleunigung im Zeitbereich. (3) Aus der Sicht der Breite der Bodenlochbildung kann durch Einstellen des Abstands zwischen den beiden Rahmenschlitzen die Breite der Bodenlochbildung beurteilt und einmovement, and the final vertical displacement is essentially the same as the square integral displacement of the acceleration in the time domain. (3) From the perspective of the width of the bottom hole formation, by adjusting the distance between the two frame slots, the width of the bottom hole formation can be judged and a
Warnwert festgelegt werden. (4) Wenn die Z-Achsen-Beschleunigung des MEMS-Sensors 0,9 g überschreitet, kann davon ausgegangen werden, dass die Entwicklung des Bodenlochs abgeschlossen ist und der Warnwert, der durch den Bodenlocheinsturz festgelegt wurde, erreicht ist.(4) When the Z-axis acceleration of the MEMS sensor exceeds 0.9g, it can be considered that the development of the bottom hole is completed and the warning value set by the bottom hole collapse is reached.
Die obigen Ausführungsbeispiele dienen nur zur Veranschaulichung des technischenThe above examples are only intended to illustrate the technical
Programms der vorliegenden Erfindung, ohne es einzuschränken, und jede Abänderung des oben beschriebenen Programms auf der Grundlage der technischen Substanz der vorliegendenprogram of the present invention without limiting it, and any modification of the program described above based on the technical substance of the present
Erfindung oder ein gleichwertiger Austausch und eine Änderung einiger technischer Merkmale fallen in den Schutzbereich des Programms der vorliegenden Erfindung.Invention or an equivalent replacement and a modification of some technical features fall within the scope of the program of the present invention.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
LU505792A LU505792B1 (en) | 2023-12-14 | 2023-12-14 | A REAL-TIME MONITORING AND EARLY WARNING SYSTEM FOR KARST COLLAPSE BASED ON MEMS SENSORS |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
LU505792A LU505792B1 (en) | 2023-12-14 | 2023-12-14 | A REAL-TIME MONITORING AND EARLY WARNING SYSTEM FOR KARST COLLAPSE BASED ON MEMS SENSORS |
Publications (1)
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LU505792B1 true LU505792B1 (en) | 2024-06-14 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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LU505792A LU505792B1 (en) | 2023-12-14 | 2023-12-14 | A REAL-TIME MONITORING AND EARLY WARNING SYSTEM FOR KARST COLLAPSE BASED ON MEMS SENSORS |
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LU (1) | LU505792B1 (en) |
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2023
- 2023-12-14 LU LU505792A patent/LU505792B1/en active IP Right Grant
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FG | Patent granted |
Effective date: 20240614 |