CN101551246A - 一种基于无线自动双轴测斜仪的岩土工程监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于无线自动双轴测斜仪的岩土工程监测系统，其特征在于由一种低成本测斜仪，自行开发的用户交互软件与数据采集系统组成，利用移动设备与无线技术，实现对地层侧向变形的全自动实时无线监测。本发明系统能有效地减少测量工作所需的人手，缩短操作时间。其自动量测和无线功能，可避免测量人员在危险的环境下工作，是一套既安全又经济的测量系统。
Description
技术领域
本发明属于岩土工程技术领域，特别涉及一种基于无线自动双轴测斜仪的岩土工程监测系统，以及该系统的操作流程和应用。
技术背景
地下空间开发、软土地基与路堤施工，隧道施工以及边坡工程等岩土工程项目的实施过程中，地面沉降和地下侧向变形是岩土工程师最为关注的问题之一。目前，传统测斜仪仍然是应用最广的测量地下侧向变形的工具。然而，传统的测斜仪需要大量人工手动操作，其操作方法是：由测量人员把倾斜测杆放到测量钻孔的底部，再把测杆向上提，记录预定土层深度内的每点的倾斜角度，再经计算把测量数据转化成地层侧向变形。通常，测量过程需要很长的时间，如果需要取得二维地层侧向变形数据，则所需的时间和工作量将增加一倍。如果遇到大规模的测量工程，耗费在地下变形测量的工作量和时间将十分巨大，极不乎合经济原则。此外，传统的测斜仪测量边坡变形是一项十分困难和危险的工作，尤其在台风或暴雨等情况下，甚至会危及测量人员生命。鉴于上述问题，本发明利用微型机电系统(MEMS)和无线通信技术，提出一种成本低廉但功能强大的无线岩土工程自动监测系统，通过开发用户交互软件与数据收集系统，实现全自动实时无线地层侧向位移监测，用以代替传统的成本高昂、劳动密集的监测设备与方案。
由于我国正处于大规模建设时期，大型基建项目不断增加，安全、准确且经济的岩土工程测量系统将极具市场价值。
发明内容
本发明的目的是针对现有的岩土工程测斜仪成本高昂、劳动密集、操作时间长和安全度低等问题，提供一种成本低廉但功能强大的无线岩土工程自动监测系统。
为了达到这个目的，本发明采用的技术方案如下：
利用一种低耗电量的、由仿真装置制成的双轴微型机电系统(MEMS)加速度计和测量传感器，配合塑料保护外壳制成的轻便低成本组件，再连接一个可控制该组件上下运行的马达系统，结合自动时间控制器，实现组件在测斜导管内上下运行，以在整个土层内连续量测两个正交水平方向(X，Y)的地层则向位移。测量操作与数据采集利用用户交互软件与数据采集系统完成，用户交互软件与数据采集系统是利用LABVIEW 7.1软件建立的，可以将轻便低成本组件内的测量传感器数据采集、扩增和校准，采集的数据包括供电电压、X方向的输出信号和Y方向的输出信号。用户交互软件与数据采集系统将采集到的数据转换成侧向位移数据，其结果显示为每个测点的编号、位置以及相应的X方向和Y方向的位移，绘制出两个方向位移随土层深度变化图，并能将采集到的所有数据自动保存在电子表格中以供日后使用。在数据传输方面，本发明应用移动设备和无线技术，基于GSM或GPRS网络进行高度可靠的无线数据传输，以实行监测工作的无线全自动化。
本发明的优点是：提供一个全新的、成本低廉但功能强大的无线岩土工程监测系统。此系统能有效减少测量工作所需的人员，缩短工作时间。此系统的自动量测和无线传输功能，可避免测量人员在危险的环境工作，是一个既安全又经济的先进系统。
附图说明
附图1MEMS加速度计和测量传感器原理框图。
附图2基于MEMS加速度计和测量传感器设计的测斜仪。
附图3自动运行岩土工程则向变形监测系统。
附图4数据采集系统和无线通信系统。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
本发明包括如下步骤：
(1)利用一种低耗电量、由仿真装置制成的双轴微型机电系统(MEMS)加速度计和测量传感器(如附图1所示)配合自制塑料保护外壳来制成一个轻便低成本组件，如附图2所示。
(2)连接一个可控制组件上下运行的马达系统，结合自动时间控制器，控制组件在测斜导管内上下运行，实现对整个地层内两个正交水平方向(X，Y)地层侧向位移的连续量测，如附图3所示。
(3)利用软件LABVIEW 7.1开发一个用户交互软件和数据采集系统，把测量传感器中的数据采集、扩增和校准，采集的数据包括供电电压、X方向的输出信号和Y方向的输出信号。
(4)利用交互软件和数据采集系统，将采集到的数据转换成侧向位移数据，其结果显示为每个测点的编号、位置以及相应的X和Y方向位移，并绘制出两个方向上位移随土层深度变化图，再把所有数据自动保存在电子表格中。数据采集程序应用移动设备无线技术，基于GSM或GPRS网络进行高度可靠的无线数据传输，实行监测过程全自动化，如附图4所示。
Claims (9)
1、一种基于无线自动双轴测斜仪的岩土工程监测系统，其特征在于：由一种低成本测斜仪，自行开发的用户交互软件与数据采集系统组成，利用移动设备与无线技术，实现对地层侧向变形的全自动实时无线监测。
2、根据权利要求1所述的一种低成本测斜仪，其特征在于：有一个轻便低成本组件，能自动在测斜导管内上下运行，实现在整个地层的两个正交水平方向(X，Y)侧向位移的连续测量。
3、根据权利要求2所述的轻便低成本组件，其特征在于：由一种低耗电量的双轴微型机电系统(MEMS)加速度计和测量传感器制成，并配有塑料保护外壳。
4、根据权利要求2所述的轻便低成本组件，其特征在于：连接一个微型马达系统，结合自动时间控制器，实现轻便低成本组件在测斜管导内的上下运行。
5、根据权利要求1所述的用户交互软件与数据采集系统，其特征在于：利用LABVIEW 7.1建立，可实现测斜仪数据的采集与分析，并使整个数据测量和分析过程具有鲁棒性。
6、根据权利要求5所述的用户交互软件与数据采集系统，其特征在于：可以采集测量传感器中的数据，并进行扩增和校准，采集的数据包括供电电压、X方向的输出信号和Y方向输出信号。
7、根据权利要求5所述的用户交互软件与数据采集系统，其特征在于：可以将所有测量数据结果自动保存在电子表格中，以供日后使用。
8、根据权利要求6所述的测量传感器中的数据，其特征在于：X、Y方向的输出信号可转换成侧向位移数据，其结果显示为每个测量点的编号、位置以及相应的X、Y方向的位移，并能绘出两个方向的位移随土层深度的变化图。
9、根据权利要求1所述的一个移动设备与无线技术，其特征在于：利用GSM或GPRS网络，进行高可靠性的无线数据传输，实行监测与数据采集的全自动无线化。
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Publications (1)
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Country Status (1)
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