本發(fā)明涉及生態(tài)擋土墻設(shè)計領(lǐng)域，具體涉及可實時監(jiān)測的生態(tài)擋土墻。

背景技術(shù)：
相關(guān)技術(shù)中的生態(tài)擋土墻大多數(shù)無法根據(jù)傳感器監(jiān)測的數(shù)據(jù)預(yù)測其自身的剩余壽命。這一缺陷導(dǎo)致生態(tài)擋土墻維護人員需要通過自己的相關(guān)經(jīng)驗判斷傳感器所反饋的數(shù)據(jù)，降低了對生態(tài)擋土墻監(jiān)測的及時性，同時也大大增加了生態(tài)擋土墻維護人員的工作量。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對上述問題，本發(fā)明提供可實時監(jiān)測的生態(tài)擋土墻。本發(fā)明的目的采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：可實時監(jiān)測的生態(tài)擋土墻，包括生態(tài)擋土墻本體和設(shè)置在生態(tài)擋土墻本體的智能監(jiān)測系統(tǒng)，所述智能監(jiān)測系統(tǒng)包括：(1)監(jiān)測模塊，包括對生態(tài)擋土墻本體健康進行監(jiān)測的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、用于監(jiān)測生態(tài)擋土墻本體各危險部位的應(yīng)變傳感器組件和位移傳感器，所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)全覆蓋對生態(tài)擋土墻本體健康結(jié)構(gòu)進行監(jiān)測，同時，網(wǎng)絡(luò)采用先進的物理信息融合系統(tǒng)，對生態(tài)擋土墻本體健康結(jié)構(gòu)的實時感知；所述位移傳感器以用于監(jiān)測危險部位位移變化的工作基點和用于校核工作基點穩(wěn)定性的全局基準點為基礎(chǔ)進行三維空間位移監(jiān)測，所述生態(tài)擋土墻本體的各危險部位、工作基點和全局基準點通過對生態(tài)擋土墻本體進行有限元模擬分析確定；所述應(yīng)變傳感器組件包括參數(shù)性能及結(jié)構(gòu)完全相同的工作用應(yīng)變傳感器和溫度補償用應(yīng)變傳感器，所述工作用應(yīng)變傳感器和溫度補償用應(yīng)變傳感器串聯(lián)后設(shè)置于生態(tài)擋土墻本體的各個危險部位上；(2)數(shù)據(jù)處理模塊，其包括采集中心站、對采集中心站收集到的數(shù)據(jù)進行調(diào)理放大處理的信號調(diào)理器和對信號調(diào)理器處理的數(shù)據(jù)進行傳送的信號傳輸裝置；(3)安全狀態(tài)評估模塊，所述安全狀態(tài)評估模塊包括連接信號傳輸裝置的微處理器，所述微處理器將由信號傳輸裝置傳送的位移數(shù)據(jù)進行計算得到兩個時間階段t之間的平均位移差，由于生態(tài)擋土墻本體存在熱脹冷縮現(xiàn)象因此先要對位移差進行補償，然后將平均位移差與規(guī)定位移差閾值進行比較，判斷所述平均位移差是否處于安全狀態(tài)，并根據(jù)應(yīng)變傳感器組件24h的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行計算，得到應(yīng)力幅譜，根據(jù)應(yīng)力幅譜計算生態(tài)擋土墻本體的剩余疲勞壽命，并將所述剩余疲勞壽命與結(jié)構(gòu)設(shè)計壽命進行比較，判斷所述剩余疲勞壽命是否處于安全狀態(tài)；a、平均位移差ΔS的計算公式為：其中，取0.5h為采樣時間間隔，max&min(i+t)為前一時間階段的位移數(shù)據(jù)中的極大值和極小值之和，max&min(i+2t)為后一時間階段的位移數(shù)據(jù)中的極大值和極小值之和，w(i+t)為前一時間階段的位移數(shù)據(jù)，w(i+2t)為后一時間階段的位移數(shù)據(jù)，N為采樣次數(shù)；b、設(shè)膨脹系數(shù)為α，修正后的平均位移為：其中，Δs′表示修正后的平均位移差，α1，α2，…，αn為各危險部位的材料溫度膨脹系數(shù)，a1，a2，…，an為系數(shù)，T為選定時間段內(nèi)平均溫度，T0為生態(tài)擋土墻本體所在地年平均溫度；c、所述壽命安全評估的判斷公式為：當σx(i)≥σb時，當σx(i)＜σb時，其中，A表示壽命安全評估值，σb為結(jié)構(gòu)疲勞極限，σx(i)為監(jiān)測點i的熱點應(yīng)力幅，k為疲勞曲線的斜率倒數(shù)，pi為在熱點應(yīng)力幅下結(jié)構(gòu)實際經(jīng)歷的應(yīng)力循環(huán)系數(shù)，TB為結(jié)構(gòu)設(shè)計疲勞壽命，在實際應(yīng)用中，會受生態(tài)擋土墻本體過載影響，因此是動態(tài)變化的，且隨著過載使用天數(shù)的變化是一個非線性的過程，TA為初始結(jié)構(gòu)設(shè)計疲勞壽命，dz表示生態(tài)擋土墻本體總設(shè)計使用天數(shù)，dg表示生態(tài)擋土墻本體過載使用天數(shù)；當A大于0，判定結(jié)構(gòu)壽命處于安全狀態(tài)，當A小于或等于0時，輸出報警信號；(4)預(yù)警報警模塊，其包括用于防止誤報警的分析處理器、報警器和信息記錄數(shù)據(jù)庫，所述分析處理器的輸入端連接所述微處理器，分析處理器的輸出端連接所述報警器；(5)仿真顯示模塊，包括與微處理器連接的三維GIS仿真平臺，所述三維GIS仿真平臺對安全狀態(tài)評估模塊的評估結(jié)果進行仿真顯示，模擬生態(tài)擋土墻本體的健康狀況，仿真步驟為：a、利用有限元軟件進行生態(tài)擋土墻本體的建模后導(dǎo)入GIS平臺，分別構(gòu)建生態(tài)擋土墻本體不同構(gòu)件的模型，在GIS平臺上調(diào)整各生態(tài)擋土墻本體構(gòu)件的空間位置；b、通過不同的形狀符號在GIS平臺上模擬顯示生態(tài)擋土墻本體各危險部位、應(yīng)變傳感器組件和位移傳感器；c、根據(jù)安全狀態(tài)模塊評估的結(jié)果對不處于安全狀態(tài)的危險部位用規(guī)定的顏色在GIS平臺的界面上顯示。本發(fā)明的有益效果為：通過各個模塊的構(gòu)建連接，實現(xiàn)生態(tài)擋土墻的動態(tài)健康的全自動化監(jiān)測，便于人員及早發(fā)現(xiàn)問題、解決問題；提出了用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進行生態(tài)擋土墻本體健康結(jié)構(gòu)監(jiān)測，覆蓋廣，實時性強；提出了疲勞壽命安全判斷公式，減少了計算的工作量，提高了監(jiān)測系統(tǒng)的工作效率；提出了平均位移的計算公式，并且對平均位移進行了修正，采用平均位移與位移閾值進行比較判斷，減少了計算的工作量；對應(yīng)變傳感器進行溫度補償，提高了應(yīng)變的測量精度，進而提高了系統(tǒng)的整體測量精度；利用GIS仿真平臺模擬生態(tài)擋土墻本體的健康狀況，具有良好的與用戶進行界面交互的效果。附圖說明利用附圖對本發(fā)明作進一步說明，但附圖中的實施例不構(gòu)成對本發(fā)明的任何限制，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)以下附圖獲得其它的附圖。圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。具體實施方式結(jié)合以下實施例對本發(fā)明作進一步描述。實施例1：如圖1所示的可實時監(jiān)測的生態(tài)擋土墻，其包括生態(tài)擋土墻本體和設(shè)置在生態(tài)擋土墻本體的智能監(jiān)測系統(tǒng)，所述智能監(jiān)測系統(tǒng)包括：(1)監(jiān)測模塊，包括對生態(tài)擋土墻本體健康進行監(jiān)測的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、用于監(jiān)測生態(tài)擋土墻本體各危險部位的應(yīng)變傳感器組件和位移傳感器，所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)全覆蓋對生態(tài)擋土墻本體健康結(jié)構(gòu)進行監(jiān)測，同時，網(wǎng)絡(luò)采用先進的物理信息融合系統(tǒng)，對生態(tài)擋土墻本體健康結(jié)構(gòu)的實時感知；所述位移傳感器以用于監(jiān)測危險部位位移變化的工作基點和用于校核工作基點穩(wěn)定性的全局基準點為基礎(chǔ)進行三維空間位移監(jiān)測，所述生態(tài)擋土墻本體的各危險部位、工作基點和全局基準點通過對生態(tài)擋土墻本體進行有限元模擬分析確定；所述應(yīng)變傳感器組件包括參數(shù)性能及結(jié)構(gòu)完全相同的工作用應(yīng)變傳感器和溫度補償用應(yīng)變傳感器，所述工作用應(yīng)變傳感器和溫度補償用應(yīng)變傳感器串聯(lián)后設(shè)置于生態(tài)擋土墻本體的各個危險部位上；(2)數(shù)據(jù)處理模塊，其包括采集中心站、對采集中心站收集到的數(shù)據(jù)進行調(diào)理放大處理的信號調(diào)理器和對信號調(diào)理器處理的數(shù)據(jù)進行傳送的信號傳輸裝置；(3)安全狀態(tài)評估模塊；(4)預(yù)警報警模塊，其包括用于防止誤報警的分析處理器、報警器和信息記錄數(shù)據(jù)庫，所述分析處理器的輸入端連接所述微處理器，分析處理器的輸出端連接所述報警器；(5)仿真顯示模塊，包括與微處理器連接的三維GIS仿真平臺，所述三維GIS仿真平臺對安全狀態(tài)評估模塊的評估結(jié)果進行仿真顯示，模擬生態(tài)擋土墻本體的健康狀況，仿真步驟為：a、利用有限元軟件進行生態(tài)擋土墻本體的建模后導(dǎo)入GIS平臺，分別構(gòu)建生態(tài)擋土墻本體不同構(gòu)件的模型，在GIS平臺上調(diào)整各生態(tài)擋土墻本體構(gòu)件的空間位置；b、通過不同的形狀符號在GIS平臺上模擬顯示生態(tài)擋土墻本體各危險部位、應(yīng)變傳感器組件和位移傳感器；c、根據(jù)安全狀態(tài)模塊評估的結(jié)果對不處于安全狀態(tài)的危險部位用規(guī)定的顏色在GIS平臺的界面上顯示。所述安全狀態(tài)評估模塊包括連接信號傳輸裝置的微處理器，所述微處理器將由信號傳輸裝置傳送的位移數(shù)據(jù)進行計算得到兩個時間階段t之間的平均位移差，由于生態(tài)擋土墻本體存在熱脹冷縮現(xiàn)象因此先要對位移差進行補償，然后將平均位移差與規(guī)定位移差閾值進行比較，判斷所述平均位移差是否處于安全狀態(tài)，并根據(jù)應(yīng)變傳感器組件24h的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行計算，得到應(yīng)力幅譜，根據(jù)應(yīng)力幅譜計算生態(tài)擋土墻本體的剩余疲勞壽命，并將所述剩余疲勞壽命與結(jié)構(gòu)設(shè)計壽命進行比較，判斷所述剩余疲勞壽命是否處于安全狀態(tài)；a、平均位移差ΔS的計算公式為：其中，取0.5h為采樣時間間隔，max&min(i+t)為前一時間階段的位移數(shù)據(jù)中的極大值和極小值之和，max&min(i+2t)為后一時間階段的位移數(shù)據(jù)中的極大值和極小值之和，w(i+t)為前一時間階段的位移數(shù)據(jù)，w(i+2t)為后一時間階段的位移數(shù)據(jù)，N為采樣次數(shù)；b、設(shè)膨脹系數(shù)為α，修正后的平均位移為：其中，Δs′表示修正后的平均位移差，α1，α2，…，αn為各危險部位的材料溫度膨脹系數(shù)，a1，a2，…，an為系數(shù)，T為選定時間段內(nèi)平均溫度，T0為生態(tài)擋土墻本體所在地年平均溫度；c、所述壽命安全評估的判斷公式為：當σx(i)≥σb時，當σx(i)＜σb時，其中，A表示壽命安全評估值，σb為結(jié)構(gòu)疲勞極限，σx(i)為監(jiān)測點i的熱點應(yīng)力幅，k為疲勞曲線的斜率倒數(shù)，pi為在熱點應(yīng)力幅下結(jié)構(gòu)實際經(jīng)歷的應(yīng)力循環(huán)系數(shù)，TB為結(jié)構(gòu)設(shè)計疲勞壽命，在實際應(yīng)用中，會受生態(tài)擋土墻本體過載影響，因此是動態(tài)變化的，且隨著過載使用天數(shù)的變化是一個非線性的過程，TA為初始結(jié)構(gòu)設(shè)計疲勞壽命，dz表示生態(tài)擋土墻本體總設(shè)計使用天數(shù)，dg表示生態(tài)擋土墻本體過載使用天數(shù)；當A大于0，判定結(jié)構(gòu)壽命處于安全狀態(tài)，當A小于或等于0時，輸出報警信號。在此實施例中，通過各個模塊的構(gòu)建連接，實現(xiàn)了生態(tài)擋土墻的動態(tài)健康的全自動化監(jiān)測，便于人員及早發(fā)現(xiàn)問題、解決問題；提出了用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進行生態(tài)擋土墻本體健康結(jié)構(gòu)監(jiān)測，覆蓋廣，實時性強；提出了疲勞壽命安全判斷公式，減少了計算的工作量，提高了監(jiān)測系統(tǒng)的工作效率；提出了平均位移的計算公式，并且對平均位移進行了修正，采用平均位移與位移閾值進行比較判斷，減少了計算的工...