專利名稱：一種高填方路基與土石壩變形無(wú)線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及路基與土石壩變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種高填方路基與土石壩變形無(wú)線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
路基與土石壩指的是按照路線位置和一定技術(shù)要求修筑的作為帶狀構(gòu)造物，是鐵路、公路和水利工程的基礎(chǔ)，一般用土料、石料或混合料修筑而成。路基(subgrade, substructure),是由填筑或開(kāi)挖而形成的直接支承軌道的結(jié)構(gòu)，也叫做線路下部結(jié)構(gòu)。路基與橋梁、隧道相連，共同構(gòu)成一條線路。路基依其所處的地形條件不同，有兩種基本形式:路堤和路暫，俗稱填方和挖方。鐵路路基的作用是在路基面上直接鋪設(shè)軌道結(jié)構(gòu)。因此，路基是軌道的基礎(chǔ)，它既承受軌道結(jié)構(gòu)的重量，即靜荷載，又同時(shí)承受列車行駛時(shí)通過(guò)軌道傳播而來(lái)的動(dòng)荷載(參見(jiàn)路基荷載)。路基同軌道一起共同構(gòu)成的這種線路結(jié)構(gòu)是一種相對(duì)松散連結(jié)的結(jié)構(gòu)形式，抵抗動(dòng)荷載的能力弱。建造路基的材料，不論填或挖，主要是土石類散體材料，所以路基是一種土工結(jié)構(gòu)。因而路基經(jīng)常受到地質(zhì)、水、降雨、氣候、地震等自然條件變化的侵襲和破壞，抵抗能力差。因此，路基應(yīng)具有足夠的堅(jiān)固性、穩(wěn)定性和耐久性。對(duì)于高速鐵路，路基還應(yīng)有合理的剛度，以保障列車高速行駛中的平穩(wěn)性和舒適性。路基本體包括用天然土、石所填筑的路堤和在天然地層中挖出的路塹，它直接支撐軌道，承受通過(guò)軌道的列車荷載，是路基的主體。路基本體根據(jù)地質(zhì)條件和填筑材料的不同，又可分為路堤、路塹、半路堤、半路塹、半堤半塹、不填不挖路基六種基本形式。
但是，目前路基監(jiān)測(cè)的手段，存在測(cè)量效率低、測(cè)量誤差大、測(cè)量成本高、測(cè)量參數(shù)不全面、不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)等不足，不能滿足我國(guó)道路高速發(fā)展特別是客運(yùn)專線運(yùn)行的需要。土石壩泛指由當(dāng)?shù)赝亮?、石料或混合料，?jīng)過(guò)拋填、輾壓等方法堆筑成的擋水壩。當(dāng)壩體材料以土和砂礫為主時(shí)，稱土壩、以石渣、卵石、爆破石料為主時(shí)，稱堆石壩；當(dāng)兩類當(dāng)?shù)夭牧暇枷喈?dāng)比例時(shí)，稱土石混合壩。目前，土石壩是世界壩工建設(shè)中應(yīng)用最為廣泛和發(fā)展最快的一種壩型。隨著科技的進(jìn)步和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，水利水電工程的建設(shè)規(guī)模和速度都在快速增長(zhǎng)，隨之而來(lái)的各種工程事故也層出不窮，所以，大壩的變形監(jiān)測(cè)工作就顯得尤為重要。我國(guó)相關(guān)規(guī)范規(guī)定，大壩變形是安全監(jiān)測(cè)中重要的必測(cè)項(xiàng)目，已受到水利水電工程界的廣泛重視。土石壩的觀測(cè)工作是通過(guò)各種儀器設(shè)備和工具，對(duì)正在施工和投入運(yùn)用的結(jié)構(gòu)物的變形、應(yīng)力和滲流以及結(jié)構(gòu)內(nèi)部和其他集中的孔隙水壓力，進(jìn)行經(jīng)常的、系統(tǒng)的觀察和測(cè)量是檢驗(yàn)、預(yù)測(cè)、法律和研究所必需的。土石壩自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它不僅要實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采集單元的控制和數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳功能，而且涉及了大量基于水工專業(yè)知識(shí)和統(tǒng)計(jì)理論知識(shí)的數(shù)據(jù)監(jiān)控和報(bào)警問(wèn)題。在實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在效率低、誤差大、成本高、精確度低和自動(dòng)化程度低等缺陷。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于，針對(duì)上述問(wèn)題，提出一種高填方路基與土石壩變形無(wú)線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)效率高、誤差小、成本低、精確度高和自動(dòng)化程度高的優(yōu)點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:一種高填方路基與土石壩變形無(wú)線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括依次連接的監(jiān)測(cè)單元、數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)庫(kù)管理單元、無(wú)線通信單元和遠(yuǎn)程監(jiān)管中心。進(jìn)一步地，所述監(jiān)測(cè)單元，包括依次連接至所述數(shù)據(jù)采集單元的位移傳感器和傳感器適配電路。進(jìn)一步地，所述位移傳感器，包括差分GPS位移監(jiān)測(cè)裝置。進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)庫(kù)管理單元，包括微控制單元，以及分別與所述微控制單元連接的存儲(chǔ)單元和外部輔助設(shè)備；所述數(shù)據(jù)采集單元與存儲(chǔ)單元連接，所述無(wú)線通信單元與微控制單元連接。
進(jìn)一步地，所述外部輔助設(shè)備，包括分別與所述微控制單元連接的串行接口擴(kuò)展和并行光電隔離接口。進(jìn)一步地，所述無(wú)線通信單元，包括分別與所述微控制單元連接的GPRS傳輸模塊和GPS模塊。進(jìn)一步地，所述遠(yuǎn)程監(jiān)管中心，包括設(shè)在室內(nèi)、且具有數(shù)據(jù)接收軟件的計(jì)算機(jī)。本實(shí)用新型各實(shí)施例的高填方路基與土石壩變形無(wú)線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，由于包括依次連接的監(jiān)測(cè)單元、數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)庫(kù)管理單元、無(wú)線通信單元和遠(yuǎn)程監(jiān)管中心，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)路基變形的全天候、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；從而可以克服現(xiàn)有技術(shù)中效率低、誤差大、成本高、精確度低和自動(dòng)化程度低的缺陷，以實(shí)現(xiàn)效率高、誤差小、成本低、精確度高和自動(dòng)化程度高的優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)用新型的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書(shū)中闡述，并且，部分地從說(shuō)明書(shū)中變得顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)施本實(shí)用新型而了解。下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

附圖用來(lái)提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分，與本實(shí)用新型的實(shí)施例一起用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的限制。在附圖中:圖1為本實(shí)用新型高填方路基與土石壩變形無(wú)線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作原理示意圖；圖2為本實(shí)用新型高填方路基與土石壩變形無(wú)線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)庫(kù)管理單元的工作原理示意圖；圖3為用于高填方路基與土石壩變形無(wú)線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)中心溝通的無(wú)線通信單元的工作原理示意圖；圖4為本實(shí)用新型高填方路基與土石壩變形無(wú)線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作流程示意圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說(shuō)明和解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例，提供了一種高填方路基與土石壩變形無(wú)線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)路基與土石壩整體沉降變形、局部沉降與變形、截面內(nèi)不同層的沉降與變形的長(zhǎng)時(shí)間實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，主要技術(shù)性能指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。如圖1-圖4所示，本實(shí)施例的高填方路基與土石壩變形無(wú)線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，主要包括監(jiān)測(cè)單元、數(shù)據(jù)采集單元、無(wú)線通信單元和數(shù)據(jù)庫(kù)管理單元等。該高填方路基與土石壩變形無(wú)線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用不僅具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，而且具有重要的科學(xué)意義，將對(duì)推動(dòng)和發(fā)展數(shù)字化、智能化道路工程發(fā)揮積極的作用。在圖1-圖4中，本實(shí)施例的高填方路基與土石壩變形無(wú)線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括依次連接的監(jiān)測(cè)單元、數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)庫(kù)管理單元、無(wú)線通信單元和遠(yuǎn)程監(jiān)管中心。其中，上述監(jiān)測(cè)單元，可以包括依次連接至數(shù)據(jù)采集單元的位移傳感器和傳感器適配電路。數(shù)據(jù)庫(kù)管理單元，可以包括微控制單元，以及分別與微控制單元連接的存儲(chǔ)單元和外部輔助設(shè)備；數(shù)據(jù)采集單元與存儲(chǔ)單元連接，無(wú)線通信單元與微控制單元連接。無(wú)線通信單元，可以包括分別與微控制單元連接的GPRS傳輸模塊和GPS模塊。遠(yuǎn)程監(jiān)管中心，可以包括設(shè)在室內(nèi)、且具有數(shù)據(jù)接收軟件的計(jì)算機(jī)。具體地，上述位移傳感器，可以包括差分GPS位移監(jiān)測(cè)裝置。外部輔助設(shè)備，可以包括分別與微控制單元連接的串行接口擴(kuò)展和并行光電隔離接口。上述實(shí)施例的實(shí)施例的高填方路基與土石壩變形無(wú)線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，利用遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的思想，旨在研制一種能對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀器進(jìn)行無(wú)線遙測(cè)和數(shù)據(jù)自動(dòng)回收的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，不但可將現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳回中心站，也可把中心站的指令傳到現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)測(cè)儀器中，這樣可以大幅度提高工作效率和提高監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)性。上述實(shí)施例的實(shí)施例的高填方路基與土石壩變形無(wú)線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，首先使用激光技術(shù)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)、各種先進(jìn)傳感技術(shù)等現(xiàn)代高新成熟技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)一段范圍的路基沉降與變形的全面實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。在研究這四種自動(dòng)測(cè)量與數(shù)據(jù)采集技術(shù)即①路基與土石壩分層沉降自動(dòng)測(cè)量與數(shù)據(jù)采集技術(shù)、②路基與土石壩橫向剖面變形自動(dòng)測(cè)量與數(shù)據(jù)采集技術(shù)、③地面激光自動(dòng)掃描測(cè)量技術(shù)和④數(shù)據(jù)采集與遠(yuǎn)程傳輸技術(shù)等的基礎(chǔ)上，獲得一套完整的高填方路基與土石壩變形無(wú)線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)路基與土石壩整體沉降和變形、局部沉降與變形、截面內(nèi)不同層的沉降與變形的長(zhǎng)時(shí)間實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，克服已有技術(shù)的缺點(diǎn)，滿足對(duì)路基與土石壩沉降與變形監(jiān)測(cè)的要求，同時(shí)提供路基與土石壩沉降與變形的變化規(guī)律，為控制沉降與變形提供試驗(yàn)依據(jù)，為我國(guó)山區(qū)高速公路與水利建設(shè)提供技術(shù)支持。該高填方路基與土石壩變形無(wú)線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，主要包括用于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)采集單元、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)接收軟件(即數(shù)據(jù)庫(kù)管理單元)、GSM無(wú)線傳輸模塊和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)接收單元(即無(wú)線通信單元，可以由GSM無(wú)線傳輸模塊和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)接收單元共同構(gòu)成)。具體如下:1、用于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)采集單元，主要包括:(I)路基 與土石壩分層沉降自動(dòng)測(cè)量與數(shù)據(jù)采集裝置:按基于分層沉降儀的構(gòu)想，實(shí)現(xiàn)對(duì)路基與土石壩一個(gè)截面內(nèi)不同層的垂直沉降與橫向位移的自動(dòng)測(cè)量與數(shù)據(jù)采集，測(cè)量靈敏度小于0.2mm,且滿足不同現(xiàn)場(chǎng)需要的分層要求；系統(tǒng)采用多個(gè)霍爾器件對(duì)磁性定位環(huán)進(jìn)行觸發(fā)，采用滾輪法測(cè)量得到磁性定位環(huán)垂直沉降，采用傾角傳感器得到兩個(gè)相鄰磁性環(huán)對(duì)應(yīng)的測(cè)斜(即橫向位移)，實(shí)現(xiàn)對(duì)路基與土石壩分層沉降與橫向位移的同時(shí)測(cè)量。(2)路基與土石壩橫向剖面變形自動(dòng)測(cè)量與數(shù)據(jù)采集裝置:按基于傾斜法的原理實(shí)現(xiàn)對(duì)路基與土石壩橫向剖面內(nèi)不同點(diǎn)的沉降的自動(dòng)測(cè)量與數(shù)據(jù)采集，測(cè)量靈敏度小于
0.1mm，采樣間隔小于500mm。按照基于傾斜法的原理，采用主動(dòng)、被動(dòng)步進(jìn)電機(jī)協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)對(duì)路基與土石壩橫向剖面內(nèi)不同點(diǎn)的沉降的自動(dòng)連續(xù)掃描測(cè)量的技術(shù)方案，巧妙地解決了長(zhǎng)管道數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù)難題，研制了測(cè)量系統(tǒng)，成功應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)路基與土石壩橫向剖面變形的自動(dòng)測(cè)量。利用基于傾斜法的原理來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)路基與土石壩橫向剖面沉降變形的測(cè)量，采用自動(dòng)控制和無(wú)線傳輸技術(shù)，實(shí)現(xiàn)橫向剖面內(nèi)不同點(diǎn)的沉降變形的自動(dòng)測(cè)量與數(shù)據(jù)米集。測(cè)量時(shí)，高精度傾角傳感器兩邊 用鋼絲繩，分別由電機(jī)帶動(dòng)，可在測(cè)斜管內(nèi)自由滑動(dòng)。利用軸角編碼器確定測(cè)量步長(zhǎng)，每500_為一測(cè)點(diǎn)，自動(dòng)控制電機(jī)停止、轉(zhuǎn)動(dòng)。一次自動(dòng)測(cè)量結(jié)束，各測(cè)點(diǎn)的傾斜測(cè)量數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)浇K端，進(jìn)行處理和分析。(3)地面激光自動(dòng)掃描測(cè)量裝置:安裝在地面基準(zhǔn)點(diǎn)上的激光掃描，分別對(duì)設(shè)在路基與土石壩分層沉降自動(dòng)測(cè)量裝置上的探測(cè)器(該探測(cè)器安裝在頂部且露出地面)和設(shè)在剖面變形自動(dòng)測(cè)量裝置上的探測(cè)器進(jìn)行掃描，自動(dòng)得到這些監(jiān)測(cè)點(diǎn)相對(duì)于基準(zhǔn)點(diǎn)的沉降量，從而能得到與以上測(cè)量裝置一道得到不同層的絕對(duì)沉降量。沉降板與表面地基相連，隨表面沉降而沉降，與沉降板固定相連的桿上固定兩個(gè)已知距離的點(diǎn)光源(相當(dāng)于星點(diǎn))，在一基準(zhǔn)點(diǎn)安裝自行設(shè)計(jì)的星點(diǎn)位置觀察裝置，由于基準(zhǔn)點(diǎn)選擇在沒(méi)有沉降或者沉降量很小處(相比被監(jiān)測(cè)路基)，并且此基準(zhǔn)點(diǎn)可以與國(guó)家2、3級(jí)水準(zhǔn)點(diǎn)建立聯(lián)系，形成監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，保證監(jiān)測(cè)的可靠性。當(dāng)沉降板向下沉降時(shí)，其上安裝的點(diǎn)光源同樣沉降，使用觀察裝置可以得到點(diǎn)光源的沉降量，即為路基的表面沉降量。上述三種數(shù)據(jù)采集單元構(gòu)成的高填方路基與土石壩變形無(wú)線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案參見(jiàn)圖1。在圖1中，該高填方路基與土石壩變形無(wú)線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要包括以下幾個(gè)部分:監(jiān)測(cè)單元、數(shù)據(jù)采集單元、無(wú)線發(fā)送單元(即無(wú)線通信單元)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理單元。該高填方路基與土石壩變形無(wú)線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集單元具有多種類型的接口，可以接收不同形式的測(cè)試數(shù)據(jù)，具有一定的可擴(kuò)性。(4) GPS位移數(shù)據(jù)采集系統(tǒng):數(shù)據(jù)采集器(即數(shù)據(jù)庫(kù)管理單元)由主控單片機(jī)(即微控制單元)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、串行接口擴(kuò)展、并行光電隔離接口等，參見(jiàn)圖2。無(wú)線通信單元中的GPS模塊將接收到的觀測(cè)數(shù)據(jù)由串行擴(kuò)展接口傳送至主控單片機(jī)(即微控制單元)，經(jīng)單片機(jī)(即微控制單元)壓縮、編碼和TCP/IP數(shù)據(jù)封裝后，再通過(guò)串行接口送至GPRS傳輸模塊。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(即存儲(chǔ)單元)用于暫存處理后的觀測(cè)數(shù)據(jù)，用于保存一些系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)的設(shè)置參數(shù)。串行接口擴(kuò)展電路將單片機(jī)并行總線擴(kuò)展為4個(gè)可同時(shí)工作的串行接口，分別與GPS接收機(jī)(即GPS模塊)、GPRS傳輸模塊及其它測(cè)量?jī)x器連接。并行光電隔離接口作用是將外部開(kāi)關(guān)量傳感器與采集器內(nèi)部電路從電氣上完全隔開(kāi)，以防止雷擊和其它干擾信號(hào)串入內(nèi)部系統(tǒng)。2、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)接收軟件(即遠(yuǎn)程監(jiān)管中心)主要包括:[0044]該高填方路基與土石壩變形無(wú)線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)接收軟件是用VB語(yǔ)言編寫(xiě)的，VB語(yǔ)言是一種結(jié)構(gòu)化的編程語(yǔ)言，采用了面向?qū)ο蟮慕Y(jié)構(gòu)方式和組件式的編程理念，整個(gè)程序結(jié)構(gòu)緊湊，易于維護(hù)和升級(jí)。管理員首先把“監(jiān)測(cè)地點(diǎn)”、“監(jiān)測(cè)時(shí)間”、“監(jiān)測(cè)頻率”、“監(jiān)測(cè)生成的數(shù)據(jù)文件名稱”等信息寫(xiě)入文件中，放在特定的路徑下。數(shù)據(jù)接收程序到固定的路徑下取出該文件，對(duì)其進(jìn)行操作。數(shù)據(jù)擬合完畢后，把數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)文件的形式存到預(yù)先設(shè)定的目錄下。3、GSM通訊模塊(即無(wú)線通信單元)GSM通訊模塊是用于高填方路基與土石壩變形無(wú)線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和室內(nèi)監(jiān)測(cè)中心站(即遠(yuǎn)程監(jiān)管中心)的橋梁，前端監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(即高填方路基與土石壩變形無(wú)線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的監(jiān)測(cè)單元、數(shù)據(jù)采集單元和數(shù)據(jù)庫(kù)管理單元)中的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳回中心站和前端監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置由中心站傳回前監(jiān)測(cè)系統(tǒng)均需通過(guò)通訊模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，其基本工作流程參見(jiàn)圖3。該高填方路基與土石壩變形無(wú)線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的前端監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠完成變形數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集和數(shù)據(jù)處理，并自動(dòng)存儲(chǔ)在前端監(jiān)測(cè)系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，當(dāng)室內(nèi)中心站發(fā)出查詢指令后，通過(guò)GSM通訊模塊便可查詢現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)儀器中數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)的數(shù)據(jù)。為滿足用戶的不同要求，在不需要無(wú)線通訊時(shí)，只需將前端監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)直連，無(wú)須購(gòu)買通訊模塊；若需要無(wú)線數(shù)據(jù)通訊，前端監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可通過(guò)傳輸模塊與計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)無(wú)線通訊。為此，可以將GPRS傳輸模塊設(shè)計(jì)成具有獨(dú)立功能的模塊，沒(méi)有將其嵌入前端監(jiān)測(cè)系統(tǒng)內(nèi)部。上述實(shí)施例的高填方路基與土石壩變形無(wú)線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，具有以下特點(diǎn):(2) 將激光掃描測(cè)量技術(shù)應(yīng)用各監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置的探測(cè)，能得到絕對(duì)沉降量；⑵研制分層沉降自動(dòng)測(cè)量裝置和橫向剖面變形自動(dòng)測(cè)量裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)路基與土石壩沉降及變形的全面監(jiān)測(cè) ，能得到路基與土石壩的全面信息；⑶采用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，既能減少后續(xù)測(cè)量成本，又能實(shí)現(xiàn)對(duì)路基與土石壩的長(zhǎng)時(shí)間實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，得到路基與土石壩變化規(guī)律與趨勢(shì)，能起到預(yù)警作用。上述實(shí)施例的高填方路基與土石壩變形無(wú)線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，差分GPS位移監(jiān)測(cè)、GPRS網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸和TCP/IP協(xié)議組網(wǎng)等較先進(jìn)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)路基變形的全天候、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；該高填方路基與土石壩變形無(wú)線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，本監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已在廈蓉高速公路高填方路基變形監(jiān)測(cè)中應(yīng)用，實(shí)施效果良好，具有以下優(yōu)點(diǎn):⑴功耗低:網(wǎng)絡(luò)觀測(cè)點(diǎn)的功耗必須較低，自帶電池能夠使用較長(zhǎng)時(shí)間，至少能支持一個(gè)月以上時(shí)間，以免給人工換電池工作帶來(lái)不便；⑵可以自組網(wǎng)工作:在荒郊野外等偏僻地方缺少外界基站設(shè)備支持時(shí)，能夠自動(dòng)組網(wǎng)即可正常工作，減少對(duì)外界的依賴性；⑶可擴(kuò)展性好:由于邊坡處于不同狀態(tài)時(shí)，可以人為動(dòng)態(tài)調(diào)整觀測(cè)點(diǎn)個(gè)數(shù)，如邊坡穩(wěn)定性程度差的地方可以加入新的觀測(cè)點(diǎn)、對(duì)于邊坡穩(wěn)定性程度好的地方可以減少觀測(cè)點(diǎn)、某些階段性任務(wù)完成的觀測(cè)點(diǎn)可以移除等。⑷可修復(fù)性好:由于邊坡大都處在人跡稀少的地方，人工維護(hù)不便，成本較高，需要網(wǎng)絡(luò)自身在節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障失效時(shí)，能夠進(jìn)行自我修復(fù)，保證整個(gè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸和可靠運(yùn)行；(5)網(wǎng)絡(luò)容量大:由于監(jiān)測(cè)面積較大，需要觀測(cè)的節(jié)點(diǎn)較多，需要網(wǎng)絡(luò)容量足夠大，能夠支持大規(guī)模觀測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)；(6)節(jié)點(diǎn)成本低:由于監(jiān)測(cè)的觀測(cè)點(diǎn)數(shù)目較多，需要網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的成本低，減少網(wǎng)絡(luò)的布設(shè)成本；(7)運(yùn)營(yíng)成本低:由于需要長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，布設(shè)完成后，最好不會(huì)再產(chǎn)生額外費(fèi)用，降低整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)成本。最后應(yīng)說(shuō)明的是:以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型 的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種高填方路基與土石壩變形無(wú)線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括依次連接的監(jiān)測(cè)單元、數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)庫(kù)管理單元、無(wú)線通信單元和遠(yuǎn)程監(jiān)管中心。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高填方路基與土石壩變形無(wú)線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)測(cè)單元，包括依次連接至所述數(shù)據(jù)采集單元的位移傳感器和傳感器適配電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高填方路基與土石壩變形無(wú)線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述位移傳感器，包括差分GPS位移監(jiān)測(cè)裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高填方路基與土石壩變形無(wú)線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)庫(kù)管理單元，包括微控制單元，以及分別與所述微控制單元連接的存儲(chǔ)單元和外部輔助設(shè)備；所述數(shù)據(jù)采集單元與存儲(chǔ)單元連接，所述無(wú)線通信單元與微控制單元連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高填方路基與土石壩變形無(wú)線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述外部輔助設(shè)備，包括分別與所述微控制單元連接的串行接口擴(kuò)展和并行光電隔離接□。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高填方路基與土石壩變形無(wú)線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述無(wú)線通信單元，包括分別與所述微控制單元連接的GPRS傳輸模塊和GPS模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高填方路基與土石壩變形無(wú)線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述遠(yuǎn)程 監(jiān)管中 心，包括設(shè)在室內(nèi)、且具有數(shù)據(jù)接收軟件的計(jì)算機(jī)。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種高填方路基與土石壩變形無(wú)線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括依次連接的監(jiān)測(cè)單元、數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)庫(kù)管理單元、無(wú)線通信單元和遠(yuǎn)程監(jiān)管中心。本實(shí)用新型所述高填方路基變形與土石壩無(wú)線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以克服現(xiàn)有技術(shù)中效率低、誤差大、成本高、精確度低和自動(dòng)化程度低等缺陷，以實(shí)現(xiàn)效率高、誤差小、成本低、精確度高和自動(dòng)化程度高的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)E02D33/00GK203129117SQ20132008121
公開(kāi)日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月21日
發(fā)明者劉升傳, 朱建國(guó), 張志建, 李永荃, 楊志峰, 張國(guó)棟, 沈贛華, 段輝林 申請(qǐng)人:新疆北新路橋集團(tuán)股份有限公司