[發明專利]大面積軟土地基及水工構筑物自動監測系統

有效

• 申請號: 201410177320.4
• 申請日: 2014-04-29
• 公開（公告）號: CN103938605A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 楊京方;黃泰;喻志發;李樹奇;劉愛民
• 申請（專利權）人: 中交天津港灣工程研究院有限公司;中交第一航務工程局有限公司;天津港灣工程質量檢測中心有限公司
• 主分類號: E02D1/00
• 分類號: E02D1/00
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 王融生

1.一種大面積軟土地基及水工構筑物自動監測系統，其特征在于：由遠程測控終端、無線手持測控終端、無人飛行器測控終端、遠程無線網橋、土體表層沉降自動電測子系統、土體內部分層沉降自動電測子系統、土體深層水平位移自動電測子系統、孔隙水壓力自動電測子系統、地下水位自動電測子系統、其它用于測量土體及結構性質的自動電測子系統組成；所述每個土體表層沉降自動電測子系統、土體內部分層沉降自動電測子系統、土體深層水平位移自動電測子系統、孔隙水壓力自動電測子系統、地下水位自動電測子系統、其它用于測量土體及結構性質的自動電測子系統分布在大地或水下被測點；所述每個土體表層沉降自動電測子系統、土體內部分層沉降自動電測子系統、土體深層水平位移自動電測子系統、孔隙水壓力自動電測子系統、地下水位自動電測子系統、其它用于測量土體及結構性質的自動電測子系統上具有無線傳輸裝置；所述每個土體表層沉降自動電測子系統、土體內部分層沉降自動電測子系統、土體深層水平位移自動電測子系統、孔隙水壓力自動電測子系統、地下水位自動電測子系統、其它用于測量土體及結構性質的自動電測子系統上的無線傳輸裝置與遠程測控終端、無線手持測控終端、無人飛行器測控終端、遠程無線網橋形成通信網絡。

2.根據權利要求1所述的大面積軟土地基及水工構筑物自動監測系統，其特征在于：所述土體表層沉降自動電測子系統，是由裝在土體表層的基準點觀測樁上的自動跟蹤式全站儀和設置在土體表層的兩個已知坐標控制點a和已知坐標控制點b上的360度全向棱鏡和設置在土體表層的多個待測點觀測墩上的360度全向棱鏡組成，基準點觀測樁上的自動跟蹤式全站儀與兩個已知坐標控制點上的360度全向棱鏡和待測點觀測墩上的360度全向棱鏡形成光學觀測系統；每個基準點觀測樁上的自動跟蹤式全站儀通過信號線纜連接帶有無線通訊裝置的土體表層沉降自動電測盒；土體表層沉降自動電測盒可控制自動跟蹤式全站儀測量各觀測墩上360度全向棱鏡的高程并采集所連接的全站儀發來的測量信號，將此采集的信號處理運算出所需測量結果，并將此測量結果經無線電發送至測控終端；

所述土體深層水平位移自動電測子系統由裝在土體內部縱向測斜管內的多個固定測斜儀傳感器和地表上的通過信號電纜與多個固定測斜儀傳感器相連接并帶有無線通訊裝置的土體深層水平位移自動電測盒組成；土體深層水平位移自動電測盒可控制各固定測斜儀傳感器進行測量并采集所連接的固定測斜儀傳感器發來的測量信號，將此采集的信號處理運算出所需測量結果，并將此測量結果經無線電發送至測控終端；

所述孔隙水壓力自動電測子系統由埋設在土體內部多個土層的多個孔隙水壓力傳感器和地表上的通過信號電纜與多個孔隙水壓力傳感器相連接并帶有無線通訊裝置的孔隙水壓力自動電測盒組成；孔隙水壓力自動電測盒可控制各孔隙水壓力傳感器進行測量并采集所連接的孔隙水壓力傳感器發來的測量信號，將此采集的信號處理運算出所需測量結果，并將此測量結果經無線電發送至測控終端；

所述地下水位自動電測子系統由裝在被測土體表層下面的縱向液位管和裝在被測土體表層的液位管上端的超聲波液位儀組成，超聲波液位儀由信號電纜連接帶有無線通訊裝置的地下水位自動電測盒。超聲波液位儀可自動測量地下水位，地下水位自動電測盒可控制超聲波液位儀進行測量并采集所連接的超聲波液位儀發來的測量信號，將此采集的信號處理運算出所需測量結果，并將此測量結果經無線電發送至測控終端；

以上所述各自動電測子系統以及其它用于測量土體及結構性質的自動電測子系統均含有：用于測量土體及結構性質的傳感器、可控制此傳感器進行測量及采集測量信號并處理生成測量結果的電測模塊、含有固定ID地址可無線連接國際互聯網的無線數據傳輸模塊、含有固定ID地址可接收測控終端發來的控制指令并將電測模塊所生成測量結果發送至遠程測控終端的無線數據傳輸模塊。

3.根據權利要求1所述的大面積軟土地基及水工構筑物自動監測系統，其特征在于：所述測控終端可實現五種遠程測控方法：

遠程測控方法一為：無線手持測控終端可通過無線電遠距離向現場任一含有固定ID地址的自動電測子系統發出控制指令，該自動電測子系統將自身ID地址信息和所測得的數據通過無線電回傳給遠程無線手持測控終端。

遠程測控方法二為：無線手持測控終端及遠程測控終端均可通過國際互聯網(即internet)向現場任一含有固定ID地址并已無線連接國際互聯網的自動電測子系統發出控制指令，該自動電測子系統將自身ID地址信息和所測得的數據通過無線連接國際互聯網(internet)回傳給無線手持測控終端及遠程測控終端。

遠程測控方法三為：無線手持測控終端及遠程測控終端均可通過國際互聯網(即internet)與含有固定ID地址可無線連接國際互聯網的無線網橋連接，該無線網橋安裝位置遠離軟土地基及水工構筑物監測現場，此無線網橋通過無線電遠距離與現場各個含有固定ID地址的自動電測子系統連接。無線手持測控終端及遠程測控終端通過國際互聯網(internet)及遠程無線網橋對現場任一含有固定ID地址的自動電測子系統發出控制指令及接收并儲存測得的數據。

遠程測控方法四為：無人飛行器測控終端從遠程平臺起飛，在衛星定位系統的指引下按照預先設定好的巡航路線自動飛行至自動電測子系統所安放現場，并按預先設定好的流程通過無線電自動對現場各個自動電測子系統發送控制指令及接收并儲存測得的數據，通過無人飛行器所載攝像頭自動攝錄現場指定區域影像，完成監測任務后自動沿預先設定好的巡航路線飛回遠程平臺。可將無人飛行器所采集的數據及影像共享到其他電腦設備上供分析儲存。

遠程測控方法五為：無人飛行器測控終端通過含有固定ID地址可無線連接國際互聯網模塊連接到互聯網(internet)，無線手持測控終端或遠程測控終端均可通過國際互聯網(internet)向無人飛行器實時發送各種控制指令及實時接收并儲存無人飛行器回傳的數據和影像。無人飛行器測控終端從遠程平臺起飛，飛行期間可通過機載攝像頭回傳的影像確認飛行姿態及位置并可觀察現場指定區域的影像。通過無線手持測控終端或遠程測控終端來控制其飛行至自動電測子系統所安放現場，并控制無人飛行器通過無線電向現場任一含有固定ID地址的自動電測子系統發出控制指令，該自動電測子系統將自身ID地址信息和所測得的數據通過無線電回傳給無人飛行器，并由飛行器上的無線連接國際互聯網模塊將測量結果回傳到遠程測控終端或無線手持測控終端。