[發(fā)明專利]用于巖土體內(nèi)部空間應(yīng)力狀態(tài)無線智能監(jiān)測系統(tǒng)及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011199426.6
• 申請日: 2020-11-01
• 公開（公告）號: CN112629714A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊長衛(wèi);瞿立明;陳桂龍;陳棟
• 申請（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類號: G01L1/00
• 分類號: G01L1/00
• 代理公司: 成都東恒知盛知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 51304
• 代理人: 何健雄;廖祥文

本發(fā)明涉及巖土體監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于巖土體內(nèi)部空間應(yīng)力狀態(tài)無線智能監(jiān)測系統(tǒng)及方法，系統(tǒng)包括無線三維土壓力盒、無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和應(yīng)力監(jiān)測系統(tǒng)；無線三維土壓力盒用于將檢測到的土壓力數(shù)據(jù)信號與定位坐標(biāo)數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換為電信號以無線電波形式傳輸；無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用于接收到土壓力和定位電信號后將其轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)信號傳輸給應(yīng)力監(jiān)測系統(tǒng)；應(yīng)力監(jiān)測系統(tǒng)用于分離定位坐標(biāo)與土壓力信號，利用已知基準(zhǔn)點(diǎn)定位坐標(biāo)與監(jiān)測點(diǎn)定位坐標(biāo)建立相對坐標(biāo)系，建立三維可視化模型，利用后處理程序計(jì)算監(jiān)測點(diǎn)主應(yīng)力，定量分析巖土體彈塑性應(yīng)力狀態(tài)并作出相應(yīng)的提示。本發(fā)明能較佳的監(jiān)測巖石體。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及巖土體監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種用于巖土體內(nèi)部空間應(yīng)力狀態(tài)無線智能監(jiān)測系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

巖土體的應(yīng)力監(jiān)測一直是巖土工程的重要監(jiān)測內(nèi)容之一。目前，巖土工程領(lǐng)域的空間應(yīng)力監(jiān)測大多是利用有線應(yīng)變花或有線土壓力盒檢測巖土體內(nèi)部土壓力數(shù)據(jù)，再手動整理、計(jì)算、分析數(shù)據(jù)，尚未形成完整的智能可視化巖土體內(nèi)部應(yīng)力監(jiān)測系統(tǒng)。傳統(tǒng)的巖土體內(nèi)部應(yīng)力監(jiān)測主要存在以下缺點(diǎn)：

(1)傳統(tǒng)的土壓力檢測設(shè)備無三維可視化建模與無線定位功能，不能形象直觀、準(zhǔn)確的描述定位監(jiān)測點(diǎn)與被監(jiān)測體的相對位置關(guān)系，因此不能準(zhǔn)確地描述巖土體內(nèi)部的實(shí)際應(yīng)力狀態(tài)與破壞面發(fā)展趨勢；

(2)傳統(tǒng)的巖土體應(yīng)力監(jiān)測仍需手動處理檢測數(shù)據(jù)，智能化程度低，數(shù)據(jù)處理人為誤差較大，未構(gòu)成完整的監(jiān)測體系，不能及時反饋監(jiān)測結(jié)果并對破壞狀態(tài)發(fā)出警示。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的內(nèi)容是提供一種用于巖土體內(nèi)部空間應(yīng)力狀態(tài)無線智能監(jiān)測系統(tǒng)及方法，其能夠克服現(xiàn)有技術(shù)的某種或某些缺陷。

根據(jù)本發(fā)明的用于巖土體內(nèi)部空間應(yīng)力狀態(tài)無線智能監(jiān)測系統(tǒng)，其包括無線三維土壓力盒、無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和應(yīng)力監(jiān)測系統(tǒng)；

無線三維土壓力盒用于將檢測到的土壓力數(shù)據(jù)信號與定位坐標(biāo)數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換為電信號以無線電波形式傳輸；

無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用于接收到土壓力和定位電信號后將其轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)信號傳輸給應(yīng)力監(jiān)測系統(tǒng)；

應(yīng)力監(jiān)測系統(tǒng)用于分離定位坐標(biāo)與土壓力信號，利用已知基準(zhǔn)點(diǎn)定位坐標(biāo)與監(jiān)測點(diǎn)定位坐標(biāo)建立相對坐標(biāo)系，建立三維可視化模型，利用后處理程序計(jì)算監(jiān)測點(diǎn)主應(yīng)力，定量分析巖土體彈塑性應(yīng)力狀態(tài)并作出相應(yīng)的提示。

作為優(yōu)選，無線三維土壓力盒包括十四面體基座、無線壓力傳感器、無線定位模塊、中央微處理器和信號發(fā)送模塊；

無線壓力傳感器用于檢測土壓力信號；

無線定位模塊用于定位土壓力盒中心處的三維空間坐標(biāo)；

中央微處理器用于接收壓力信號與坐標(biāo)信號，將接收到的信號轉(zhuǎn)換為電信號并擴(kuò)大；

信號發(fā)送模塊用于將擴(kuò)大后的電信號以無線電波的方式進(jìn)行傳輸。

作為優(yōu)選，十四面體基座由長為2L、寬為高為的長方體沿寬、高的中點(diǎn)和長的三等分點(diǎn)切割而成，十四面體基座共有對不同方向的截面。

作為優(yōu)選，無線壓力傳感器安裝在十四面體基座截面上，無線定位模塊、中央微處理器和信號發(fā)送模塊均內(nèi)嵌在十四面體基座內(nèi)部。

作為優(yōu)選，無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括無線信號接收器和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，無線信號接收器將接收到的土壓力與三維空間坐標(biāo)電信號經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并傳輸給應(yīng)力監(jiān)測系統(tǒng)。

作為優(yōu)選，應(yīng)力監(jiān)測系統(tǒng)包括三維可視化建模模塊和土壓力后處理模塊；

三維可視化建模模塊接收到監(jiān)測點(diǎn)坐標(biāo)后，根據(jù)基準(zhǔn)點(diǎn)的坐標(biāo)由空間解析幾何原理計(jì)算相對位置并建立相對坐標(biāo)系，再接合輸入的被監(jiān)測巖土體構(gòu)造尺寸建立三維可視化模型；