一种基坑开挖支护结构变形受力自动监测预警系统

本实用新型涉及自动化监测预警技术领域，尤其涉及一种基坑开挖支护结构变形受力自动监测预警系统。

背景技术：

从全球范围看，工业自动控制系统装置制造业是受益于未来发展的新兴方向。工业自动化控制系统拥有提高效率、节能降耗、节省人力成本、促进产业升级的明显效果。从国内来看，工业自动化控制系统拥有庞大多元化的市场需求，而且我国工业自动化控制水平与欧美发达国家差距仍十分显著。

目前工程项目监测普遍还是人工监测，但是人工监测有一些固有的局限性，人工监测速度慢且容易出现人为误差。并且人工监测不能保持长时间和高危环境工作。

随着技术的进步，现有技术中也逐渐出现一些基坑自动化监测系统，但是监测系统功能比较单一、成本高、覆盖低、功耗高，不能满足现实工程施工实际需求。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种基坑开挖支护结构变形受力自动监测预警系统，以解决现有基坑自动化监测预警系统成本高、覆盖低的问题。

一种基坑开挖支护结构变形受力自动监测预警系统，包括监测组件、nb-iot采集传输装置、处理平台、监测中心，

所述监测组件与所述nb-iot采集传输装置连接，所述nb-iot采集传输装置与所述处理平台之间及所述处理平台与所述监测中心之间通信连接；

所述监测组件用于采集基坑支护结构变形受力数据并传输至所述nb-iot采集传输装置；

所述nb-iot采集传输装置用于将基坑支护结构变形受力数据传输至所述处理平台；

所述处理平台用于接收基坑支护结构变形受力数据并传输至所述监测中心，所述处理平台还用于当基坑支护结构变形受力数据超过预设预警值时，向所述监测中心发出预警信号。

采用了nb-iot采集传输装置进行数据的传输，nb-iot能够支持海量连接，支持低延时敏感度、低设备功耗，对复杂的基坑监测有很强的实用性；通过预设预警值，当采集的基坑支护结构变形受力数据超过对应的预警值时，发出预警信号，可及时提醒监测人员进行处理，确保工程质量和施工安全。

进一步地，所述监测组件包括导轮式固定式测斜仪、水位传感器、位移传感器、钢筋应力计、轴力计、土压力盒中的一种或多种。

进一步地，所述nb-iot采集传输装置包括电池模块及与其连接的数据采集芯片、数据传输芯片，所述数据采集芯片与所述数据传输芯片连接。电池模块为数据采集芯片、数据传输芯片供电，数据采集芯片与监测组件连接，用于获取监测组件采集的基坑支护结构变形受力数据，数据传输芯片用于将数据采集芯片获取的基坑支护结构变形受力数据发送至处理平台。

进一步地，所述nb-iot采集传输装置外部还设置有保护罩，所述保护罩顶部设置有自动折叠式太阳能电池组，所述自动折叠式太阳能电池组用于在所述nb-iot采集传输装置的电池模块供电异常时为其供电。保护罩用于对nb-iot采集传输装置进行保护，自动折叠式太阳能电池组为备用电源，当nb-iot采集传输装置电池模块供电异常时自动折叠式太阳能电池组进行供电，能够保证nb-iot采集传输装置的正常运行。

进一步地，所述自动折叠式太阳能电池组包括折叠式太阳能电池板、自动合页、传动系统、自动折叠式太阳能电池伸缩控制轴、充电控制器、逆变器、蓄电池；所述折叠式太阳能电池板的下端安装于所述自动折叠式太阳能电池伸缩控制轴上，所述自动合页设置于所述折叠式太阳能电池板的折叠处，所述自动折叠式太阳能电池伸缩控制轴与所述传动系统连接，所述传动系统用于驱动所述自动折叠式太阳能电池伸缩控制轴上下移动；所述折叠式太阳能电池板、逆变器、蓄电池、传动系统均与所述充电控制器电连接，所述逆变器和电池模块通过互通开关与所述数据采集芯片及数据传输芯片电连接。当电池模块断开供电时，充电控制器控制互通开关切换至自动折叠式太阳能电池组供电。当蓄电池在静默状态下电量低于预设值或互通开关切换至自动折叠式太阳能电池组供电时，充电控制器控制传动系统工作将折叠式太阳能电池板滑出，以收集太阳能并供电。

进一步地，所述nb-iot采集传输装置还内置有设备故障预警监测模块，用于采集所述nb-iot采集传输装置工作时出现的故障信息并经所述nb-iot采集传输装置传输至处理平台，所述处理平台接收到故障信息后发送至监测中心。可及时获取nb-iot采集传输装置的故障情况，以便及时处理，确保系统正常运行。

进一步地，所述处理平台为云端服务器或pc机。

进一步地，包括两组所述监测组件和两组所述nb-iot采集传输装置，两组所述监测组件分别与两组所述nb-iot采集传输装置连接，两组所述nb-iot采集传输装置连接均与所述处理平台通信连接。两组nb-iot采集传输装置分设在基坑的两边，两组监测组件设置于基坑的两侧并将采集的数据分别传输至对应的nb-iot采集传输装置。

有益效果

本实用新型提出了一种基坑开挖支护结构变形受力自动监测预警系统，采用了nb-iot采集传输装置进行数据的传输，nb-iot可以比现有无线技术提供50-100倍的接入数，一个扇区能够支持海量连接，支持低延时敏感度、低设备功耗，对复杂的基坑监测有很强的实用性；通过预设预警值，当采集的基坑支护结构变形受力数据超过对应的预警值时，发出预警信号，可及时提醒监测人员进行处理，确保工程质量和施工安全。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的一种基坑开挖支护结构变形受力自动监测预警系统结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的保护罩的机构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的自动折叠式太阳能电池板滑动转轴系统示意图；

图4是本实用新型实施例提供的自动折叠式太阳能电池组示意图；

图5是本实用新型实施例提供的自动监测预警示意图。

附图标记说明：

1、保护罩；2、nb-iot采集传输装置；3、钢筋应力计；4、钢筋混凝土支撑；5、位移传感器；6、导轮式固定测斜仪；7轴力计；8、钢支撑；9、测斜管；10、导轮式固定测斜仪连接钢丝绳；11、位移传感器电缆；12、土压力盒；14、位移传感器；15、地下水位传感器钢丝绳；16、水位传感器；17、自动折叠式太阳能电池板；18、保护罩检修门；19、自动合页；20、传送带；21、滑动转轮；22、自动折叠式太阳能电池伸缩控制轴；23、自动折叠式太阳能电池板线缆；24、充电控制器；25、逆变器；26、蓄电池；27、nb-iot窄宽物联网；28、处理平台；29、监测中心。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

如图1至图5所示，本实用新型实施例提供了一种基坑开挖支护结构变形受力自动监测预警系统，包括检测组件、nb-iot采集传输装置2、处理平台28、监测中心29，

所述检测组件与所述nb-iot采集传输装置2连接，所述nb-iot采集传输装置2与所述处理平台28之间及所述处理平台28与所述监测中心29之间通信连接；

所述检测组件用于采集基坑支护结构变形受力数据并传输至所述nb-iot采集传输装置2；

所述nb-iot采集传输装置2用于将基坑支护结构变形受力数据传输至所述处理平台28；

所述处理平台28用于接收基坑支护结构变形受力数据并传输至所述监测中心29，所述处理平台28还用于当基坑支护结构变形受力数据超过预设预警值时，向所述监测中心29发出预警信号。

采用了nb-iot采集传输装置2进行数据的传输，nb-iot能够支持海量连接，支持低延时敏感度、低设备功耗，对复杂的基坑监测有很强的实用性；通过预设预警值，当采集的基坑支护结构变形受力数据超过对应的预警值时，发出预警信号，可及时提醒监测人员进行处理，确保工程质量和施工安全。

根据实际需要，所述检测组件包括导轮式固定式测斜仪6、水位传感器16、位移传感器14、钢筋应力计3、轴力计7、土压力盒12中的一种或多种；检测组件通过数据线组与nb-iot采集传输装置连接，数据线组外部设置有防腐蚀橡胶管，以保证数据线组长时间正常。如图1所示，本实施例中，检测组件包括导轮式固定式测斜仪6、水位传感器16、位移传感器14、钢筋应力计3、轴力计7、土压力盒12；其中，导轮式固定式测斜仪6通过钻孔安装，具体为钻孔后插入测斜管9，然后通过导轮式固定测斜仪连接钢丝绳10将多个导轮式固定式测斜仪6装入测斜管9内，实施时，导轮式固定式测斜仪6设置在支护结构内或靠近支护结构的土体内，测量围护结构水平位移或者土体的水平位移；水位传感器16通过在基坑周边钻孔安装，其通过地下水位传感器钢丝绳15安装固定，测量基坑周边土体内地下水位；钢筋应力计3设置在钢筋混凝土支撑4的1/3位置处，测量混凝土内部应力应变；轴力计7设置在钢支撑8端头处，测量钢支撑8轴力；钢筋混凝土支撑4和钢支撑8对多层支撑支挡式结构，宜在同一剖面的每层支撑上设置测点；位移传感器14设置在基坑支护结构上(如钢板桩)，测量支护结构的变形位移，其通过位移传感器电缆11与nb-iot采集传输装置2连接；土压力盒12(土压力计)设置在基坑周边，测量土体对基坑支护结构的土压力。

根据实际需要，可选择设置两组检测组件和两组nb-iot采集传输装置2，两组检测组件分别与两组nb-iot采集传输装置2连接，两组nb-iot采集传输装置2连接均与处理平台28通信连接。两组nb-iot采集传输装置2分设在基坑的两边，两组检测组件设置于基坑的两侧并将采集的数据分别传输至对应的nb-iot采集传输装置2，以便于设置数据线组。

其中，所述nb-iot采集传输装置2包括电池模块及与其连接的数据采集芯片、数据传输芯片，所述数据采集芯片与所述数据传输芯片连接。电池模块为数据采集芯片、数据传输芯片供电，数据采集芯片与检测组件连接，用于获取检测组件采集的基坑支护结构变形受力数据，数据传输芯片用于将数据采集芯片获取的基坑支护结构变形受力数据发送至处理平台28。具体实施时，nb-iot采集传输装置可采用f2910系列产品。

优选地，如图2所示，所述nb-iot采集传输装置2外部还设置有保护罩1，所述保护罩1顶部设置有自动折叠式太阳能电池组，所述自动折叠式太阳能电池组用于在所述nb-iot采集传输装置2的电池模块供电异常时为其供电；保护罩1一侧还设置有保护罩检修门18。保护罩1用于对nb-iot采集传输装置2进行保护，自动折叠式太阳能电池组为备用电源，当nb-iot采集传输装置2的电池模块供电异常时自动折叠式太阳能电池组进行供电。

具体地，如图3和图4所示，所述自动折叠式太阳能电池组包括折叠式太阳能电池板17、自动合页19、传动系统、自动折叠式太阳能电池伸缩控制轴22、自动折叠式太阳能电池板线缆23、充电控制器24、逆变器25、蓄电池26；所述折叠式太阳能电池板17的下端安装于所述自动折叠式太阳能电池伸缩控制轴22上，所述自动合页19设置于所述折叠式太阳能电池板17的折叠处，所述自动折叠式太阳能电池伸缩控制轴22与所述传动系统连接，所述传动系统用于驱动所述自动折叠式太阳能电池伸缩控制轴22上下移动；所述折叠式太阳能电池板17、逆变器25、蓄电池26、传动系统均与所述充电控制器24电连接，所述逆变器25和电池模块通过互通开关与所述数据采集芯片及数据传输芯片电连接。具体实施时，传动系统可选择由电机、主动轮组21、从动轮组及传送带20组成，电机可设置于自动折叠式太阳能电池伸缩控制轴22内，主动轮组分设与自动折叠式太阳能电池伸缩控制轴22的两端，从动轮组固定于保护罩顶部两侧，传送带套设于主动轮组与从动轮组上，充电控制器控制电机正反转，即可实现将安装于自动折叠式太阳能电池伸缩控制轴22上的折叠式太阳能电池板17从保护罩1顶部推出或收缩。当电池模块断开供电时，充电控制器24控制互通开关切换至自动折叠式太阳能电池组供电。当蓄电池26在静默状态下电量低于预设值(如30％)或互通开关切换至自动折叠式太阳能电池组供电时，充电控制器24控制传动系统工作将折叠式太阳能电池板17从保护罩1推出，以收集太阳能并供电；结束供电时，充电控制器24控制传动系统中电机反转将折叠式太阳能电池板17回缩至保护罩1内。本实施例中还包括自动合页19，其与充电控制器24电连接，自动折叠式太阳能电池组供电时，折叠式太阳能电池板17从保护罩1推出后，充电控制器24控制自动合页19转动将折叠式太阳能电池板17展开，结束供电时，充电控制器24控制自动合页19反向转动将折叠式太阳能电池板17折叠，自动合页19也可通过控制电机正反转实现。

本实施例中，所述nb-iot采集传输装置2还内置有设备故障预警监测模块，用于采集所述nb-iot采集传输装置2工作时出现的故障信息并经所述nb-iot采集传输装置2传输至处理平台28，所述处理平台28接收到故障信息后发送至监测中心29。可及时获取nb-iot采集传输装置2的故障情况，以便及时处理，确保系统正常运行。内置的设备故障预警监测模块为现有技术，在此对其具体实现不再做赘述。

具体实施时，所述处理平台28可选择云端服务器或pc机。处理平台28可根据国家规范和地方规范针对不同监测项目设置对应的阈值或预警值，根据不同阈值和预警值，进行不同程度的预警。如图5所示，nb-iot采集传输装置2将检测组件采集的数据通过nb-iot窄宽物联网传输至处理平台28，当采集的数据超过阈值或预警值时，处理平台28向监测中心29进行预警，以便及时处理。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。