边坡自动监测预警系统及其预警方法技术方案

本发明专利技术提供了一种边坡自动监测预警系统及预警方法，该系统包括：至少一监测站，布设于待监测边坡的监测点，所述监测站包括GNSS接收机和连接于所述GNSS接收机第一通信模块；云平台，包括通信连接于所述第一通信模块的接收模块、连接于所述接收模块的第一计算模块、连接于所述第一计算模块的鉴别模块，连接于所述鉴别模块的第二计算模块以及连接于所述第二计算模块的预警模块；以及第一控制器，所述第一控制器通信连接于所述预警模块。本发明专利技术解决了采用全站仪人工监测山体边坡变形存在耗费大量时间且人工测量偏差大的问题。

Automatic monitoring and warning system of slope and its early warning method

The present invention provides a slope automatic monitoring and warning system and an early warning method, which consists of at least one monitoring station, arranged in a monitoring point of a monitored slope, which includes a GNSS receiver and a first communication module connected to the GNSS receiver, and a cloud platform, including communication connected to the first communication module. A module, a first calculation module connected to the receiving module, a identification module connected to the first calculation module, a second calculation module connected to the identification module and an early warning module connected to the second calculation module, and a first controller, which is connected to the early warning module. . The invention solves the problem that the total station is used to monitor the deformation of the mountain slope manually, which consumes a lot of time and has large manual measurement deviation.

【技术实现步骤摘要】
边坡自动监测预警系统及其预警方法
本专利技术涉及建筑施工
，具体涉及一种边坡自动监测预警系统及其预警方法。
技术介绍
一般为监测山体边坡的稳定性及评价边坡的加固效果，常在山体的边坡设置混凝土浇筑的基座测桩，采用全站仪间隔时间测量。用该基座测定边坡变形有一定局限性，由于山体环境复杂且监测点位置普遍位于山体边缘或边坡上，监测人员的行走、攀爬、作业危险，人工测量需要耗费大量时间、人力、物力、财力等，同时人工测量存在较大的偏差；另一方，设备和材料的运输困难。
技术实现思路
为克服现有技术所存在的缺陷，现提供一种边坡自动监测预警系统及其预警方法，以解决采用全站仪人工监测山体边坡变形存在耗费大量时间且人工测量偏差大的问题。为实现上述目的，本专利技术提供一种边坡自动监测预警方法，包括以下步骤：于待监测边坡的被监测点布设至少一监测站，所述监测站包括GNSS接收机和连接于所述GNSS接收机的第一通信模块，所述GNSS接收机实时获取所述被监测点的三维坐标，所述GNSS接收机通过所述第一通信模块向外发送携带所述三维坐标和获取所述三维坐标的监测时间的第一信号；提供一云平台，所述云平台包括通信连接于所述第一通信模块的接收模块、连接于所述接收模块的第一计算模块、连接于所述第一计算模块的鉴别模块，连接于所述鉴别模块的第二计算模块以及连接于所述第二计算模块的预警模块，所述接收模块接收携带所述三维坐标和所述监测时间的所述第一信号、生成携带所述三维坐标和所述监测时间的第二信号并发送至所述第一计算模块；所述第一计算模块获取携带所述三维坐标和所述监测时间的所述第二信号、建立所述被监测点的水平位移形变监测曲线；所述鉴别模块中预设有滑坡体的双耦合蠕变时效曲线模型，所述双耦合蠕变时效曲线模型包括连续的流变整合时段、稳态蠕变时段以及失稳蠕变时段，所述鉴别模块根据全数计算鉴别所述水平位移形变监测曲线是否拟合所述双耦合蠕变时效曲线模型；当所述水平位移形变监测曲线拟合所述双耦合蠕变时效曲线模型时，所述第二计算模块利用全数拟合点解析计算得到所述待监测边坡的失稳剧滑预测时间；当所述水平位移形变监测曲线由所述流变整合时段进入所述稳态蠕变时段时，所述预警模块生成携带所述失稳剧滑预测时间的预警信号并向外发送所述预警信号；提供第一控制器，所述第一控制器通信连接于所述预警模块，所述第一控制器接收所述预警信号。进一步的，所述滑坡体的双耦合蠕变时效曲线模型是根据岩土结构稳定性基础理论建立的蠕变时效联立方程组的数学模型，所述双耦合蠕变时效曲线模型表达式为：式(1)和式(2)中，t为监测时间；y为形变量；ξ为材料的粘-弹性滞后系数；A为失稳强度系数；α为失稳时效指数。进一步的，所述失稳剧滑预测时间的计算式为根据所述双耦合蠕变时效曲线模型表达式依共轭点连续性导出非线性超越函数代数方程组：式(3)和式(4)中，y1、y2和y3为稳态蠕变时段的等时差监测周期的形变量；yz和yq为失稳蠕变时段跟踪性的失稳形变量；Twj为被监测点选取的监测时间的时间间隔，即监测周期；tp为稳态蠕变时段转向失稳蠕变时段的共轭点时间；tf为失稳剧滑预测时间。本专利技术提供一种边坡自动监测预警系统，包括：至少一监测站，布设于待监测边坡的被监测点，所述监测站包括GNSS接收机和连接于所述GNSS接收机第一通信模块；云平台，包括通信连接于所述第一通信模块的接收模块、连接于所述接收模块的第一计算模块、连接于所述第一计算模块的鉴别模块，连接于所述鉴别模块的第二计算模块以及连接于所述第二计算模块的预警模块；以及第一控制器，所述第一控制器通信连接于所述预警模块。进一步的，所述GNSS接收机通过承台安装于所述待监测边坡的坡面上，所述承台安装有预设机箱，所述GNSS接收机包括接收天线和GNSS主机，所述GNSS主机安装于所述预设机箱内，所述接收天线安装于所述承台的顶部，所述接收天线连接于所述GNSS主机。进一步的，所述GNSS接收机为测量型的GNSS接收机。7、根据权利要求5所述的边坡自动监测预警系统，其特征在于，所述承台的侧部形成有第一容置槽，所述预设机箱容置于所述第一容置槽内。进一步的，所述接收天线通过天线基座安装于所述承台的顶部，所述接收天线的底部形成有限位孔，所述天线基座包括：供所述接收天线搁置的支承板，所述支承板的底部连接于锚固件，所述锚固件埋设于所述承台；以及限位柱，连接于所述支承板的顶部且插设于所述限位孔内。进一步的，所述天线基座还包括可拆卸地安装于所述支承板的保护罩，所述保护罩罩设于所述接收天线的上方。进一步的，所述云平台还包括存储模块，所述存储模块连接于所述接收模块和所述第一计算模块。本专利技术的有益效果在于，本专利技术边坡自动监测预警系统通过GNSS接收机实时测量测量待监测边坡的监测点的三维坐标并上传云平台，避免传统的人工测量，提高了边坡的监测效率和监测精度，降低了边坡稳定性监测成本，另一方，避免监测人员的频繁的攀爬作业，也避免了设备和材料的大量的运输工作。进一步的，采用GNSS接收机支持BDS、GPS、GLONASS单系统单独定位及多系统联合定位，实现了高精度独立定位，本专利技术边坡自动监测预警系统具备较高的可用性、连续性、可靠性及稳定性的优点。附图说明图1为本专利技术边坡自动监测预警系统的模块示意图。图2为本专利技术边坡自动监测预警系统的监测站的结构示意图。图3为本专利技术边坡自动监测预警系统的天线基座的结构示意图。图4为本专利技术边坡自动监测预警系统的承台的结构示意图。图5为本专利技术边坡自动监测预警系统的天线基座的安装状态示意图。图6为本专利技术边坡自动监测预警系统的接收天线的安装状态示意图。图7为本专利技术边坡自动监测预警系统的滑坡体的双耦合蠕变时效数学模型。图8为2013年3月16日监测t-y曲线。图9为2013年3月19日监测t-y曲线。图10为2013年3月20日监测t-y曲线。图11为2013年3月21日监测t-y曲线。图12为2013年3月22日监测t-y曲线。图13为2013年3月22日监测t-y曲线与双耦合蠕变时效曲线。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。图1为本专利技术边坡自动监测预警系统的模块示意图、图2为本专利技术边坡自动监测预警系统的监测站的结构示意图、图3为本专利技术边坡自动监测预警系统的天线基座的结构示意图、图4为本专利技术边坡自动监测预警系统的承台的结构示意图、图5为本专利技术边坡自动监测预警系统的天线基座的安装状态示意图、图6为本专利技术边坡自动监测预警系统的接收天线的安装状态示意图、图7为本专利技术边坡自动监测预警系统的滑坡体的双耦合蠕变时效数学模型。参照图1至图7所示，本专利技术提供了一种边坡自动监测预警系统，包括：至少一个监测站1、云平台2和第一控制器3。具体的，监测站1布设于待监测边坡的监测点。监测站1包括第一通信模块和GNSS接收机12。第一通信模块连接于GNSS接收机12。云平台2包括接收模块、存储模块、第一计算模块、鉴别模块、第二计算模块、预警模块以及发送模块。接收模块通信连接于第一通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种边坡自动监测预警方法，其特征在于，包括以下步骤：于待监测边坡的被监测点布设至少一监测站，所述监测站包括GNSS接收机和连接于所述GNSS接收机的第一通信模块，所述GNSS接收机实时获取所述被监测点的三维坐标，所述GNSS接收机通过所述第一通信模块向外发送携带所述三维坐标和获取所述三维坐标的监测时间的第一信号；提供一云平台，所述云平台包括通信连接于所述第一通信模块的接收模块、连接于所述接收模块的第一计算模块、连接于所述第一计算模块的鉴别模块，连接于所述鉴别模块的第二计算模块以及连接于所述第二计算模块的预警模块，所述接收模块接收携带所述三维坐标和所述监测时间的所述第一信号、生成携带所述三维坐标和所述监测时间的第二信号并发送至所述第一计算模块；所述第一计算模块获取携带所述三维坐标和所述监测时间的所述第二信号、建立所述被监测点的水平位移形变监测曲线；所述鉴别模块中预设有滑坡体的双耦合蠕变时效曲线模型，所述双耦合蠕变时效曲线模型包括连续的流变整合时段、稳态蠕变时段以及失稳蠕变时段，所述鉴别模块根据全数计算鉴别所述水平位移形变监测曲线是否拟合所述双耦合蠕变时效曲线模型；当所述水平位移形变监测曲线拟合所述双耦合蠕变时效曲线模型时，所述第二计算模块利用全数拟合点解析计算得到所述待监测边坡的失稳剧滑预测时间；当所述水平位移形变监测曲线由所述流变整合时段进入所述稳态蠕变时段时，所述预警模块生成携带所述失稳剧滑预测时间的预警信号并向外发送所述预警信号；提供第一控制器，所述第一控制器通信连接于所述预警模块，所述第一控制器接收所述预警信号。...

【技术特征摘要】
1.一种边坡自动监测预警方法，其特征在于，包括以下步骤：于待监测边坡的被监测点布设至少一监测站，所述监测站包括GNSS接收机和连接于所述GNSS接收机的第一通信模块，所述GNSS接收机实时获取所述被监测点的三维坐标，所述GNSS接收机通过所述第一通信模块向外发送携带所述三维坐标和获取所述三维坐标的监测时间的第一信号；提供一云平台，所述云平台包括通信连接于所述第一通信模块的接收模块、连接于所述接收模块的第一计算模块、连接于所述第一计算模块的鉴别模块，连接于所述鉴别模块的第二计算模块以及连接于所述第二计算模块的预警模块，所述接收模块接收携带所述三维坐标和所述监测时间的所述第一信号、生成携带所述三维坐标和所述监测时间的第二信号并发送至所述第一计算模块；所述第一计算模块获取携带所述三维坐标和所述监测时间的所述第二信号、建立所述被监测点的水平位移形变监测曲线；所述鉴别模块中预设有滑坡体的双耦合蠕变时效曲线模型，所述双耦合蠕变时效曲线模型包括连续的流变整合时段、稳态蠕变时段以及失稳蠕变时段，所述鉴别模块根据全数计算鉴别所述水平位移形变监测曲线是否拟合所述双耦合蠕变时效曲线模型；当所述水平位移形变监测曲线拟合所述双耦合蠕变时效曲线模型时，所述第二计算模块利用全数拟合点解析计算得到所述待监测边坡的失稳剧滑预测时间；当所述水平位移形变监测曲线由所述流变整合时段进入所述稳态蠕变时段时，所述预警模块生成携带所述失稳剧滑预测时间的预警信号并向外发送所述预警信号；提供第一控制器，所述第一控制器通信连接于所述预警模块，所述第一控制器接收所述预警信号。2.根据权利要求1所述的边坡自动监测预警方法，其特征在于，所述滑坡体的双耦合蠕变时效曲线模型是根据岩土结构稳定性基础理论建立的蠕变时效联立方程组的数学模型，所述双耦合蠕变时效曲线模型表达式为：式(1)和式(2)中，t为监测时间；y为形变量；ξ为材料的粘-弹性滞后系数；A为失稳强度系数；α为失稳时效指数。3.根据权利要求2所述的边坡自动监测预警方法，其特征在于，所述失稳剧滑预测时间的计算式为根据所述双耦合蠕变时效曲线模型表达式依共轭点...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙晓阳，陈新喜，曹浩，颜卫东，李赟，张帅，郭志鑫，吴光辉，祝天一，
申请(专利权)人：中国建筑第八工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31