基于岩土实验平台的实验数据监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于岩土实验平台的实验数据监测系统，该实验数据监测系统主要由多种激励类型的传感器、功能性的数据采集系统和PC机及终端实验数据处理系统组成；所述功能性数据采集系统，其通过电缆与所述传感器相连，还通过电缆与所述PC机及终端实验数据处理系统相连；所述传感器布设在实验体上，其依据岩土实验体的几何形状和物理特性来选择传感器的类型。本发明专利技术可以循环使用，为岩土类实验系统中数据采集提供了具有可靠性、实时性和自动化等优点的解决方案。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种基于岩土实验平台的实验数据监测系统，该实验数据监测系统主要由多种激励类型的传感器、功能性的数据采集系统和PC机及终端实验数据处理系统组成；所述功能性数据采集系统，其通过电缆与所述传感器相连，还通过电缆与所述PC机及终端实验数据处理系统相连；所述传感器布设在实验体上，其依据岩土实验体的几何形状和物理特性来选择传感器的类型。本专利技术可以循环使用，为岩土类实验系统中数据采集提供了具有可靠性、实时性和自动化等优点的解决方案。【专利说明】基于岩土实验平台的实验数据监测系统
本专利技术涉及岩土实验系统工程领域，具体为岩土实验平台的实验数据监测系统领域。
技术介绍
随着计算机科学的飞速发展和岩土工程理论及方法日益完善，计算机科学技术与岩土工程的结合获得广泛的应用，岩土实验也不断朝着信息化方向发展。岩土实验平台主要用于研究岩土的物理、化学以及力学性质和岩体在荷载作用下的应力、应变、位移和倾角等变化规律。在实验过程中，应力、应变、位移和倾角等是动态实时变化的，需要采集大量连续、精确的数据，并及时进行传输、处理和分析，才能把握其本质规律，提高实验的精度和效果O目前，岩土实验平台仍没有摆脱传统的实验平台模式，岩土实验平台对于数据的采集和处理方式比较单一，很少将软件和硬件结合起来，而且不能实时、自动化的采集、可靠的传输和及时的处理数据。岩土实验采集的数据可能因为传输的问题导致数据失真，或者因为数据监测的不及时，不能及时处理分析数据，及时发现总结实验规律。单纯的仪器设备的使用模式远远不能满足当前对岩土实验实时便捷、自动化和高精度监测、记录、分析的要求。因此，将成熟的传感器通信技术、数据采集集成技术、无线传感器网络技术、数据通信技术以及计算机编程技术等软硬件技术结合起来，利用各项技术的优势进行集成创新，建立一套集实验数据采集、传输、存储和处理为一体的监测系统，可以探索解决上述问题的合理方案。
技术实现思路
本专利技术的目的在于设计开发一套基于岩土实验平台的实验数据实时监测系统，该系统可独立作为实验监测系统，也可与既有实验平台兼容使用，能够对大、中、小型岩土实验进行监测，利用COM接口技术来确保实验数据的真实和准确，较大程度的避免实验数据失真情况的出现，结合终端数据处理系统的兼容性，避免对单一编程技术的依赖，扩展非计算机专业工作人员的可参与性，整个系统能够保证岩土实验从数据采集，数据传输到数据处理的完整性和可靠性，切实提高各类岩土实验的数据有效性。本专利技术解决其技术问题采用以下方案:本专利技术提供的基于岩土实验平台的实验数据监测系统，该系统主要由多种激励类型的传感器、功能性的数据采集系统和PC机及终端实验数据处理系统组成；所述功能性数据采集系统，其通过电缆与所述传感器相连，还通过电缆与所述PC机及终端实验数据处理系统相连；所述传感器布设在实验体上，其依据岩土实验体的几何形状和物理特性来选择传感器的类型。所述多种激励类型的传感器，可以包括振弦式应变计、静力水准仪、电容式位移计和固定式倾角计，其中:振弦式应变计装在相似模拟实验岩土体的支柱上，固定式倾角计和静力水准仪分别装在相似模拟实验岩土体的横梁上的左、右端，电容式位移计装在相似模拟实验岩土体的两根支柱之间的底板上。所述振弦式应变计、静力水准仪、电容式位移计和固定式倾角计，它们分别可以采用型号为BGK-4200应变计、ZKGSZ-200型静力水准仪、5810电容式位移计、SSA6030M1-232角度传感器。所述振弦式应变计、静力水准仪、电容式位移计和固定式倾角计，它们分别可以采用实验室常见的包括BX系列电阻应变片、XL-JD系列静力水准仪、KTC通用拉杆系列位移传感器、SSA60系列倾角传感器型号的传感器。所述功能性数据采集系统包括功能性数据采集模块，以及与功能性数据采集模块以电信号相连的信号智能采集模块、无线信号接收模块、COM接口，传感器信号通过电缆传入信号智能采集模块，经过调理后再通过RS-232通信接口传到PC机及终端实验数据处理系统中。所述PC机可以采用联想D305。所述PC机可以采用其他常见的包括清华同方超翔V系列、惠普3335MT-B4K06系列、戴尔OptiPlex系列、联想家悦系列等PC机。所述终端实验数据处理系统可以装在PC机中，该终端实验数据处理系统包括参数设置模块、数据显示模块、查询存储模块、数据分析模块、监测预警模块、输出打印模块、登陆模块和帮助模块。本专利技术提供的上述基于岩土实验平台的实验数据监测系统，其在大、中或小型岩土实验中的应用。本专利技术与现有技术相比具有以下主要有益效果:1、以室内岩土实验体为监测对象，完成监测系统的搭建后，可实现多传感器多参数同时综合监测，包括应力、应变、位移和倾角等，采集模块的大容量接口可以同时接收多个传感器的数据，可以从多角度多维度及时反应实验体的综合变化，方便以对多传感器多参数进行对比分析、相关分析和回归分析等，从而提高实验的效率和实验的可拓展性；2、通过终端系统对实验体的监测，可以在获得数据信息的同时，及时分析数据变化和波动的原因，更加及时了解实验进度和实验过程，实现了 “监测一传输一分析一预警” 一体化实时监测，尤其对大变形实验有较好的指导作用；3、利用COM接口技术来确保实验数据的真实和准确，保证实验数据的传输可靠性，可以满足室内岩土实验对实验数据高精度的要求。同时COM接口技术使用广泛，连线简单，性价比高，现在的PC机一般都配有COM接口，方便监测系统与PC机连接；4、对实验目的和要求进行分析，选择不同种类的传感器和布置方式，可以采用有线和无线传感器结合，将有线的稳定性与无线的可拓展性相结合、取长补短，使得监测系统更加灵活方便，能够对大、中、小型岩土实验进行监测，适应不同种类岩土实验要求，扩大了岩土实验监测与使用范围；5、采集到的数据可以根据需要转换成excel或文本文件的格式，存放在计算机的磁盘中，数据可以复制备份、存取转移，使用方便；6、利用COM接口技术，开发COM组件对象几乎可以使用所有的编程语言，COM组件对象被很好地封装起来，通过COM接口进行访问，使得重用性、开放性和适用性都大幅提闻;7、监测系统具有施工简单、易于掌握、便于拆装，循环使用等特点。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术基于岩土实验平台的实验数据监测系统的整体框架图。图2为本专利技术基于岩土实验平台的实验数据监测系统的总体构成示意图。图3为有线传感器网络信号传输图。图4为无线传感器网络信号传输图。图5为本专利技术终端实验数据处理系统模块图。图中:1.相似模拟实验岩土体的支柱；2.相似模拟实验岩土体的横梁；3.相似模拟实验岩土体的底板；4.振弦式应变计；5.静力水准仪；6.电容式位移计；7.固定式倾角计；8.COM接口 ；9.传感器电缆；10.功能性数据采集系统；11.RS-232通信接口 ；12.PC机及终端实验数据处理系统。【具体实施方式】本专利技术提供的基于岩土实验平台的实验数据监测系统，其涉及到传感器种类与布置方式、实验数据采集系统以及终端处理系统。传感器采用岩土实验常用传感器，数据的采集分为前端采集和后端采集，前端采集和后端采集通过传感器电缆完成数据的交互，采集模块中内置有COM组件，数据采用COM接口传输至功能性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于岩土实验平台的实验数据监测系统，其特征是主要由多种激励类型的传感器、功能性的数据采集系统和PC机及终端实验数据处理系统组成；所述功能性数据采集系统，其通过电缆与所述传感器相连，还通过电缆与所述PC机及终端实验数据处理系统相连；所述传感器布设在实验体上，其依据岩土实验体的几何形状和物理特性来选择传感器的类型。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：任高峰，韦伟，申一修，郭星强，张卅卅，杨海燕，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42