大面积软土地基及水工构筑物自动监测系统技术方案

一种大面积软土地基及水工构筑物自动监测系统，由远程测控终端、无线手持测控终端、无人飞行器测控终端、远程无线网桥、土体表层沉降自动电测子系统、土体内部分层沉降自动电测子系统、土体深层水平位移自动电测子系统、孔隙水压力自动电测子系统、地下水位自动电测子系统、其它用于测量土体及结构性质的自动电测子系统组成的无线通信网络组成，此自动监测系统有五种不同的远程测控方法用以采集现场各自动电测子系统的测量结果。使此自动监测系统替代原有的人工观测方式，可大量降低人力成本消耗，保障观测人员人身安全，确保不受恶劣天气影响及时取得检测数据，保证工程质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于土木工程质量监测系统，特别涉及一种大面积软土地基及水工构筑物自动监测系统。
技术介绍
我国经济和社会飞速发展，各地兴建了很多港口、高速公路以及物流堆场，这些工程建设的规模越来越大，质量要求也逐步提高。目前，真空预压法及真空-堆载联合预压法作为一种常见的软土地基处理方法，广泛应用于港口、高速公路以及物流堆场(特别是在沿江、沿海地区)等工程中。在真空预压施工过程中，需要在现场进行以下项目的监测：土体表层沉降、土体内部分层沉降、土体深层水平位移、孔隙水压力、地下水位，以了解深层土体的加固效果和加固影响深度、地基各层土体的侧向变形发展情况、软基土体强度增长状况等，从而确保工程质量。目前工程监测技术中：土体表层沉降监测一般采用沉降板结合水准仪进行人工观测，土体内部分层沉降监测一般在各土层内埋设沉降磁环并手动使用磁感应测量设备结合水准仪进行人工观测，土体深层水平位移检测通常将测斜导管预埋在土体中，观测时把滑动式测斜仪放入测斜导管进行人工测读，孔隙水压力监测一般在各土层内埋设孔隙水压力传感器，现场人工测量时采用频率测定仪，地下水位监测一般人工将水位计放入预埋的水位管中进行测读。这些监测项目的测量方式有一个共同特点，即：需要现场人工进行测量。这种方式需全程人工操作、读数、记录测值。因此效率低、容易产生观测错误、测量精度低、数据需人工记录归档。且在冬季或大风等恶劣天气情况中，人工测量极其不便，以致影响测量进度，不能及时确保工程质量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种大面积软土地基及水工构筑物自动监测系统，用于长期自动监测软土地基及水工构筑物的土体表层沉降、土体内部分层沉降、土体深层水平位移、孔隙水压力、地下水位及其它土体及结构性质相关数据和影像，远程控制现场仪器进行实时监测或定时监测，远程采集监测数据并储存数据及生成数据报表，通过无人飞行器测控终端自巡航飞行采集监测数据并储存数据。本专利技术的技术方案是：一种大面积软土地基及水工构筑物自动监测系统，其特征在于：由远程测控终端、无线手持测控终端、无人飞行器测控终端、远程无线网桥、土体表层沉降自动电测子系统、土体内部分层沉降自动电测子系统(此系统已经申请专利，专利申请号201210339784.1)、土体深层水平位移自动电测子系统、孔隙水压力自动电测子系统、地下水位自动电测子系统、其它用于测量土体及结构性质的自动电测子系统组成。所述每个土体表层沉降自动电测子系统、土体内部分层沉降自动电测子系统、土体深层水平位移自动电测子系统、孔隙水压力自动电测子系统、地下水位自动电测子系统、其它用于测量土体及结构性质的自动电测子系统分布在大地或水下被测点；所述每个土体表层沉降自动电测子系统、土体内部分层沉降自动电测子系统、土体深层水平位移自动电测子系统、孔隙水压力自动电测子系统、地下水位自动电测子系统、其它用于测量土体及结构性质的自动电测子系统上具有无线传输装置；所述每个土体表层沉降自动电测子系统、土体内部分层沉降自动电测子系统、土体深层水平位移自动电测子系统、孔隙水压力自动电测子系统、地下水位自动电测子系统、其它用于测量土体及结构性质的自动电测子系统上的无线传输装置与远程测控终端、无线手持测控终端、无人飞行器测控终端、远程无线网桥形成通信网络。所述土体表层沉降自动电测子系统，是由装在土体表层的基准点观测桩上的自动跟踪式全站仪和设置在土体表层的两个已知坐标控制点a和已知坐标控制点b上的360度全向棱镜和设置在土体表层的多个待测点观测墩上的360度全向棱镜组成，基准点观测桩上的自动跟踪式全站仪与两个已知坐标控制点上的360度全向棱镜和待测点观测墩上的360度全向棱镜形成光学观测系统；每个基准点观测桩上的自动跟踪式全站仪通过信号线缆连接带有无线通讯装置的土体表层沉降自动电测盒；土体表层沉降自动电测盒可控制自动跟踪式全站仪测量各观测墩上360度全向棱镜的高程并采集所连接的全站仪发来的测量信号，将此采集的信号处理运算出所需测量结果，并将此测量结果经无线电发送至测控终端；所述土体深层水平位移自动电测子系统由装在土体内部纵向测斜管内的多个固定测斜仪传感器和地表上的通过信号电缆与多个固定测斜仪传感器相连接并带有无线通讯装置的土体深层水平位移自动电测盒组成；土体深层水平位移自动电测盒可控制各固定测斜仪传感器进行测量并采集所连接的固定测斜仪传感器发来的测量信号，将此采集的信号处理运算出所需测量结果，并将此测量结果经无线电发送至测控终端；所述孔隙水压力自动电测子系统由埋设在土体内部多个土层的多个孔隙水压力传感器和地表上的通过信号电缆与多个孔隙水压力传感器相连接并带有无线通讯装置的孔隙水压力自动电测盒组成；孔隙水压力自动电测盒可控制各孔隙水压力传感器进行测量并采集所连接的孔隙水压力传感器发来的测量信号，将此采集的信号处理运算出所需测量结果，并将此测量结果经无线电发送至测控终端；所述地下水位自动电测子系统由装在被测土体表层下面的纵向液位管和装在被测土体表层的液位管上端的超声波液位仪组成，超声波液位仪由信号电缆连接带有无线通讯装置的地下水位自动电测盒。超声波液位仪可自动测量地下水位，地下水位自动电测盒可控制超声波液位仪进行测量并采集所连接的超声波液位仪发来的测量信号，将此采集的信号处理运算出所需测量结果，并将此测量结果经无线电发送至测控终端；以上所述各自动电测子系统以及其它用于测量土体及结构性质的自动电测子系统均含有：用于测量土体及结构性质的传感器、可控制此传感器进行测量及采集测量信号并处理生成测量结果的电测模块、含有固定ID地址可无线连接国际互联网的无线数据传输模块、含有固定ID地址可接收测控终端发来的控制指令并将电测模块所生成测量结果发送至远程测控终端的无线数据传输模块。所述测控终端可实现五种远程测控方法。远程测控方法一为：无线手持测控终端可通过无线电远距离向现场任一含有固定ID地址的自动电测子系统发出控制指令，该自动电测子系统将自身ID地址信息和所测得的数据通过无线电回传给远程无线手持测控终端。远程测控方法二为：无线手持测控终端及远程测控终端均可通过国际互联网(即internet)向现场任一含有固定ID地址并已无线连接国际互联网的自动电测子系统发出控制指令，该自动电测子系统将自身ID地址信息和所测得的数据通过无线连接国际互联网(internet)回传给无线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大面积软土地基及水工构筑物自动监测系统，其特征在于：由远程测控终端、无线手持测控终端、无人飞行器测控终端、远程无线网桥、土体表层沉降自动电测子系统、土体内部分层沉降自动电测子系统、土体深层水平位移自动电测子系统、孔隙水压力自动电测子系统、地下水位自动电测子系统、其它用于测量土体及结构性质的自动电测子系统组成；所述每个土体表层沉降自动电测子系统、土体内部分层沉降自动电测子系统、土体深层水平位移自动电测子系统、孔隙水压力自动电测子系统、地下水位自动电测子系统、其它用于测量土体及结构性质的自动电测子系统分布在大地或水下被测点；所述每个土体表层沉降自动电测子系统、土体内部分层沉降自动电测子系统、土体深层水平位移自动电测子系统、孔隙水压力自动电测子系统、地下水位自动电测子系统、其它用于测量土体及结构性质的自动电测子系统上具有无线传输装置；所述每个土体表层沉降自动电测子系统、土体内部分层沉降自动电测子系统、土体深层水平位移自动电测子系统、孔隙水压力自动电测子系统、地下水位自动电测子系统、其它用于测量土体及结构性质的自动电测子系统上的无线传输装置与远程测控终端、无线手持测控终端、无人飞行器测控终端、远程无线网桥形成通信网络。...

【技术特征摘要】
1.一种大面积软土地基及水工构筑物自动监测系统，其特征在于：由远
程测控终端、无线手持测控终端、无人飞行器测控终端、远程无线网桥、
土体表层沉降自动电测子系统、土体内部分层沉降自动电测子系统、土体
深层水平位移自动电测子系统、孔隙水压力自动电测子系统、地下水位自
动电测子系统、其它用于测量土体及结构性质的自动电测子系统组成；所
述每个土体表层沉降自动电测子系统、土体内部分层沉降自动电测子系
统、土体深层水平位移自动电测子系统、孔隙水压力自动电测子系统、地
下水位自动电测子系统、其它用于测量土体及结构性质的自动电测子系统
分布在大地或水下被测点；所述每个土体表层沉降自动电测子系统、土体
内部分层沉降自动电测子系统、土体深层水平位移自动电测子系统、孔隙
水压力自动电测子系统、地下水位自动电测子系统、其它用于测量土体及
结构性质的自动电测子系统上具有无线传输装置；所述每个土体表层沉降
自动电测子系统、土体内部分层沉降自动电测子系统、土体深层水平位移
自动电测子系统、孔隙水压力自动电测子系统、地下水位自动电测子系统、
其它用于测量土体及结构性质的自动电测子系统上的无线传输装置与远
程测控终端、无线手持测控终端、无人飞行器测控终端、远程无线网桥形
成通信网络。
2.根据权利要求1所述的大面积软土地基及水工构筑物自动监测系统，
其特征在于：所述土体表层沉降自动电测子系统，是由装在土体表层的
基准点观测桩上的自动跟踪式全站仪和设置在土体表层的两个已知坐标
控制点a和已知坐标控制点b上的360度全向棱镜和设置在土体表层的多
个待测点观测墩上的360度全向棱镜组成，基准点观测桩上的自动跟踪式
全站仪与两个已知坐标控制点上的360度全向棱镜和待测点观测墩上的
360度全向棱镜形成光学观测系统；每个基准点观测桩上的自动跟踪式全
站仪通过信号线缆连接带有无线通讯装置的土体表层沉降自动电测盒；土
体表层沉降自动电测盒可控制自动跟踪式全站仪测量各观测墩上360度
全向棱镜的高程并采集所连接的全站仪发来的测量信号，将此采集的信号
处理运算出所需测量结果，并将此测量结果经无线电发送至测控终端；
所述土体深层水平位移自动电测子系统由装在土体内部纵向测斜管

\t内的多个固定测斜仪传感器和地表上的通过信号电缆与多个固定测斜仪
传感器相连接并带有无线通讯装置的土体深层水平位移自动电测盒组成；
土体深层水平位移自动电测盒可控制各固定测斜仪传感器进行测量并采
集所连接的固定测斜仪传感器发来的测量信号，将此采集的信号处理运算
出所需测量结果，并将此测量结果经无线电发送至测控终端；
所述孔隙水压力自动电测子系统由埋设在土体内部多个土层的多个
孔隙水压力传感器和地表上的通过信号电缆与多个孔隙水压力传感器相
连接并带有无线通讯装置的孔隙水压力自动电测盒组成；孔隙水压力自动
电测盒可控制各孔隙水压力传感器进行测量并采集所连接的孔隙水压力
传感器发来的测量信号，将此采集的信号处理运算出所需测量结果，并将
此测量结果经无线电发送至测控终端；
所述地下水位自动电测子系统由装在被测土体表层下面的纵向液位
管和装在被测土体表层的液位管上端的超声波液位仪组成，超声波液位仪
由信号电缆连接带有无线通讯装置的地下水位自动电测盒。超声波液位仪
可自动...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨京方，黄泰，喻志发，李树奇，刘爱民，
申请(专利权)人：中交天津港湾工程研究院有限公司，中交第一航务工程局有限公司，天津港湾工程质量检测中心有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12