一种用于收敛、沉降监测的阵列式位移计监测方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于收敛、沉降监测的阵列式位移计监测方法及系统，涉及隧道安全监测技术领域，包括监测节点、沉降分析模块以及运维管理模块；监测节点用于监测隧道各个测点区域的变形信息；所述监测中心用于对当前变形信息进行预处理，并将预处理后的变形信息传输至沉降分析模块进行安全性分析，确定各个测点区域是否存在沉降威胁，从而分配对应的工程人员对隧道进行检修加固，维护隧道安全；当接收到沉降检修任务后，所述运维管理模块用于调取对应测点区域的潜在威胁关联数据进行融合分析，智能评估对应测点区域的威胁等级WX，并根据威胁等级WX辅助制定检修消缺策略；有效提高检修效率，消弭隧道沉降隐患；实现资源分配利用最大化。大化。大化。

【技术实现步骤摘要】
一种用于收敛、沉降监测的阵列式位移计监测方法及系统


[0001]本专利技术涉及隧道收敛监测
，具体是一种用于收敛、沉降监测的阵列式位移计监测方法及系统。

技术介绍

[0002]隧道安全监测是工程建设的一项重要工作内容。在隧道施工期及运行期各类安全监测项目中，沉降变形监测是最为重要的控制性监测项目，准确可靠的监测成果对于反馈优化设计施工、分析评价隧道施工及运行期工作性态与安全稳定性、指导隧道运行维护等具有重要意义；现有的技术手段测试隧道收敛主要是使用全站仪或者是激光测距仪；然而使用全站仪是人工检测，不能实现数据的自动采集，失效性差；激光测距仪因为灰尘等外界因素影响精度，为此，我们提出一种用于收敛、沉降监测的阵列式位移计监测方法及系统。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种用于收敛、沉降监测的阵列式位移计监测方法及系统。
[0004]为实现上述目的，根据本专利技术的第一方面的实施例提出一种用于收敛、沉降监测的阵列式位移计监测系统，包括监测节点、监测中心、沉降分析模块、运维管理模块、检修记录模块、数据库、检修评估模块以及云平台；监测节点用于监测大坝各个测点区域的变形信息，并将变形信息发送至监测中心；所述变形信息包括收敛值和沉降值；所述监测中心用于对当前变形信息进行预处理，并将预处理后的变形信息传输至沉降分析模块进行安全性分析，确定各个测点区域是否存在沉降威胁；其中预处理表现为剔除明显错误或无用的数据；当接收到沉降检修任务后，所述运维管理模块用于调取对应测点区域的潜在威胁关联数据进行融合分析，智能评估对应测点区域的威胁等级WX，并根据威胁等级WX辅助制定检修消缺策略；具体分析步骤为：获取对应测点区域的潜在威胁关联数据；所述潜在威胁关联数据包括交通流量、温度以及风力信息；将对应测点区域的交通流量、温度以及风力信息依次标记为W1、W2以及W3；利用公式QZ=(W1
×
b1)+|W2
‑
U0|
×
b2+W3
×
b3计算得到潜在关联因子QZ，其中b1、b2、b3均为系数因子，U0为预设温度阈值；自动从云平台中调所述测点区域的检修系数GL，利用公式WX=QZ
×
b4+GL
×
b5计算得到该测点区域的威胁等级WX，其中b4、b5为系数因子；根据威胁等级WX制定相应检修消缺策略，具体为：数据库存储有威胁等级范围与检修消缺策略的映射关系表。
[0005]进一步地，监测节点的具体分布步骤为：所述监测节点为带有阵列式位移计的ZigBee无线传感网络节点；将阵列式位移计沿标示好的安装线路，测量好尺寸，先固定顶拱位置，再分别向左右侧沿岩壁顺序依次安装完成，采用带膨胀螺丝的抱箍固定在围岩表面，安装两个抱箍固定，固定点选择在每节两端，E点为拱顶位置。
[0006]进一步地，其中，B，C，D，F，G，H为测点位置，隧道的收敛值就是B点到H点的距离值，C点到G点的距离值，D点到F点的距离值；拱顶沉降是E点到DF直线的高度值，E点到BH直线的高度值，E点到CG直线的高度值；E，B，C，D，F，G，H为三维坐标值，根据坐标值求出收敛值和沉降值。
[0007]进一步地，所述监测节点的具体监测步骤为：通过加速度计测量重力加速度在不同的轴向上的数据，从而反应出对应轴与重力方向的角度；通过角度变化从而计算对应每节长度的位移量；每一段放置有一个加速度传感器，测得对应的节点加速度值；则可计算出对应轴与重力方向夹角为θ；根据计算原理，则单节计算公式为：d=L
×
Sinθ
i
累加每节位移量，则某时刻从端点至第i节累加变形为：；式中：d表示为三维轴线中（X、Y、Z）单节相对基准线的变形值；L为单节长度；θ为单节对应轴与重力方向夹角；Di为某时刻从端点至第i节的累加位移。
[0008]进一步地，所述沉降分析模块的具体分析步骤为：获取某个测点区域监测到的变形信息，将对应的收敛值和沉降值依次标记为XLn和XKn；若XLn≥预设收敛阈值或XKn≥预设沉降阈值，则判定存在沉降威胁，生成预警信号；若不存在XLn≥预设收敛阈值或XKn≥预设沉降阈值，则利用公式BXn=XLn
×
g1+XKn
×
g2计算得到变形系数BXn，其中g1、g2为预设系数；取BXn及BXn前X1组变形系数的值，得到区间变形信息组；其中X1为预设值；按照标准差计算公式计算得到区间变形信息组的标准差
µ
；若
µ
≥预设标准差阈值，则按照偏离值计算公式得到对应测点区域的沉降偏离值PL；其中，沉降偏离值计算公式为：；其中A1、A2为预设补偿系数；将沉降偏离值PL与预设偏离阈值相比较，若PL大于预设偏离阈值，则判定存在沉降威胁，生成预警信号。
[0009]进一步地，所述沉降分析模块用于将预警信号上传至监测中心，所述监测中心接收到预警信号后控制报警模块发出警报，并获取对应的测点区域位置生成沉降检修任务上传至运维管理模块。
[0010]进一步地，所述检修记录模块用于记录大坝各个测点区域的历史沉降检修信息并存储至数据库；所述历史沉降检修信息包括检修开始时刻、检修结束时刻、检修等级以及对应的检修区域；所述检修等级由工程人员根据检修加固过程中投入的人力物力资源进行评估。
[0011]进一步地，所述检修评估模块用于根据数据库存储的历史沉降检修信息进行检修系数GL评估，具体评估过程如下：在预设时间内，采集同一测点区域的历史沉降检修信息；
统计对应测点区域的检修加固次数为G1；将每次检修的检修时长标记为T1，将对应的检修等级标记为D1，利用公式GX=T1
×
d1+D1
×
d2计算得到检修值GX，其中d1、d2均为系数因子；将检修值GX与预设检修阈值相比较，统计GX大于预设检修阈值的次数为P1；当GX大于预设检修阈值时，获取GX与预设检修阈值的差值并进行求和得到超检总值GZ；利用公式CJ=P1
×
a3+GZ
×
a4计算得到超检系数CJ，其中a3、a4均为比例因子；将最近一次检修结束时刻与系统当前时间进行时间差计算得到缓冲时长HT，利用公式GL=(G1
×
d3+CJ
×
d4)
×
HT计算得到对应测点区域的检修系数GL，其中d3、d4为系数因子；所述检修评估模块用于将各个测点区域的检修系数GL打上时间戳并存储至云平台。
[0012]进一步地，一种用于收敛、沉降监测的阵列式位移计监测方法，包括如下步骤：步骤一：将阵列式位移计沿标示好的安装线路，测量好尺寸，先固定顶拱位置，再分别向左右侧沿岩壁顺序依次安装完成；E点为拱顶位置；步骤二：通过监测节点监测隧道各个测点区域的变形信息，所述变形信息包括收敛值和沉降值；具体为：B，C，D，F，G，H为测点位置，隧道的收敛值就是B点到H点的距离值，C点到G点的距离值本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于收敛、沉降监测的阵列式位移计监测系统，其特征在于，包括监测节点、监测中心、沉降分析模块、运维管理模块、检修记录模块、数据库、检修评估模块以及云平台；监测节点用于监测大坝各个测点区域的变形信息，并将变形信息发送至监测中心；所述变形信息包括收敛值和沉降值；所述监测中心用于对当前变形信息进行预处理，并将预处理后的变形信息传输至沉降分析模块进行安全性分析，确定各个测点区域是否存在沉降威胁；其中预处理表现为剔除明显错误或无用的数据；当接收到沉降检修任务后，所述运维管理模块用于调取对应测点区域的潜在威胁关联数据进行融合分析，智能评估对应测点区域的威胁等级WX，并根据威胁等级WX辅助制定检修消缺策略；具体分析步骤为：获取对应测点区域的潜在威胁关联数据；所述潜在威胁关联数据包括交通流量、温度以及风力信息；将对应测点区域的交通流量、温度以及风力信息依次标记为W1、W2以及W3；利用公式QZ=(W1
×
b1)+|W2
‑
U0|
×
b2+W3
×
b3计算得到潜在关联因子QZ，其中b1、b2、b3均为系数因子，U0为预设温度阈值；自动从云平台中调所述测点区域的检修系数GL，利用公式WX=QZ
×
b4+GL
×
b5计算得到该测点区域的威胁等级WX，其中b4、b5为系数因子；根据威胁等级WX制定相应检修消缺策略，具体为：数据库存储有威胁等级范围与检修消缺策略的映射关系表。2.根据权利要求1所述的一种用于收敛、沉降监测的阵列式位移计监测系统，其特征在于，监测节点的具体分布步骤为：所述监测节点为带有阵列式位移计的ZigBee无线传感网络节点；将阵列式位移计沿标示好的安装线路，测量好尺寸，先固定顶拱位置，再分别向左右侧沿岩壁顺序依次安装完成，采用带膨胀螺丝的抱箍固定在围岩表面，安装两个抱箍固定，固定点选择在每节两端，E点为拱顶位置。3.根据权利要求2所述的一种用于收敛、沉降监测的阵列式位移计监测系统，其特征在于，其中，B，C，D，F，G，H为测点位置，隧道的收敛值就是B点到H点的距离值，C点到G点的距离值，D点到F点的距离值；拱顶沉降是E点到DF直线的高度值，E点到BH直线的高度值，E点到CG直线的高度值；E，B，C，D，F，G，H为三维坐标值，根据坐标值求出收敛值和沉降值。4.根据权利要求3所述的一种用于收敛、沉降监测的阵列式位移计监测系统，其特征在于，所述监测节点的具体监测步骤为：通过加速度计测量重力加速度在不同的轴向上的数据，从而反应出对应轴与重力方向的角度；通过角度变化从而计算对应每节长度的位移量；每一段放置有一个加速度传感器，测得对应的节点加速度值；则可计算出对应轴与重力方向夹角为θ；根据计算原理，则单节计算公式为：d=L
×
Sinθ
i
累加每节位移量，则某时刻从端点至第i节累加变形为：；式中：d表示为三维轴线中（X、Y、Z）单节相对基准线的变形值；L为单节长度；θ为单节对应轴与重力方向夹角；Di为某时刻从端点至第i节的累加位移。
5.根据权利要求3所述的一种用于收敛、沉降监测的阵列式位移计监测系统，其特征在于，所述沉降分析模块的具体分析步骤为：获取某个测点区域监测到的变形信息，将对应的收敛值和沉降值依次标记为XLn和XKn；若XLn≥预设收敛阈值或XKn≥预设沉降阈值，则判定存在沉降威胁，生成预警信号；若不存在XLn≥预设收敛阈值或XKn≥预设沉降阈值，则利用公式BXn=XLn
×
g1+XKn
×
g2计算得到变形系数BXn，其中g1、g2为预设系数；取BXn及BXn前X1组变形系数的值，得到区间变形...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭棋武，雷彬，崔勇，李久根，罗治，
申请(专利权)人：中大智能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：