一种用于高速公路边坡结构物健康监测系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种用于高速公路边坡结构物健康监测系统，包括：一体式结构物健康监测仪、中转基站和监控端，其中，一体式结构物健康监测仪包括CPU主控模块、加速度传感器、拉线式位移传感器、定位模块和信号传输模组；CPU主控模块包含低功耗处理器和供电模块，低功耗处理器通过SPI接口实时采集加速度传感器的三轴加速度采样值并且通过加速度值计算待监测物体当前的角度值，并且通过ADC采样拉线式位移传感器的电流以计算拉线位移长度，供电模块对低功耗处理器供电；中转基站与一体式结构物健康监测仪通过信号传输模组连接。本实用新型专利技术可以提升高速公路边坡结构健康及周边环境风险等监测预警。险等监测预警。险等监测预警。

【技术实现步骤摘要】
一种用于高速公路边坡结构物健康监测系统


[0001]本技术涉及地质监测
，具体涉及一种用于高速公路边坡结构物健康监测系统。

技术介绍

[0002]重庆高速公路地处山区，地势险要，山多江多，且易突发地质灾害，这对高速公路的安全稳定运行造成较大影响。在道路常年的维护工作中，对高陡边坡、穿山隧道、互通式立交等结构安全，判断条件依靠人工巡查，缺乏及时性。如遇强降雨及超重车辆过多时，对诱发的边坡崩塌、危岩崩落、隧道垮塌、桥跨变形等的一系列问题，缺乏自动化设备监测。因此，对于复杂的高速公路进行安全监测和稳定性分析，是十分重要且不可缺少的手段，对保障边坡施工、路网养护、运营安全具有重要的现实意义。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本技术的目的是提供一种用于高速公路边坡结构物健康监测系统。该系统集成多种传感器安装在监测物体上，可以提供加速度、倾角、位移、裂缝等多组数据，并且智能切换当前最优网络传输监测数据到服务器平台，高速公路监控中心可以通过监控软件查看每个监测装置的多组传感器数据。当被监测物体产生振动、倾角、位移、裂缝等变化时，该一体式结构物健康监测仪立即智能切换当前最优网络把监测数据回传给监控中心，监控中心通过实时上传的多组监测数据融合大数据可以预测地质灾害的趋势、等级等。
[0004]本技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0005]本技术提供了一种用于高速公路边坡结构物健康监测系统，包括：
[0006]一体式结构物健康监测仪、中转基站和监控端，其中，所述一体式结构物健康监测仪、中转基站和监控端依次连接，所述一体式结构物健康监测仪包括CPU主控模块、加速度传感器、拉线式位移传感器、定位模块和信号传输模组；所述CPU主控模块包含低功耗处理器和供电模块，所述低功耗处理器通过SPI接口实时采集所述加速度传感器的三轴加速度采样值并且通过加速度值计算待监测物体当前的角度值，并且通过ADC采样所述拉线式位移传感器的电流以计算拉线位移长度，所述供电模块对所述低功耗处理器供电；所述中转基站与所述一体式结构物健康监测仪通过所述信号传输模组连接。
[0007]进一步地，所述定位模块为GPS定位模块或北斗定位模块。
[0008]进一步地，所述监控端包括高速公路专网服务器、监控中心以及移动设备，其中，所述高速公路专网服务器与所述中转基站连接，所述监控中心和所述移动设备与所述高速公路专网服务器连接。
[0009]进一步地，所述信号传输模组包括BLE通讯模块、NBIOT网络模块、CAT1网络模块和LoRA网络模块。
[0010]进一步地，所述中转基站包括中转公网基站和高速公路专网基站，所述中转公网
基站包括NBIOT公网基站和CAT1公网基站；所述NBIOT网络模块连接所述NBIOT公网基站；所述CAT1网络模块连接所述CAT1公网基站；所述LoRA网络模块通过LoRA中继和LoRA网关连接所述CAT1公网基站；所述BLE网络模块通过所述移动设备连接所述中转公网基站。
[0011]进一步地，所述一体式结构物健康监测仪还包括存储模块，所述存储模块为存储卡；所述存储模块，用于对数据进行存储。
[0012]进一步地，所述一体式结构物健康监测仪还包括裂缝传感器、方向传感器和倾角传感器；所述裂缝传感器、方向传感器和倾角传感器均连接所述CPU主控模块。
[0013]本技术的有益效果是：
[0014]1、本技术提供了一种用于高速公路边坡结构物健康监测系统，其上集成多种传感器安装在监测物体上，可以提供加速度、倾角、位移、裂缝、方向等多组数据，能够对待监测物体提供更加全面的监测，监控中心可以通过监控软件查看每个监测装置的多组传感器数据；
[0015]2、本技术采用超低功耗CPU主控模块且内部自带供电模块，使用电池即可供电，不需要外接电源，从而简化了设备安装，便于大规模使用；
[0016]3、本技术可实现多种方式的网络传输，从而可以智能切换到当前最优网络传输方式将监测数据到服务器平台，能够实现对待监测物体的实时监控。当因为极端天气影响或者雨水浸泡导致的边坡或挡墙产生振动、倾角、位移、裂缝等变化时，该一体式结构物健康监测仪立即智能切换当前最优网络把监测数据回传给监控中心，监控中心通过实时上传的多组监测数据融合大数据可以预测高速公路边坡、挡墙的病害趋势以及等级，从而及时有效地作出应对策略。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或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申请的一些实施例，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。
[0018]图1是根据本申请的一个实施例所示的用于高速公路边坡结构物健康监测的仪器网络拓扑图；
[0019]图2是根据本申请的一个实施例所示的一种用于高速公路边坡结构物健康监测的仪器示意图；
[0020]图3是根据本申请的一个实施例所示的一种用于高速公路边坡结构物健康监测的仪器的中转公网基站模块示意图。
具体实施方式
[0021]以下将参照附图，对本技术的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本技术，而不是为了限制本技术的保护范围。
[0022]如图1
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3所示，本技术提供了一种用于高速公路边坡结构物健康监测系统(以下简称“监测系统”)，包括：一体式结构物健康监测仪、中转基站和监控端，三者可实现通讯连接。
[0023]在一些实施例中，一体式结构物健康监测仪(以下简称“监测仪”)包括CPU主控模块、加速度传感器、拉线式位移传感器、定位模块和信号传输模组。
[0024]CPU主控模块包含低功耗处理器以及供电模块。CPU主控模块可以与加速度传感器和拉线式位移传感器连接。在一些实施例中，加速度传感器可以获取待监测物体(例如，高速公路边坡结构物)的三轴加速度，低功耗处理器可以通过SPI接口实时采集加速度传感器的三轴加速度采样值并且通过加速度值计算当前待监测物体的角度值。在一些实施例中，拉线式位移传感器可以用于确定待监测物体发生的位移，低功耗处理器可以通过ADC采样拉线式位移传感器的电流以计算拉线位移长度。
[0025]在一些实施例中，监测仪还可以包括裂缝传感器、方向传感器和倾角传感器。所述裂缝传感器、方向传感器和倾角传感器均连接CPU主控模块。
[0026]供电模块可以为CPU主控模块提供电能。供电模块可以为电池(包含可充电电池或不可充电电池)。供电模块可以对低功耗处理器进行供电。供电方式可以为一次性供电或混合供电。CPU主控模块采用超低功耗设计，其只有在数据处理时耗电，在其他状态(例如，数据采集或待机)均不耗电。由于其超低功耗设计，在满电量状态，供电模块可以持续为CPU主动模块提供若干年(例如3
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5年)的供电。这样，由于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于高速公路边坡结构物健康监测系统，其特征在于，包括：一体式结构物健康监测仪、中转基站和监控端，其中，所述一体式结构物健康监测仪、中转基站和监控端依次连接，所述一体式结构物健康监测仪包括CPU主控模块、加速度传感器、拉线式位移传感器、定位模块和信号传输模组；所述CPU主控模块包含低功耗处理器和供电模块，所述低功耗处理器通过SPI接口实时采集所述加速度传感器的三轴加速度采样值并且通过加速度值计算待监测物体当前的角度值，并且通过ADC采样所述拉线式位移传感器的电流以计算拉线位移长度，所述供电模块对所述低功耗处理器供电；所述中转基站与所述一体式结构物健康监测仪通过所述信号传输模组连接。2.根据权利要求1所述的一种用于高速公路边坡结构物健康监测系统，其特征在于，所述定位模块为GPS定位模块或北斗定位模块。3.根据权利要求1所述的一种用于高速公路边坡结构物健康监测系统，其特征在于，所述监控端包括高速公路专网服务器、监控中心以及移动设备，其中，所述高速公路专网服务器与所述中转基站连接，所述监控中心和所述移动设备与所述高速公路专网服务器连接。4.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐毅，吴霄，王世森，代振，王璟婷，李扬扬，杨晓玲，杨洁，高铭仪，孟驰力，
申请(专利权)人：重庆首讯科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：