抗滑桩状态监测系统及方法与流程

本发明涉及地质灾害防治技术领域，具体而言，涉及一种抗滑桩状态监测系统及方法。

背景技术：

在工程的建设和运行过程中，滑坡灾害对工程的安全造成重大的威胁。在这些数量众多的工程滑坡中，相当一部分采用抗滑桩进行治理。由于滑坡发育区域地质条件的复杂性和设计参数的经验性，抗滑桩治理失效的工程事故时有发生。因此，有必要在抗滑桩施工完成后，对其治理效果进行长期监测，根据监测结果对抗滑桩的抗滑效果进行评价。目前，抗滑桩的监测大多需要人工到现场手动采集相关数据，例如利用手动测斜仪完成抗滑桩的深部位移监测，不能实现对抗滑桩状态信息的实时监测，且人为因素可能导致监测结果的误差较大。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种抗滑桩状态监测系统及方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供了一种抗滑桩状态监测系统，所述抗滑桩状态监测系统包括：监测装置、无线通信模块、电源以及数据服务器；所述监测装置设置于抗滑桩，所述电源以及所述无线通信模块设置于所述抗滑桩的顶部；所述监测装置与所述无线通信模块连接，所述监测装置以及所述无线通信模块分别与所述电源连接，所述无线通信模块与所述数据服务器通信连接；所述监测装置采集所述抗滑桩的工作状态信息传输至所述无线通信模块，所述无线通信模块将所述工作状态信息发送至所述数据服务器。

作为一种可选的实施方式，上述抗滑桩状态监测系统中，所述监测装置包括多个传感器组、多个连接杆以及控制器，所述多个传感器组中的传感器组与所述多个连接杆的连接杆交替排布，所述多个传感器组分别与所述控制器连接，所述控制器与所述无线通信模块连接。

作为一种可选的实施方式，上述抗滑桩状态监测系统中，所述传感器组包括测斜传感器、应力传感器以及模数转换器，所述测斜传感器以及所述应力传感器分别与所述模数转换器连接，所述模数转换器与所述控制器连接。

作为一种可选的实施方式，上述抗滑桩状态监测系统中，所述传感器组还包括应变传感器、温度传感器以及湿度传感器，所述应变传感器、所述温度传感器以及所述湿度传感器分别与所述模数转换器连接。

作为一种可选的实施方式，上述抗滑桩状态监测系统中，所述多个传感器组以及所述多个连接杆排布为一线性结构，所述线性结构与所述抗滑桩对应。

作为一种可选的实施方式，上述抗滑桩状态监测系统中，所述连接杆为空心结构，所述空心结构用于传输线缆通过，所述传输线缆依次连接所述多个传感器组并与所述无线通信模块连接。

作为一种可选的实施方式，上述抗滑桩状态监测系统中，所述监测装置固定设置于所述抗滑桩的钢筋笼的内侧，所述监测装置与所述抗滑桩之间的间隙由混凝土填充，所述监测装置与所述无线通信模块之间连接的连接线从所述混凝土中引出。

作为一种可选的实施方式，上述抗滑桩状态监测系统中，所述电源包括单晶硅太阳能板、铅蓄电池以及电源控制器。

作为一种可选的实施方式，上述抗滑桩状态监测系统中，所述抗滑桩状态监测系统还包括防雨机构，所述防雨机构设置于所述抗滑桩的顶部，用于对所述电源以及所述无线通信模块进行防水

第二方面，本发明实施例提供了一种抗滑桩状态监测方法，应用于上述第一方面提供的抗滑桩状态监测系统，所述方法包括：所述数据服务器发送采集指令至所述监测装置；所述监测装置响应所述采集指令，采集抗滑桩的工作状态信息，且将所述抗滑桩的工作状态信息发送至所述服务器；所述服务器接收所述工作状态信息，基于所述工作状态信息输出分析处理结果，并将所述工作状态信息进行存储。

本发明实现的有益效果：本发明实施例提供的抗滑桩状态监测系统及方法，该抗滑桩状态监测系统包括监测装置、无线通信模块、电源以及数据服务器；监测装置设置于抗滑桩，电源以及无线通信模块设置于抗滑桩的顶部；监测装置与无线通信模块连接，监测装置以及无线通信模块分别与电源连接，无线通信模块与数据服务器通信连接；监测装置采集抗滑桩的工作状态信息传输至无线通信模块，无线通信模块将工作状态信息发送至数据服务器。从而，该抗滑桩状态监测系统及方法可以实现对抗滑桩的状态信息的多维度实时监测，解决现有技术中监测工作由于人为因素，导致监测结果的误差较大的问题。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。

图1示出了本发明实施例提供的抗滑桩状态监测系统的结构框图；

图2示出了本发明实施例提供的抗滑桩状态监测系统中监测装置的结构框图；

图3示出了本发明实施例提供的抗滑桩状态监测系统中监测装置与无线通信模块的连接框图；

图4示出了本发明实施例提供的抗滑桩状态监测方法的流程图。

图标：100-抗滑桩状态监测系统；110-监测装置；120-无线通信模块；130-电源；140-数据服务器；150-传感器组；160-连接杆；170-控制器。

具体实施方式

现有技术中的对于抗滑桩状态的监测，不能实现对抗滑桩状态信息的实时监测，导致监测结果的误差较大。

鉴于上述情况，发明人经过长期的研究和大量的实践，提供了一种抗滑桩状态监测系统及方法以改善现有问题。

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

第一实施例

本发明第一实施例提供了一种抗滑桩状态监测系统110，请参见图1，该抗滑桩状态监测系统110包括：监测装置110、无线通信模块120、电压130以及数据服务器140；监测装置110设置于抗滑桩，电压130以及无线通信模块120设置于抗滑桩的顶部；监测装置110与无线通信模块120连接，监测装置110以及无线通信模块120分别与电压130连接，无线通信模块120与数据服务器140通信连接；监测装置110采集抗滑桩的工作状态信息传输至无线通信模块120，无线通信模块120将工作状态信息发送至数据服务器140。

可以理解的是，监测装置110在采集到抗滑桩的工作状态信息后，可以将抗滑桩的工作状态信息发送至数据服务器140，以使数据服务器140可以在获得抗滑桩的工作状态信息后，对抗滑桩的工作状态信息进行处理，输出处理结果，便于工作人员获知抗滑桩的工作状态。电压130用于对监测装置110以及无线通信模块120供电。

在本发明实施例中，请参见图2，监测装置110可以包括多个传感器组150、多个连接杆160以及控制器170。其中，多个传感器组150中的传感器组150与多个连接杆160的连接杆160交替排布。请参见图3，多个传感器组150分别与控制器170连接，控制器170与无线通信模块120连接。

可以理解的是，多个传感器组150可以均匀分布于抗滑桩，从而可以对同一抗滑桩的多个位置处的状态进行监测。可以实现解决传感器组150的数量少且离散，不能有效对抗滑桩的状态进行监测的问题。

在本发明实施例中，传感器组150包括测斜传感器、应力传感器以及模数转换器。其中，测斜传感器以及应力传感器分别与模数转换器连接，模数转换器与控制器170连接。

可以理解的是，上述抗滑桩的工作状态信息可以包括抗滑桩的角度信息以及抗滑桩所受应力信息。测斜传感器用于监测抗滑桩的角度信息，从而可以实现对于抗滑桩的角度信息的获取。应力传感器可以监测抗滑桩的所受的应力信息。由于测斜传感器以及应力传感器输出的信号为模拟信号，因此设置模数转换器将测斜传感器以及应力传感器输出的信号进行模数转换为数字信号后，传输至控制器170，以使控制器170可以将测斜传感器以及应力传感器监测的信息通过无线通信模块120发送至数据服务器140。

在本发明实施例中，传感器组150还可以包括应变传感器、温度传感器以及湿度传感器。其中，应变传感器、温度传感器以及湿度传感器可以分别与模数转换器连接。

可以理解的是，上述抗滑桩的工作状态信息还可以包括抗滑桩的应变信息、温度信息以及湿度信息。还可以设置应变传感器监测抗滑桩受力变形所产生的应变信息，还可以设置温度传感器监测抗滑桩的温度信息，还可以设置湿度传感器监测抗滑桩的湿度信息。模数转换器将测斜传感器、应力传感器以及模数转换器输出的信号进行模数转换为数字信号后，传输至控制器170，以使控制器170可以将测斜传感器、应力传感器以及模数转换器监测的信息通过无线通信模块120发送至数据服务器140。

在本发明实施例中，传感器组150中的多个传感器可以设置于一不锈钢主体内，再将设置该不锈钢主体设置于抗滑桩，从而可以对传感器进行有效地防护。

在本发明实施例中，测斜传感器的型号可以是bwh516测斜传感器，应力传感器的型号可以是eja120，应变传感器的型号可以是xy1型应变传感器，温度传感器的型号可以是wrm2-101，湿度传感器的型号可以是am2302。当然，测斜传感器、应力传感器、应变传感器、温度传感器以及湿度传感器的具体型号在本发明实施例中并不作为限定。

当然，在本发明实施例中，传感器组150包括的传感器的具体类型在本发明实施例中并不作为限定，针对不同的应用场景、监测需求以及监测内容，可选择不同的传感器。

在本发明实施例中，多个传感器组150以及多个连接杆160排布为一线性结构，线性结构与抗滑桩对应。

可以理解的是，传感器组150以及连接杆160形成线性结构从而与抗滑桩为直线型结构对应。另外，传感器组150以及抗滑桩的安装可以与抗滑桩的实施同步进行。

在本发明实施例中，连接杆160可以为空心结构，每个空心结构的连接杆160与传感器组150中设置传感器的不锈钢主体密封连接，实现模块化的安装。空心结构可以用于传输线缆通过，传输线缆可以依次连接多个传感器组150并与无线通信模块120连接。当然，空心结构以及不锈钢主体中也可以设置线槽，线槽用于设置上述传输线缆，从而便于监测装置110的设置。

在本发明实施例中，传输线缆可以为rs485总线，由于rs485具有屏蔽功能，可以实现传感器组150监测的信息的稳定传输。

在本发明实施例中，监测装置110固定设置于抗滑桩的钢筋笼的内侧，监测装置110与抗滑桩之间的间隙由混凝土填充，监测装置110与无线通信模块120之间连接的连接线从混凝土中引出。

可以理解的是，监测装置110的设置传感器组150的不锈钢主体以及连接杆160可以按照防滑桩的方向绑扎或者焊接到抗滑桩的钢筋笼的内侧，并将传输线缆引出至防滑桩的顶部。另外，再使用混凝土将监测装置110与抗滑桩之间的间隙进行填充，从而完成监测装置110的设置。

在本发明实施例中，电压130包括单晶硅太阳能板、铅蓄电池以及电压130控制器170。可以理解的是，电压130控制器170可以自动调节电压、电流，实现由铅蓄电池为监测装置110以及无线通信模块120持续性供电，保障监测装置110以及无线通信模块120的正常工作。另外，利用单晶硅太阳能电池板可以将太阳能转换为电能存储于铅蓄电池中，有效的利用自然资源。

在本发明实施例中，抗滑桩状态监测系统110还包括防雨机构，防雨机构设置于抗滑桩的顶部，用于对电压130以及无线通信模块120进行防水。

可以理解的是，抗滑桩的顶部位于地表面，而电压130以及无线通信模块120设置于抗滑桩的顶部，因此，可以设置防雨机构对电压130以及无线通信模块120进行防水。其中，防雨机构可以是防水壳，在电压130包括单晶硅太阳能板时，可以将单晶硅太阳能板设置于防水壳顶部，其他的组件则设置于防水壳内。

在本发明实施例中，控制器170可以是at91rm9200，可以基于linux嵌入式系统进行低功耗设计，控制无线通信模块120以休眠—唤醒—休眠的模式工作，从而降低该抗滑桩状态监测系统110的整体功耗。

另外，可以在无线通信模块120为唤醒期时，发送采集命令至无线通信模块120，控制器170响应采集命令控制传感器工作，获得传感器监测数据。

在本发明实施例中，数据服务器140可以基于saas构架开发，实现监测装置110监测抗滑桩的工作状态信息进行展示和管理。数据服务器140还可以集成神经网络、时间序列、岭回归等算法模型，基于历史工作状态信息，预测最新工作状态信息，实现抗滑桩危险征兆的超前预报。

本发明第一实施例提供的抗滑桩状态监测系统110，进行抗滑桩的工作状态信息的在线监测，实现多维度监测信息的综合管理、展示和分析，评估、预测抗滑桩安全状态。设备定制化设计，模块化组装，安装方便。解决了现有技术中监测工作由于人为因素，导致监测结果的误差较大的问题。

第二实施例

本发明第二实施例提供了一种抗滑桩状态监测方法，应用于本发明第一实施例提供的抗滑桩状态监测系统。请参见图4，该抗滑桩状态监测方法可以包括：

步骤s110：所述数据服务器发送采集指令至所述监测装置。

步骤s120：所述监测装置响应所述采集指令，采集抗滑桩的工作状态信息，且将所述抗滑桩的工作状态信息发送至所述服务器。

步骤s130：所述服务器接收所述工作状态信息，基于所述工作状态信息输出分析处理结果，并将所述工作状态信息进行存储。

在本发明实施例中，无线通信模块由休眠变为唤醒后，可以建立与数据服务器的通信连接，从而监测装置可以与数据服务器通过无线通信模块连接，然后建立同步系统时间。数据服务器发送采集指令至无线通信模块。无线通信模块将采集指令传输至监测装置控后，监测装置响应采集指令，对防滑桩的工作状态信息进行采集，再通过无线通信模块将防滑桩的工作状态信息传输至数据服务器。数据服务器可以对接收到的防滑桩的工作状态信息与时间关联后进行存储，另外可以解析该工作状态信息，并进行分析处理，最后将分析处理结果输出进行展示。在完成监测后，可以断开数据服务器与无线通信模块的网络连接，无线通信模块以及监测装置进入休眠状态。

综上所述，本发明实施例提供的抗滑桩状态监测系统及方法，该抗滑桩状态监测系统包括监测装置、无线通信模块、电源以及数据服务器；监测装置设置于抗滑桩，电源以及无线通信模块设置于抗滑桩的顶部；监测装置与无线通信模块连接，监测装置以及无线通信模块分别与电源连接，无线通信模块与数据服务器通信连接；监测装置采集抗滑桩的工作状态信息传输至无线通信模块，无线通信模块将工作状态信息发送至数据服务器。从而，该抗滑桩状态监测系统及方法可以实现对抗滑桩的状态信息的实时监测，解决现有技术中不能实现对抗滑桩状态信息的实时监测，导致监测结果的误差较大的问题。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，上面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行了清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以上对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。