陆域软基处理的自动化监测系统及监测方法与流程

本发明涉及监测领域，尤其涉及陆域软基处理的自动化监测技术。

背景技术：

港口建设过程中，为保证施工期陆域软基加固质量、堆载预压整体稳定安全、了解地基的强度增长情况以及施工期的安全与稳定，掌握地基处理施工中沉降、孔隙水、强度变化等有关信息，在施工期要求对陆域进行地基监测，随时掌握地基的变形和强度增长情况，以利于指导和调整施工速率，保证工程质量。

软基处理传统的常规监测方法需要人工逐点测量，人工读数和记录引起的人为误差大，不能自动获取数据，阴雨天及其他恶劣天气无法测量，只能间断的获取数据，数据不及时。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种陆域软基处理的自动化监测系统和监测方法，可以全天候自动采集监测数据，远程处理，实现软基施工过程的智能化和信息化。

实现上述目的的技术方案是：

一种陆域软基处理的自动化监测系统，包括：

预埋于面层，用于测量地表沉降量和沉降速率的多个第一液压式沉降计；

预埋于各分层，用于测量各土层沉降量和沉降速率的多个第二液压式沉降计；

预埋于软土层，用于测量软土层内孔隙水压力的增长量和消散量的多个钢弦式孔压计；

用于测量地基加固过程中水位变化量的多个振弦式水位计；

分别连接所述第一液压式沉降计、第二液压式沉降计、钢弦式孔压计和振弦式水位计，将各采集信息通过无线网络传输的至少一个通道采集模块；

通过无线网络接收各采集信息，进行分析、存储的云服务器；以及

通过通信网络与所述云服务器进行交互的远程终端。

优选的，所述云服务器根据所述第一液压式沉降计采集的信息，计算地基的平均固结度和残余沉降；

所述云服务器根据所述第二液压式沉降计采集的信息，计算不同深度土层的固结沉降量以及残余沉降量；

所述云服务器根据所述钢弦式孔压计采集的信息，计算地基的固结度强度增长量。

优选的，所述第一液压式沉降计和第二液压式沉降计结构相同，包括：

沉降板；

固定安装在所述沉降板上的储液罐；

连接管道；以及

通过所述连接管道连接所述储液罐的液压传感器；

其中，所述液压传感器的液体压力变化表征沉降板的沉降量。

优选的，还包括：

用于采集土层温度信息，并通过所述通道采集模块传输出去的多个温度传感器。

优选的，所述通道采集模块为单通道采集模块或者多通道采集模块。

本发明的基于上述自动化监测系统的监测方法，包括：

所述第一液压式沉降计测量地表沉降量和沉降速率，并传输给所述通道采集模块；

所述第二液压式沉降计测量各土层沉降量和沉降速率，并传输给所述通道采集模块；

所述钢弦式孔压计测量软土层内孔隙水压力的增长量和消散量，并传输给所述通道采集模块；

所述振弦式水位计测量地基加固过程中水位变化量，并传输给所述通道采集模块；

所述通道采集模块通过无线网络将接收的信息传输给所述云服务器；

所述云服务器根据所述第一液压式沉降计采集的信息，计算地基的平均固结度和残余沉降；

所述云服务器根据所述第二液压式沉降计采集的信息，计算不同深度土层的固结沉降量以及残余沉降量；

所述云服务器根据所述钢弦式孔压计采集的信息，计算地基的固结度强度增长量；

所述云服务器将计算得到的结果进行存储，同时通过通信网络传输给所述远程终端。

优选的，所述云服务器将计算得到的结果与bim(建筑信息模型)监测点模型相关联。

本发明的有益效果是：本发明可以任意时间间隔自动采集数据进行连续监测，实现全天候自动采集监测数据，测试精度高，数据可以远程处理，可以向项目相关数据需求方实时提供监测信息。能够避免人人工读数和记录引起的人为误差，可以实时跟进施工现场工况变化快速监测到各个监测项目的监测数据变化信息及数据的临界变化，可连续、实时在线对整个软基处理过程中孔压消散、沉降变形、水位变化情况及土体排水固结变化过程进行远程动态监测，真正实现软基施工过程的智能化和信息化。

附图说明

图1是本发明的陆域软基处理的自动化监测系统的结构图；

图2是本发明的自动化监测系统的监测方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

请参阅图1，本发明的陆域软基处理的自动化监测系统的结构图，包括：多个第一液压式沉降计1、多个第二液压式沉降计2、多个钢弦式孔压计3、多个振弦式水位计4、至少一个通道采集模块5、云服务器6和远程终端7。

第一液压式沉降计1预埋于面层，用于测量地表沉降量和沉降速率。第二液压式沉降计2预埋于各分层，用于测量各土层沉降量和沉降速率。钢弦式孔压计3预埋于软土层，用于测量软土层内孔隙水压力的增长量和消散量。振弦式水位计4用于测量地基加固过程中水位变化量。

通道采集模块5分别连接第一液压式沉降计1、第二液压式沉降计2、钢弦式孔压计3和振弦式水位计4，将各采集信息通过无线网络传输给云服务器6。通道采集模块5为单通道采集模块或者多通道采集模块，确保能准确、快速地传递信息。

云服务器6接收各采集信息，进行分析、存储。具体地，云服务器6根据第一液压式沉降计1采集的信息，计算地基的平均固结度和残余沉降。云服务器6根据第二液压式沉降计2采集的信息，计算不同深度土层的固结沉降量以及残余沉降量。云服务器6根据钢弦式孔压计3采集的信息，计算地基的固结度强度增长量。结合振弦式水位计4测量的地基加固过程中水位变化量，实时监测，控制加荷速率。在确定存在监测数据超过控制目标时，尽快发出监测预警警报，将监测分析报告递交相关单位，会同相关单位进行决策分析，延缓加载速度，调整施工计划。

远程终端7通过通信网络与云服务器6进行交互。

第一液压式沉降计1和第二液压式沉降计2的结构相同，包括沉降板、储液罐、连接管道和液压传感器。

储液罐固定安装在沉降板上。液压传感器通过连接管道连接储液罐。用液体压力变化表征沉降板沉降。将液压传感器安装在沉降稳定的地层内或者沉降稳定的结构上，当沉降板相对液压传感器的高度发生变化时，液体传感器上的液体压力发生变化，通过液体压力变化量测得到沉降量。

另外，可以通过增加温度传感器8，用于采集土层温度信息，并通过通道采集模块5传输出去。对整体监测起到辅助作用。

请参阅图2，本发明的基于上述自动化监测系统的监测方法，包括下列步骤：

步骤s1，第一液压式沉降计1测量地表沉降量和沉降速率，并传输给通道采集模块5。

步骤s2，第二液压式沉降计2测量各土层沉降量和沉降速率，并传输给通道采集模块5。

步骤s3，钢弦式孔压计3测量软土层内孔隙水压力的增长量和消散量，并传输给通道采集模块5。

步骤s4，振弦式水位计4测量地基加固过程中水位变化量，并传输给通道采集模块5。

步骤s5，通道采集模块5通过无线网络将接收的信息传输给云服务器6。

步骤s6，云服务器6根据第一液压式沉降计1采集的信息，计算地基的平均固结度和残余沉降。云服务器6根据第二液压式沉降计2采集的信息，计算不同深度土层的固结沉降量以及残余沉降量。云服务器6根据钢弦式孔压计3采集的信息，计算地基的固结度强度增长量。其中，沉降量计算方法如下：

式中：st表示t时刻的实测沉降量(mm)；

s∞—最终沉降量(mm)；

a—待定系数。

将监测数据按上式进行回归，求出回归系数1/s∞。

地基固结度计算方法如下：

地基最终固结度应根据满载预压期间的实测荷载—时间—沉降关系曲线特性，推算地基土的固结度ut。ut可按下式进行推算

ut＝st/s∞

式中：s∞为地基最终沉降量；

st当前沉降量。

步骤s7，云服务器6将计算得到的结果进行存储，同时通过通信网络传输给远程终端7。

云服务器6将计算得到的结果与bim监测点模型相关联。可在bim平台上直接查阅。增加工作效率，减少返工。运用多波束将开挖前后、抛石前后的地基基床进行扫测，利用bim软件三维展示各地形状态，最后进行工程量统计，对基槽超深超宽进行控制，对下一步施工进行指导。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。