一种软土地基实时负压监测系统的制作方法

本实用新型属于软土地基施工技术领域，尤其涉及一种软土地基实时负压监测系统。

背景技术：

我国公路行业规范对软土地基定义是指强度低，压缩量较高的软弱土层，多数含有一定的有机物质。现有技术在软土地基上修建公路及建筑物时，需要对软土地基进行加固处理，对软土地基的加固处理方法有换填土法、抛石挤淤法、打桩加固法、排水固结法等。而真空排水预压法是一项即新的加固软土技术，属于排水固结法的一种，在采用真空排水预压法进行软土地基处理的过程中，需要人工使用真空表等仪器定期对软土地基的负压进行监测，但是若软土地基处理的面积比较大时，通过人工手段对软土地基的负压进行监测，效率较低，因此如何有效对大面积的软土地基的负压进行监测已经成为必须解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种软土地基实时负压监测系统，设计合理，能对软土地基的负压进行实时有效监控，并通过显示器显示所监控的负压情况。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种软土地基实时负压监测系统，包括监测中心、用于采集所监测软土地基的负压数据的采集子系统和用于对施工人员的施工区域进行管理的管理子系统，采集子系统包括若干无线传感器子网络，每个无线传感器子网络包括多个传感器节点和与多个传感器节点通信连接的协调器，每个传感器节点包括第一定位模块；

监测中心包括第一处理器以及分别与第一处理器连接的第一存储模块、第一无线通信模块、第一语音通话模块和显示器；

管理子系统包括若干穿戴终端，每个穿戴终端包括第二处理器、第二语音通话模块、第二存储模块、第二定位模块、第二无线通信模块和第一电池模块，第二处理器分别与第二语音通话模块、第二存储模块、第二定位模块和第二无线通信模块连接，第一电池模块为第二处理器、第二语音通话模块、第二存储模块、第二定位模块、第二无线通信模块供电；协调器和第二无线通信模块分别与第一无线通信模块通信连接。

进一步地，传感器节点还包括第一控制器、第三无线通信模块、a/d转换模块、负压传感器和第二电池模块，第一控制器分别与第三无线通信模块、第一定位模块和a/d转换模块连接，负压传感器与a/d转换模块连接，第二电池模块为第一控制器、第二定位模块、a/d转换模块和负压传感器供电；第三无线通信模块与协调器通信连接。

进一步地，协调器包括第二控制器、第四无线通信模块、第五无线通信模块和第三电池模块，第二控制器分别与第四无线通信模块和第五无线通信模块连接，第三电池模块为第二控制器、第四无线通信模块和第五无线通信模块供电；第四无线通信模块和第一无线通信模块通信连接，第五无线通信模块与第三无线通信模块通信连接。

进一步地，第三无线通信模块和第五无线通信模块均为zigbee无线通信模块。

进一步地，第一无线通信模块、第二无线通信模块和第四无线通信模块为5g通信模块。

进一步地，第一定位模块和第二定位模块为gps定位模块或北斗定位模块。

进一步地，第一语音通话模块和第二语音通话模块均包括喇叭和mic。

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：设计合理，能够进行实时负压监测，各个传感器节点都可以实时采集所监控软土地基的各个监测点负压数据和位置数据，并将负压数据和位置数据通过协调器传输给监测中心，无需人工参与，监测效率高，并且监测中心将接收到的负压数据和位置数据进行处理后，通过显示器进行显示，方便监测人员查看，真正实现对软土地基的负压进行实时有效监控；同时通过设置若干穿戴终端，得到所监控软土地基内的施工人员的位置，当所监控软土地基的某一个监测点出现异常情况，监测人员可以通过第一语音通话模块和与该出现异常的监测点位置最近的施工人员进行语音通过，请该工作人员去出现异常的位置查看异常情况，同时还可以对所监控软土地基内的施工人员进行管理，当施工人员的所在位置与其工作区域不匹配时，监测人员可以通过第一语音通话模块与该施工人员进行语音通话，提示施工人员回到自己的工作区域中；本实用新型可扩展性强，监控中心、协调器和传感器节点的数据采集及传输部分都采用无线通信技术，对于软土地基的监控面积的增加，仅添加传感器节点便可实现，可移动性好，维护方便。

附图说明

图1为本实用新型软土地基实时负压监测系统的结构框图示意图；

图2为本实用新型软土地基实时负压监测系统中传感器节点的结构框图示意图；

图3为本实用新型软土地基实时负压监测系统中协调器的结构框图示意图。

图中，1-监测中心，11-第一处理器，12-第一存储模块，13-第一无线通信模块，14-显示器，15-第一语音通话模块，2-穿戴终端，21-第二处理器，22-第二语音通话模块，23-第二存储模块，24-第二定位模块，25-第二无线通信模块，26-第一电池模块，3-传感器节点，31-第一定位模块，32-第一控制器，33-第三无线通信模块，34-a/d转换模块，35-负压传感器，36-第二电池模块，4-协调器，41-第二控制器，42-第四无线通信模块，43-第五无线通信模块，44-第三电池模块。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

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。同时，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“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，或者是该实用新型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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

请参阅图1和图2，图1为本实用新型软土地基实时负压监测系统的结构框图示意图，图2为本实用新型软土地基实时负压监测系统中传感器节点的结构框图示意图。一种软土地基实时负压监测系统，包括监测中心1、用于采集所监测软土地基的负压数据的采集子系统和用于对施工人员的施工区域进行管理的管理子系统，采集子系统包括若干无线传感器子网络，每个无线传感器子网络包括多个传感器节点3和与多个传感器节点3通信连接的协调器4，每个传感器节点3包括第一定位模块31；监测中心1包括第一处理器11以及分别与第一处理器11连接的第一存储模块12、第一无线通信模块13、第一语音通话模块15和显示器14；管理子系统包括若干穿戴终端2，每个穿戴终端2包括第二处理器21、第二语音通话模块22、第二存储模块23、第二定位模块24、第二无线通信模块25和第一电池模块26，第二处理器21分别与第二语音通话模块22、第二存储模块23、第二定位模块24和第二无线通信模块25连接，第一电池模块26为第二处理器21、第二语音通话模块22、第二存储模块23、第二定位模块24、第二无线通信模块25供电；协调器4和第二无线通信模块25分别与第一无线通信模块13通信连接。

多个传感器节点3分别对所监测软土地基的多个监测点负压进行实时监测，协调器4对多个传感器节点3进行综合管理且将多个传感器节点3所监测的负压数据以及所采集的位置数据传输至监测中心1。在一实施例中，传感器节点3还包括第一控制器32、第三无线通信模块33、a/d转换模块34、负压传感器35和第二电池模块36，第一控制器32分别与第三无线通信模块33、第一定位模块31和a/d转换模块34连接，负压传感器35与a/d转换模块34连接，第二电池模块36为第一控制器32、第二定位模块24、a/d转换模块34和负压传感器35供电；第三无线通信模块33与协调器4通信连接。负压传感器35用于监测软土地基的负压值，a/d转换模块34用于采集负压传感器35监测的软土地基的负压值，并且将其转化成数字信号，传输至第一控制器32，第一定位模块31用于采集传感器节点3的位置数据，并将传感器节点3的位置数据传输至第一控制器32，第一控制器32通过第三无线通信模块33与协调器4通信连接，将所监测软土地基的负压值和自身的位置数据传输至协调器4中，通过协调器4传输至监测中心1。

请结合参阅图3，图3为本实用新型软土地基实时负压监测系统中协调器的结构框图示意图。进一步地，协调器4包括第二控制器41、第四无线通信模块42、第五无线通信模块43和第三电池模块44，第二控制器41分别与第四无线通信模块42和第五无线通信模块43连接，第三电池模块44为第二控制器41、第四无线通信模块42和第五无线通信模块43供电；第四无线通信模块42和第一无线通信模块13通信连接，第五无线通信模块43与第三无线通信模块33通信连接。协调器4通过第五无线通信模块43与任意传感器节点3的第三无线通信模块33连接，接收从每个传感器节点3发送的负压值和位置数据，然后通过第四无线通信模块42与第一无线通信模块13通信连接，协调器4将多个传感器节点3所监测的负压数据以及所采集的位置数据传输至监测中心1。在一实施例中，第三无线通信模块33和第五无线通信模块43均为zigbee无线通信模块。即同一无线传感器子网络的多个传感器节点3和协调器4组成zigbee网络。采用zigbee无线通信技术，功耗低，工作寿命长。在一实施例中，第一无线通信模块13、第二无线通信模块25和第四无线通信模块42为5g通信模块。

第一处理器11对接收到的负压值和位置数据进行处理分析，得到传感器节点3工作状态是否正常以及所监测软土地基各监测点的负压情况，并将传感器节点3的位置数据绘制成标识地图，并在标识地图上显示各传感器节点3的工作状态和所监测的负压值，然后第一处理器11将标识地图发送至显示器14进行显示，以方便让监测人员查看，优选地，显示器14为led显示屏幕。

穿戴终端2的具体数量可以根据所监测软土地基的现场需求进行设定，通常情况下，佩戴终端与所监测软土地基的施工人员的数量一一对应。优选地，穿戴终端2为手环。每个穿戴终端2的第二存储模块23内存储有个人身份信息，用于识别佩戴穿戴终端2的施工人员的身份。第二定位模块24用于采集穿戴终端2的位置数据，即采集施工人员的位置数据，并将穿戴终端2的位置数据传输至第二处理器21，然后通过第二无线通信模块25与第一无线通信模块13通信连接，将穿戴终端2的位置数据传输至第一处理器11，第一处理器11实时统计所有穿戴终端2的位置信息和运动轨迹，并将所有穿戴终端24的位置信息显示在上述标识地图上，从而通过显示器14进行显示，方便监测人员查看；第一处理器11还将各佩戴终端的位置信息和运动轨迹存储在第一存储模块12中，方便监测人员进行历史查询。在一实施例中，第一定位模块31和第二定位模块24为gps定位模块或北斗定位模块。

监测人员在显示器14上查看各传感器节点3工作状态、所监测软土地基各监测点的负压情况和各施工人员的位置。对于大面积的所监测软土地基，一般会划分各类施工区域，每类施工区域限定相关施工人员进入，监测人员若发现施工人员的位置与其工作区域不匹配时，可以通过第一语音通话模块15对该施工人员的穿戴终端2的第二语音通话模块22进行语音呼叫，提醒该施工人员不要离开其工作区域并尽快返回其工作区域中，从而实现对施工人员的施工区域的分区管理。在一实施例中，第一语音通话模块15和第二语音通话模块22均包括喇叭和mic。喇叭和mic为现有技术，再此不再赘述。另外监测人员若发现某一监测点的负压情况出现异常时，通过显示器14显示的标识地图，找到与出现异常的监测点位置最近的施工人员，然后监测人员可以通过通过第一语音通话模块15与该施工人员的穿戴终端2的第二语音通话模块22进行语音呼叫，请该施工人员到出现异常的监测点位置处查看原因，并通过显示器14显示的标识地图，指引该施工人员到出现异常的监测点位置。

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：设计合理，能够进行实时负压监测，各个传感器节点3都可以实时采集所监控软土地基的各个监测点负压数据和位置数据，并将负压数据和位置数据通过协调器4传输给监测中心1，无需人工参与，监测效率高，并且监测中心1将接收到的负压数据和位置数据进行处理后，通过显示器14进行显示，方便监测人员查看，真正实现对软土地基的负压进行实时有效监控；同时通过设置若干穿戴终端2，得到所监控软土地基内的施工人员的位置，当所监控软土地基的某一个监测点出现异常情况，监测人员可以通过第一语音通话模块15和与该出现异常的监测点位置最近的施工人员进行语音通过，请该工作人员去出现异常的位置查看异常情况，同时还可以对所监控软土地基内的施工人员进行管理，当施工人员的所在位置与其工作区域不匹配时，监测人员可以通过第一语音通话模块15与该施工人员进行语音通话，提示施工人员回到自己的工作区域中；本实用新型可扩展性强，监控中心、协调器4和传感器节点3的数据采集及传输部分都采用无线通信技术，对于软土地基的监控面积的增加，仅添加传感器节点3便可实现，可移动性好，维护方便。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型做任何形式上的限制，故凡未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。