一种柱下独立基础结构受力自动监测系统及方法与流程

本发明涉及建筑施工，特别涉及一种柱下独立基础结构受力自动监测系统。

背景技术：

1、回填土在夯击过程中，侧向土压力对基础柱产生不同程度的损伤，若夯击力度过大，可能会造成断柱的现象，根据《建筑地基处理技术规范》jgj 79-2012中所述：当强夯施工所引起的振动和侧向挤压对邻近建构筑物产生不利影响时，应设置监测点，因此在夯击过程中，有必要对柱下独立基础结构进行受力监测。现阶段对柱下独立基础进行受力监测时通常会遇到如下问题：（1）采用人工监测时，大量的数据导致人工采集耗时耗力，并且无法将采集的数据第一时间的反馈到现场，不能用来指导现场的施工。（2）采用常规的自动化监测，虽然解决了数据的实时采集的问题，但是也没有经过报警系统，将现场监测数据以可视化的形式反馈到现场。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种可以在回填土夯击过程中实时监测柱下独立基础受力情况，当柱下独立基础结构受到极限荷载时，该系统能够及时发出警报，提醒相关施工人员停止此夯点的夯击作业的柱下独立基础结构受力自动监测系统及方法。

2、本发明是通过如下措施实现的：一种柱下独立基础结构受力自动监测系统，其特征在于，包括应力监测系统、数据处理系统和报警系统；

3、所述应力监测系统包括若干用于监测柱下独立基础结构受力情况的传感器、与若干传感器电连接的低功耗采集仪、接收低功耗采集仪所收集数据的数据无线采集仪；

4、所有传感器分为若干组，每组对应一个所述低功耗采集仪；

5、所述数据处理系统用于接收和处理所述数据无线采集仪的上传信号并向所述报警系统发出报警指令。

6、所述数据处理系统包括供电模块、接收模块、处理模块、计算模块、数据库模块、同步现场模块和预警发射模块；

7、所述接收模块接收所述数据无线传输仪上传的数据；

8、所述处理模块将接收模块上传的频率值数据进行处理，剔除离散性较大且无法使用的数据，并将整理好的数据上传至所述计算模块；

9、所述计算模块可将处理模块中上传的频率值经计算公式转换成结构内力值，并将结构内力值上传至数据库模块和同步现场模块；

10、所述数据库模块储存结构内力值并绘制出相应的曲线，为施工后安全评价和施工优化提供依据；

11、所述同步现场模块对处理模块上传的结构内力值进行分析，并在该模块上显示当前结构内力值曲线，可供相关技术人对现场进行实时监督并对异常数据进行分析；

12、所述预警发射模块根据预警值对现场上传的数据进行实时分析，若结构内力值超过预警值则预警发射模块会向报警系统发送报警信息，并向相关技术人员发送短信。

13、所述报警系统包括声光报警器、信号接收模块和供电模块；

14、所述信号接收模块用于接收所述报警系统发出的报警指令，并控制所述声光报警器报警。信号接收模块在接收到预警发射模块传来的信号时，声光报警器会闪烁红灯，并语音提示该梁柱结构受力过大停止此夯点的夯击。

15、所述传感器为振弦式钢筋计，用于监测在回填土夯实过程中，柱下独立基础梁柱结构的受力情况。所述低功耗采集仪通过线缆与振弦式钢筋计相连接，收集振弦式钢筋计所采集的数据，一个所述低功耗采集仪能够连接多根钢筋计，实现一组梁柱结构受力数据的采集。

16、所述低功耗采集仪包括蓝牙模块和供电模块；

17、蓝牙模块用于数据信号的传输，所述低功耗采集仪收集的数据通过蓝牙模块上传到数据无线采集仪。

18、所述数据无线传输仪包括显示屏、操作系统、数据收发模块、蓝牙模块、供电模块；

19、蓝牙模块用于向所述低功耗采集仪发送数据采集、传输指令和用于接收从低功耗采集仪上传的数据；数据收发模块用于将数据上传到数据处理系统；蓝牙模块和数据收发模块都用于数据信号的传输。蓝牙模块用于短距离的数据信号传输，数据收发模块基于5g信号用于远距离的数据信号传输。

20、操作系统用于操作选择所监测的梁柱结构和控制低功耗采集仪数据的采集、传输。

21、所述数据处理系统所有运行结果将在显示终端进行显示，所述显示终端为手机端和/或电脑端。

22、由于柱下独立基础梁柱结构是分层浇筑，监测仪器及其线缆会因回填土的高度变化需要不断的移动，这就使得监测仪器及其线缆的布设和保护十分困难，导致耗时耗力，增加成本。因此，所述声光报警器通过背面所设计的磁铁吸附在混凝土未浇筑部位的钢筋笼上。所述数据无线传输仪通过背面设置的吸铁器吸附在混凝土柱未浇筑部分的钢筋笼上。

23、所述应力监测系统信号传输具备透地功能，地面下采集的数据能够传输到地面上。

24、所述低功耗采集仪的蓝牙模块和数据无线传输仪的蓝牙模块能够实现配对连接。

25、所述数据无线传输仪在显示屏的操作界面点击夯击区域后，能够自动配对连接施工区域内监测梁柱结构的低功耗采集仪，同时也可手动添加需要连接的低功耗采集仪。

26、所述应力监测系统、数据处理系统、报警系统对施工区域、柱下独立基础梁柱结构、传感器、低功耗采集仪、数据无线传输仪进行编号认证，保证仪器配对、数据传输、声光报警的准确性。

27、本技术未提到的内容均可以采用现有技术实现。

28、常规的自动化监测设备其数据采集与数据传输设备的一体化设计，使得每个测点都需要一套完整的数据采集与数据传输设备，这同样会使监测成本过高，设备安装复杂；并且回填土的夯击是分区域施工，施工区域外的梁柱结构受力较小，没有必要进行监测，若全区域进行监测的话，大量的监测数据使得处理起来复杂耗时，结果不准确，导致监测数据无法及时的反馈到现场且无法实现在柱下独立基础受到极限荷载时向相关人员的报警，并且全部仪器处于运行状态，消耗电池电量储备。本技术中设置若干应力监测系统，每个应力监测系统包括若干传感器，数据无线传输仪通过蓝牙模块与多个低功耗采集仪配对连接，实现指定区域内监测数据的采集，解决全施工区域内数据采集而导致的数据量大，处理复杂耗时，监测数据无法第一时间的反馈到现场的问题可以实现仅对夯击区域进行数据监测。

29、本技术实施例中还提供了一种柱下独立基础结构受力自动监测方法，其特征在于，包括，

30、将传感器安装在结构所需监测的截面处，低功耗采集仪与传感器通过线缆连接，传感器和低功耗采集仪均埋设在地面以下；

31、数据无线传输仪和声光报警器通过磁铁吸附在混凝土未浇筑部位的钢筋笼上；

32、打开数据无线传输仪，选择施工区域，匹配连接夯击区域内监测梁柱结构的低功耗采集仪，并向其发送数据收集命令；

33、低功耗采集仪在收到数据收集命令时，传感器将实时采集到的数据通过线缆传输至低功耗采集仪；

34、低功耗采集仪将收集的数据通过蓝牙模块上传输数据无线传输仪；

35、数据无线传输仪在接收到低功耗采集仪上传的数据后及时的上传到数据处理系统；

36、接收模块接收应力监测系统上传的数据，并上传到处理模块；

37、处理模块将剔除离散性较大且无法使用的频率值数据，并上传到计算模块；

38、计算模块将频率值数据进行分析计算转换成结构内力值并上传到数据库模块和同步现场模块；

39、数据库模块将结构内力值进行储存并绘制成相应曲线；

40、在同步现场模块中选择具体的施工区域和所监测的柱下独立基础梁柱结构的编号，在显示终端上会实时显示柱下独立基础梁柱结构监测位置处的内力值，相关技术人可以对现场进行实时监督并对异常数据进行分析；

41、若柱下独立基础梁柱结构受力超过预警值时，预警发射模块会向报警系统发射报警信号；

42、报警系统在接收到预警发射模块传来的报警信号时，声光报警器会闪烁红灯，并语音提示该梁柱结构受力过大停止此夯点的夯击。

43、本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：该自动监测系统具有数据收集、数据处理、现场报警的功能，解决了人工监测和常规自动化监测中数据采集耗时耗力，数据上传不及时，现场监测数据无法及时反馈到现场的问题；该发明中的声光报警器、数据无线传输仪通过背面设计的吸铁器吸附在混凝土柱未浇筑部分的钢筋笼上，可随用随装，并且能够循环多次使用于相似的工程的监测项目，解决了人工监测和常规自动化监测中因回填土高度变化而设备布设困难，耗时耗力，增加成本的问题；该发明中数据传输多采用无线传输，解决了现场监测仪器缆线布设和保护的难题；数据无线传输仪通过蓝牙模块与多个低功耗采集仪配对连接，实现指定区域内监测数据的采集，解决全施工区域内数据采集而导致的数据量大，处理复杂耗时，监测数据无法第一时间的反馈到现场的问题；该发明中的数据处理系统通过同步现场模块实时显示现场监测结构受力情况，相关技术员在电脑端和手机端就能够监督现场施工，并且能够对异常数据及时的分析处理；在监测结构受到极限荷载时，现场和显示端都能够及时的报警，极大的降低了结构因夯击而破坏失稳的风险。

44、这些优点是其它柱下独立基础相关或类似监测设备系统所不具备的，此自动化监测系统可以实现在回填土夯击过程中实时监测柱下独立基础受力情况，当柱下独立基础结构受到极限荷载时，该系统能够及时发出警报，提醒相关施工人员停止此夯点的夯击作业。