一种盾构施工中地层变形的监控系统的制作方法

本实用新型涉及盾构施工领域，尤其涉及一种盾构施工中地层变形的监控系统。

背景技术：

随着科学和社会的进步，国内外盾构数据逐年上升，盾构法隧道施工技术也日趋成熟，应用的地质条件也越来越广泛。在地铁施工中，盾构机对土体进行开挖，进行扰动，破坏其初始平衡，从而引起地表变形。然而在盾构施工中，有多种因素影响地表变形，比如：隧道的深埋、断面、施工方法、支持形式以及水平地质条件等。

一旦盾构地形出现沉降，会给周围的人们带来十分严重的后果，轻则影响出行，重则会发生生命危险。

因此，有必要在盾构施工中对地层变形进行实时监测，及时发现地层变形以避免安全事故的发生。

技术实现要素：

针对现有技术无法对盾构施工中地层变形进行监测或检测不及时等问题，本实用新型提供一种盾构施工中地层变形的监控系统，安全监管部门可及时发现地层变形以避免安全事故的发生。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种盾构施工中地层变形的监控系统，包括压力传感器模块、陀螺仪、信号调理模块、中央处理模块、终端监控平台、通信模块、远程监控平台；所述压力传感器模块用于检测当前位置的地层压力数据；所述陀螺仪用于定位当前位置的坐标及受力变化关系数据；所述信号调理模块用于对所述压力传感器模块和所述陀螺仪发送的数据进行数据处理，并发送给所述中央处理模块；所述中央处理模块用于根据所述地层压力数据、所述坐标及所述受力变化关系数据得到实时监控数据，所述终端监控平台与所述中央处理模块连接，用于实时接收并显示所述实时监控数据；所述通信模块用于所述中央处理模块将所述实时监控数据发送给所述远程监控平台。

本实用新型的有益效果是：通过设置压力传感器模块和陀螺仪，可以采集到地层当前的坐标、压力数据及受力变化关系，经过所述信号调理模块进行数据处理后，发送给中央处理模块，中央处理模块根据接收到的数据进行分析得到实时监控数据，中央处理模块再将实时监控数据通过通信模块发送给远程监控平台。从而，在远程监控平台对盾构施工中地层变形进行实时监测，可及时发现地层变形以避免安全事故的发生。

进一步，监控系统还包括数据加密模块，连接于所述中央处理模块与所述通信模块之间，用于对所述实时监控数据进行加密处理，再经所述通信模块发送给所述远程监控平台。

进一步，监控系统还包括图像传感器模块和数据预处理模块，所述图像传感器模块将采集到的图片或视频发送给所述数据预处理模块进行图像预处理，所述数据预处理模块将图像预处理结果发送给所述中央处理模块。

进一步，所述通信模块包括北斗卫星通信模组。

进一步，所述通信模块包括LORA或NB-IOT通信模组。

进一步，所述通信模块包括蓝牙通信模组或4G通信模组，用于发送监控数据至智能终端。

进一步，所述陀螺仪为九轴陀螺仪。

进一步，所述中央处理模块包括三维建模仿真单元、三维构造还原单元，所述三维建模仿真单元用于根据接收到的地层压力数据、坐标、以及受力变化关系数据进行建模仿真，所述三维构造还原用于根据建模仿真结果进行构造还原得到三维图像。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本实用新型的盾构施工中地层变形的监控系统的组成框图；

图2为本实用新型的压力传感器模块的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

参照图1所示，本实用新型公开的盾构施工中地层变形的监控系统，包括：压力传感器模块、陀螺仪、信号调理模块、中央处理模块、终端监控平台、通信模块、远程监控平台。

压力传感器模块检测当前位置的地层压力数据，经过信号调理模块进行数据处理后，发送给中央处理模块。

陀螺仪用于定位当前位置的坐标及受力变化关系数据，经过信号调理模块进行数据处理后，发送给中央处理模块。优选地，所述陀螺仪采用发轴陀螺仪。

中央处理模块，包括三维建模仿真单元、三维构造还原单元，用于根据地层压力数据、坐标及受力变化关系数据得到实时监控数据。

监控系统还包括终端监控平台，与中央处理模块连接，用于实时接收并显示实时监控数据。

所述通信模块包括北斗卫星通信模组、LORA/NB-IOT通信模组、蓝牙通信模组/4G通信模组。北斗卫星通信模组、LORA/NB-IOT通信模组，用于将中央处理模块得到的实时监控数据发送到远程监控平台。

进一步，通信模块还包括蓝牙通信模组或4G通信模组，用于发送监控数据至智能终端。

在远程监控平台、终端监控平台或智能终端均可对盾构施工中地层变形进行实时监测，可及时发现地层变形以避免安全事故的发生。

进一步，本实用新型的监控系统还包括数据加密模块，连接于中央处理模块与所述通信模块之间，用于对实时监控数据进行加密处理，再经所述通信模块发送给所述远程监控平台。避免数据被中途截取，便于实时监控数据的安全传送。

进一步，本实用新型的监控系统还包括图像传感器模块和数据预处理模块，所述图像传感器模块将采集到的图片或视频发送给所述数据预处理模块进行图像预处理，所述数据预处理模块将图像预处理结果发送给所述中央处理模块。中央处理模块包括图像处理单元，用于对接收到的图像预处理结果进一步进行分析处理后，可通过通信模块发送给远程监控平台、终端监控平台或智能终端进行播放显示，有利于监控人员及时查看到地层图像。

进一步，所述三维建模仿真单元根据接收到的地层压力数据、坐标、以及受力变化关系数据进行建模仿真，所述三维构造还原用于根据建模仿真结果进行构造还原得到三维图像。处理模块将三维图像发送到远程监控平台、终端监控平台或智能终端进行显示，通过三维图像和拍摄图像视频，监控人员可预见地层变形的趋势及危险级别，可防止安全事故的发生。

进一步，图2所示的压力传感器模块的电路原理图所示，所述压力传感器模块包括4个压力传感器Pre1/Pre2/Pre3/Pre4、、温度传感器Tem、保护电阻R。温度传感器Tem经保护电阻R上拉接电源，保护电阻R与温度传感器Tem的连接点引出到信号调理模块。四个压力传感器Pre1/Pre2/Pre3/Pre4构成一个全桥电路，即文氏电桥，文氏电桥的两个输入端分别接入电源和地，两个输出端连接到信号调理模块，将压力传感器Pre1/Pre2/Pre3/Pre4采集到的压力信号输出到信号调理模块。

压力传感器模块的温度传感器Tem，用来测量环境温度，以电阻型温度传感器为例，温度传感器Tem的根据环境温度阻值将会发生变化，在电源端接入一个保护电阻R，再接入温度传感器Tem到地，在保护电阻R与温度传感器Tem引线到信号调理模块上，便于信号调理模块通过检测电压变化，得到对应的温度变化。

压力传感器模块采用文氏电桥，每一个对侧桥臂的信号方向一致，两对对侧桥臂信号方向相反，形成差分，可以抵消共模信号，使压力传感器模块输出的信号抗干扰性能增强。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。