一种基于超低频锚杆张拉力传感器的监测预警方法及系统与流程

本发明提出了一种基于超低频锚杆张拉力传感器的监测预警方法及系统，属于传感器监测以及结构工程。

背景技术：

1、锚杆是一种广泛应用于各种工程中的加固措施，对于岩土工程、隧道工程、桥梁工程等都是非常重要的支撑结构。然而，锚杆的张拉力会随着工程进展和环境条件的变化而发生改变，如果张拉力超过安全阈值，可能会引发工程事故，造成严重的人员伤亡和财产损失。因此，对锚杆张拉力进行实时监测预警是十分必要的。

2、现有的锚杆张拉力监测方法主要依赖于人工巡检和仪器测量。然而，这些方法不仅效率低下，而且很难做到实时监测和预警。此外，由于工程现场的复杂性，人工巡检和仪器测量的结果也可能存在误差和偏差。

3、因此，急需一种能够实时监测锚杆张拉力，并能够在张拉力达到或超过安全阈值时及时发出预警信号的方法。这种方法的实施不仅可以提高工程的安全性，而且可以减少因锚杆张拉力异常而引发的事故发生，从而保障工程进展的稳定性和可靠性。

技术实现思路

1、本发明提供了一种基于超低频锚杆张拉力传感器的监测预警方法及系统，用以解决现有技术中依靠人工进行巡检，效率低下且准确性无法保证且无法做到实时监测和预警的问题：

2、本发明提出的一种基于超低频锚杆张拉力传感器的监测预警方法，所述方法包括：

3、s1：在需要监测的锚杆上安装超低频锚杆张拉力传感器，并将所述传感器与数据采集装置进行连接，通过数据采集装置对所述传感器获取到的数据进行实时采集；

4、s2：所述数据采集装置对采集到的张拉力数据进行分段并存储到数据库中，通过数据处理模块对数据库中的数据进行分析处理，并结合预设的参考数据与安全阈值，对处理完的张拉力数据进行对比与评估；

5、s3：根据对比与评估结果，通过监测系统判断锚杆张拉力是否达到或超过预设的安全阈值，若达到或超过安全阈值，则触发预警机制，并向相关人员终端发送预警信号；

6、s4：所述相关人员终端接收到预警信号后，对所述预警信号进行确认，确认完成后通知相关人员进行及时响应。

7、进一步的，所述在需要监测的锚杆上安装超低频锚杆张拉力传感器，并将所述传感器与数据采集装置进行连接，通过数据采集装置对所述传感器获取到的数据进行实时采集，包括：

8、s11：确定需要进行监测的锚杆，并将选定的锚杆张拉力传感器安装在锚杆上，所述锚杆张拉力传感器安装在锚固点与张拉力装置之间；

9、s12：通过物联网将所述锚杆张拉力传感器与所述数据采集装置进行连接；

10、s13：对所述数据采集装置进行相关配置，所述相关配置包括设置采样频率、对传感器进行校准；

11、s14：启动数据采集装置，对所述传感器采集到的张拉力数据进行实时获取。

12、进一步的，所述数据采集装置对采集到的张拉力数据进行分段并存储到数据库中，通过数据处理模块对数据库中的数据进行分析处理，并结合预设的参考数据与安全阈值，对处理完的张拉力数据进行对比与评估，包括：

13、s21：通过所述数据采集装置对采集到的张拉力数据进行预处理，并根据需求，确定分段的时间间隔；例如，可以按照小时、日、周或任意其他时间段来进行分段。分段的时间间隔应根据具体需求进行灵活调整；

14、s22：将预处理后的数据按照确定的时间间隔进行分段，并根据时间戳以及索引，将数据分割成不同的子段；

15、s23：将分段后的数据根据时间戳以及索引存储到数据库中；并通过对称加密算法对所述数据库进行加密；

16、s24：数据处理模块通过解密密钥从数据库中提取需要进行分析以及处理的张拉力数据，并对提取的张拉力数据进行清洗；

17、s25：并对数据进行转换与计算，例如，可以将张拉力单位进行统一，或者根据公式计算其他相关指标。将预设的参考数据以及安全阈值加载到数据处理模块中，所述参考数据包括历史数据、标准范围以及行业标准；

18、s26：通过机器学习算法对处理完的张拉力数据与参考数据和安全阈值进行对比与评估，并将对比与评估结果输出进行可视化展示；

19、s27：并通过时间触发机制对数据库中的数据进行实时监测，并分析结果，根据分析结果与参考数据和安全阈值进行实时对比与评估。

20、进一步的，所述根据对比与评估结果，通过监测系统判断锚杆张拉力是否达到或超过预设的安全阈值，若达到或超过安全阈值，则触发预警机制，并向相关人员终端发送预警信号，包括：

21、s31：监测系统通过接收到的对比与评估结果，计算在当前时刻之前的p个采集间隔时间的实时监测数据的环比增长率；并计算用于报警的动态阈值，进行进一步判断所述张拉力数据是否达到或超过预设的安全阈值；

22、s32：如果判断所述张拉力达到或超过安全阈值，监测系统自动触发预警机制，并通过多种方式将预警信息发送给相关人员；所述多种方式包括信息以及电话。

23、进一步的，所述相关人员终端接收到预警信号后，对所述预警信号进行确认，确认完成后通知相关人员进行及时响应，包括：

24、s41：所述相关人员终端接收到预警信息后，对所述预警信息进行确认并对所述预警信息的内容以及来源进行核实，所述核实包括查阅系统日志；

25、s42：核实完成后，启动快速响应计划并通知相关人员，相关人员接收到快速响应计划后，通过预警信息确定发生状况的锚杆的位置，并赶赴现场进行现场核实；

26、s43：相关人员对锚杆状态进行进一步核实，并确定锚杆的状态以及问题所在，并对所述锚杆的安全风险进行评估，判断锚杆的实际状况是否确实存在安全隐患，并根据判断结果采取进一步措施对锚杆进行修复；所述进一步措施包括检修、调整或替换锚杆；

27、s44：修复完成后，对所修复的全流程进行记录，并对修复结果进行监测以及跟进所述记录包括修复过程、所用材料以及测试结果。

28、本发明提出的一种基于超低频锚杆张拉力传感器的监测预警系统，所述系统包括：

29、数据采集模块：在需要监测的锚杆上安装超低频锚杆张拉力传感器，并将所述传感器与数据采集装置进行连接，通过数据采集装置对所述传感器获取到的数据进行实时采集；

30、数据处理模块：所述数据采集装置对采集到的张拉力数据进行分段并存储到数据库中，通过数据处理模块对数据库中的数据进行分析处理，并结合预设的参考数据与安全阈值，对处理完的张拉力数据进行对比与评估；

31、数据监测模块：根据对比与评估结果，通过监测系统判断锚杆张拉力是否达到或超过预设的安全阈值，若达到或超过安全阈值，则触发预警机制，并向相关人员终端发送预警信号；

32、应急响应模块：所述相关人员终端接收到预警信号后，对所述预警信号进行确认，确认完成后通知相关人员进行及时响应。

33、进一步的，所述数据采集模块包括：

34、位置确定模块：确定需要进行监测的锚杆，并将选定的锚杆张拉力传感器安装在锚杆上，所述锚杆张拉力传感器安装在锚固点与张拉力装置之间；

35、装置连接模块：通过物联网将所述锚杆张拉力传感器与所述数据采集装置进行连接；

36、配置设置模块：对所述数据采集装置进行相关配置，所述相关配置包括设置采样频率、对传感器进行校准；

37、采集执行模块：启动数据采集装置，对所述传感器采集到的张拉力数据进行实时获取。

38、进一步的，所述数据处理模块包括：

39、数据分段模块：通过所述数据采集装置对采集到的张拉力数据进行预处理，并根据需求，确定分段的时间间隔；将预处理后的数据按照确定的时间间隔进行分段，并根据时间戳以及索引，将数据分割成不同的子段；

40、数据存储模块：将分段后的数据根据时间戳以及索引存储到数据库中；并通过对称加密算法对所述数据库进行加密；

41、数据清洗模块：数据处理模块通过解密密钥从数据库中提取需要进行分析以及处理的张拉力数据，并对提取的张拉力数据进行清洗；

42、转换计算模块：并对数据进行转换与计算，将预设的参考数据以及安全阈值加载到数据处理模块中，所述参考数据包括历史数据、标准范围以及行业标准；

43、对比评估模块：通过机器学习算法对处理完的张拉力数据与参考数据和安全阈值进行对比与评估，并将对比与评估结果输出进行可视化展示；

44、实时监测模块：并通过时间触发机制对数据库中的数据进行实时监测，并分析结果，根据分析结果与参考数据和安全阈值进行实时对比与评估。

45、进一步的，所述数据监测模块包括：

46、再次判断模块：监测系统通过接收到的对比与评估结果，计算在当前时刻之前的p个采集间隔时间的实时监测数据的环比增长率；并计算用于报警的动态阈值，进行进一步判断所述张拉力数据是否达到或超过预设的安全阈值；

47、信息发送模块：如果判断所述张拉力达到或超过安全阈值，监测系统自动触发预警机制，并通过多种方式将预警信息发送给相关人员；所述多种方式包括信息以及电话。

48、进一步的，所述应急响应模块包括：

49、核实确认模块：所述相关人员终端接收到预警信息后，对所述预警信息进行确认并对所述预警信息的内容以及来源进行核实，所述核实包括查阅系统日志；

50、快速响应模块：核实完成后，启动快速响应计划并通知相关人员，相关人员接收到快速响应计划后，通过预警信息确定发生状况的锚杆的位置，并赶赴现场进行现场核实；

51、锚杆修复模块：相关人员对锚杆状态进行进一步核实，并确定锚杆的状态以及问题所在，并对所述锚杆的安全风险进行评估，判断锚杆的实际状况是否确实存在安全隐患，并根据判断结果采取进一步措施对锚杆进行修复；所述进一步措施包括检修、调整或替换锚杆；

52、流程记录模块：修复完成后，对所修复的全流程进行记录，并对修复结果进行监测以及跟进所述记录包括修复过程、所用材料以及测试结果。

53、本发明有益效果：超低频锚杆张拉力传感器能够实时监测锚杆的张拉力情况，及时发现可能存在的异常情况。通过监测预警方法，可以有效提高锚杆的安全性，减少由于张拉力失效而引发的事故风险；传感器能够实时监测锚杆的张拉力，并在出现异常情况时进行预警。通过该监测预警方法，相关人员能够及时获知锚杆状态的变化，快速做出响应，避免潜在的灾害事故发生；超低频锚杆张拉力传感器具有高精度的测量能力，能够准确地监测锚杆的张拉力变化。这有助于提前发现微小的张力变化，以及锚杆运行状态的微小波动，为后续的维护和修复工作提供准确的数据支持；通过监测预警法，可以实现对锚杆的长期监测和预防性维护。及时发现锚杆的问题，可以采取相应的修复措施，避免更严重的损坏和事故发生。这样可以有效节约维护成本和资源投入，提高工作效率；监测预警方法产生的数据可以进行分析和处理，为针对锚杆安全性的评估和决策提供支持。通过对数据的分析，可以了解锚杆的运行特征、识别潜在问题，并采取相应的措施进行优化和改进。