[发明专利]路基长期大变形自动监测系统及其监测方法

说明书

技术领域

    本发明属于道路工程技术和电子信息及自动化技术领域，具体涉及一种路基长期大变形自动监测系统及其监测方法。

背景技术

路基的沉降监测是路基施工控制及指导后期养护的一项重要内容，沉降监测资料可用于分析路基的稳定性，计量土方，确定路面结构的铺筑时间，诊断运营期间道路的健康状况等。实际工程中对于变形量大的路基工程一般都要进行沉降监测，如软土路基、湿陷性黄土路基、盐渍土路基、冻土路基以及各种高填方路基等。

目前国内外常采用的路基沉降监测方法是人工操作的沉降板法（沉降板的形式有接杆式、套筒式、水杯式等），该方法工艺复杂、费工、费时，观测精度低且常与施工机械相互干扰，受损率高，尤其是在道路通车之后便难以持续观测，难以满足目前公路建设速度快，终身质量责任的要求，所以改进沉降监测方法是实际工程中一项迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有高精度、宽温度范围、无线数字式输出、低功耗、高可靠性、能满足各种工程沉降监测要求的路基长期大变形自动监测系统及其监测方法，以克服现有技术存在的投入大、干扰工程施工且受工程施工干扰的弊端，以及在路面施工完成后难以继续进行路基沉降监测的缺陷。

本发明所采用的技术方案是：

路基长期大变形自动监测系统，其特征在于：

所述的监测系统由传感器、数据采集处理模块、通讯模块、电源模块和PC机组成；

传感器至多设置5个，一个为基准，其余为测量点，布设方式为单层多点布设或分层布设；传感器由液体连通管串联，管内液位高于基准点，各传感器测得所在位置液体连通管内液体的压力，并转化为相应的电压；

数据采集处理模块接收传感器输出的模拟电压信号，把电压信号转化为数字信号，通过通讯模块远程无线传输至PC机；

电源模块为传感器、数据采集处理模块和通讯模块提供电力。

所述的传感器选取电容式压力变送器。

所述的数据采集处理模块的单片机型号为MSP430F2013。

所述的远程无线传输利用GPRS模块完成沉降数据短信息的发送。

所述的传感器测量信号采用高强度多芯双绞屏蔽电缆线进行传输，每个传感器使用3根芯线。

路基长期大变形自动监测系统的监测方法，其特征在于：

由以下步骤实现：

步骤一：路基沉降导致传感器位置发生变化后，引起液体连通管液位的变化，进而导致传感器位置处压强的变化，该变化被传感器转换成模拟电压信号；

步骤二：数据采集处理模块接收传感器输出的模拟电压信号，16位A/D转换器把电压信号转化为数字信号，输出到数据采集处理模块的单片机；

步骤三：单片机处理后得到了沉降量，将沉降数据存储到Flash存储器中，并通过GPRS模块完成沉降数据短信息的发送；

步骤四：后台GPRS模块完成沉降数据短信息的数据接收，通过RS-232通信，将沉降数据发送给PC机；

步骤五：PC机上系统软件完成沉降数据显示，对路基沉降进行预测；绘制路基沉降曲线，生成路基沉降报告。

    本发明具有以下优点：

1、大量程：

选用高精度大量程传感器，采用单液管连通，测量点与基准点压差方式获取高精度沉降量的特殊的结构设计使最大量程达到5000mm，精度达到1/1000，能满足各种路基条件下的长期大变形监测。目前国内外市场上其它原理设计的自动监测仪器最大量程仅500mm，在公路路基沉降监测中基本无法使用。

2、仪器体积小、高精度、安装方便、不干扰施工及施工机械的通行。

3、可实现多层、多点布设及监测数据获取。

4、道路通车后不受行车影响，可长期（大于5年）、全天候、实时监测获取数据，为道路健康诊断及养护提供信息。

5、先进的无线网络，实现远程监控与管理。

附图说明

图1为监测系统结构框图。

图2为监测系统使用示意图。

图3为监测系统工作原理流程图。

图4为监测系统前端软件流程图。

图5为用户端软件流程框图。

图6为监测系统传感器连接示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。