[实用新型]基于无线传感技术的地下工程监测系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于无线传感技术的地下工程监测系统，尤其是一种结合GIS的地下工程监测系统，适用于地下工程施工过程中的质量检测和安全监测。

背景技术

地下工程施工是一项高风险的作业项目，通常存在施工作业区域分散、施工工期长、技术复杂、人员流动性大等条件，这类工程一旦发生灾害事故，都具有严重性、群体性和多发性的特点，给安全生产带来困难和压力。

对地下工程施工过程中的构筑物和基坑的变形状态进行有效检测和监控是现代地下工程施工管理中的一个重要环节和亟待解决的问题。

传统的地下工程施工监管方式通常包括无人值守自动实时监控和人员定期现场巡检，其中监控系统常采用PLC、嵌入式监控专用设备等前端装置，连接方式有工业以太网，现场总线等；巡检管理通常由巡检人员执便携式巡检仪读取设备标识，再通过集中采集器上传至管理系统。这种传统方案有一些不足之处，如有线方式联网存在实施难度大、覆盖面局限性大；监控通常与巡检相互独立，不利于信息融合、提高处理效率；巡检数据传输具有滞后、单向性的不足，容易出现漏检；系统缺乏统一规范，升级不便，不利于管理平台功能扩展等。

在利用现有技术获取地下工程基坑和构筑物施工的质量和安全监测信息方面，监测信息的不确定性和非精确性是施工监测系统亟待解决的最主要的问题。换言之，解决施工监测信息残缺仍然是构建监测系统的主要问题。

施工过程中构筑物和基坑的变形失稳机理复杂，涉及多要素以及要素之间的相互作用和相互依赖，导致了变形监测信息获取的不确定性；各种监测手段和测量固有的误差，导致了检测信息获取的不精确性。从信息获取与处理的角度上看，工程信息是一种多源信息，具有同类、异类、异步等特征，因而需要监测系统的主动、实时、智能和整体协同监测。其次，目前在数据采集方式上，有线集中式采集仍然是主要方式，即便是有无线传输方式，也仅仅是利用无线传输，其实质依然是集中式数据采集，进而导致信息处理是一种集中式处理方式，数据缺乏实时性。第三，准确确定安全检测点的地理位置和地理信息属性是现有地下工程施工监测系统一个尚待解决的问题，特别是在监测区域分散且工程状况复杂的环境下，该问题尤为突出。

据申请人了解，地下工程与地面工程的一个重要区别在于特殊的岩土地质环境，工程设计和施工中存在很多尚不完全清楚的问题，主要原因在于：①岩土地质条件千变万化，难以把握；②岩土结构与人工支护系统的相互作用关系尚不明确；③大量城市地下工程周围环境影响十分复杂。由于岩土力学理论与技术发展和经济条件的限制，要准确预测地下及周围环境在施工过程中的动态响应几乎是不可能的。当前一个有效的手段就是在施工中加强过程监测，以岩土层、地下工程结构与周围建、构筑物的变形和受力的变化信息为依据来优化或修改设计与施工方案，即信息化施工，它在隧道工程施工的安全和风险控制方面起着重要作用，尤其是对于繁华城市地铁或长大复杂隧道，信息化施工是必不可少的关键施工技术。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：针对上述现有技术存在的问题，提出一种基于无线传感技术的地下工程监测系统，可利用无线传感器实时监测地理空间信息，实现对地下工程稳定性的监测。

为了达到以上目的，本实用新型的技术方案如下：

一种基于无线传感技术的地下工程监测系统，包括监控主机，其特征是，还包括至少一个信息汇聚组，所述信息汇聚组由一个汇聚节点和若干传感器节点构成；所述汇聚节点与各传感器节点无线通信连接，所述监控主机与汇聚节点无线通信连接。

本实用新型进一步完善的技术方案如下：

优选地，所述传感器节点包括第一处理器模块、GPS模块、传感器模块、及第一无线通信模块，所述第一处理器模块的定位信号输入端与GPS模块信号输出端连接，所述第一处理器模块的感知信号输入端与传感器模块信号输出端连接，所述第一处理器模块的信号输出端与第一无线通信模块连接。

更优选地，所述传感器模块包括传感器和模数转换器，所述传感器输出端与模数转换器输入端连接，所述模数转换器输出端与传感器模块信号输出端重合。

再更优选地，所述传感器为变形传感器、土压力传感器、地下水传感器、或爆破传感器。

优选地，所述汇聚节点包括第二处理器模块和第二、第三无线通信模块；所述第二处理器模块的输入端与第二无线通信模块连接，所述第二处理器模块的输出端与第三无线通信模块连接；所述第二无线通信模块经无线网络与第一无线通信模块通信连接，所述第三无线通信模块经无线网络与监控主机通信连接。

更优选地，所述传感器节点、汇聚节点还分别包括供电用电源模块。