[发明专利]用于土压力检测的装置、土压力监测系统及方法

权利要求书

1.用于土压力检测的装置，其特征在于：包括充满干燥的不活泼气体的容器，所述容器包括中空球体以及一端设置在所述中空球体上的通气管，所述通气管另一端的管口设有封闭所述容器的封口件，所述封口件上与所述通气管内侧对应的位置设有检测所述气体压强的气压传感器和检测所述气体温度的温度传感器，所述气压传感器和温度传感器的输出端能够分别实时输出所述气体的压强数据和温度数据。

2.根据权利要求1所述的用于土压力检测的装置，其特征在于：

还包括将所述通气管和封口件包围在其中的保护壳体。

3.根据权利要求1所述的用于土压力检测的装置，其特征在于：

所述气体是惰性气体。

4.根据权利要求1所述的用于土压力检测的装置，其特征在于：

所述封口件上还设有检测所述气体湿度的湿度传感器，所述湿度传感器能够实时输出所述气体的湿度数据。

5.土压力监测系统，其特征在于，包括预埋在土里的至少一个权利要求1～3任一项所述的用于土体压力检测的装置，还包括：

无线传输模块，包括无线发送模块和无线接收模块，所述无线发送模块与所述用于土体压力检测的装置连接，所述无线接收模块与远程计算机连接，所述无线发送模块和无线接收模块之间建立通信连接，所述无线传输模块将各传感器输出的数据信号发送到远程计算机；

远程计算机，用于实时接收各传感器发送来的数据信号，根据所述气体的压强数据和温度数据计算土压力的变化并显示计算结果。

6.根据权利要求5所述的土压力监测系统，其特征在于：

所述封口件上还设有检测所述气体湿度的湿度传感器，所述湿度传感器能够实时输出所述气体的湿度数据；所述远程计算机还用于根据所述气体的湿度数据判断所述用于土体压力检测的装置是否发生损坏，若损坏则发出告警。

7.根据权利要求5所述的土压力监测系统，其特征在于：

所述计算土压力的公式如下：

其中：F是均布土压力；r是球体外半径；t是球体厚度；ΔP是内部气体压强变化量；R是实际气体状态常数；v₀＝v/n，v是气体初始体积，n是该气体的物质的量；b是考虑了分子占有一定体积而引进的范氏修正量；ΔT是球体内部气体温度的变化量。

8.土压力监测方法，其特征在于包括权利要求1～4任一项所述的用于土体压力检测的装置，具体包括如下步骤：

S1：实时检测土里预埋的所述中空球体中的气压以及气体温度；

S2：将检测到的所述气压及气体温度数据发送到远程计算机；

S3：所述远程计算机根据前后两次检测的气压的变化量和气体温度的变化量计算土压力。

9.根据权利要求8所述的土压力监测方法，其特征在于：

所述计算土压力的公式如下：

其中：F是均布土压力；r是球体外半径；t是球体厚度；ΔP是内部气体压强变化量；R是实际气体状态常数；v₀＝v/n，v是气体初始体积，n是该气体的物质的量；b是考虑了分子占有一定体积而引进的范氏修正量；ΔT是球体内部气体温度的变化量。