專利名稱：高等級公路軟基光纖監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種高等級公路軟基施工監(jiān)測信息的處理和傳送方法，具體的說 是一種利用光纖傳感器監(jiān)測公路軟基的方法和系統(tǒng)。
背景技術：
軟土地基的形變和穩(wěn)定是軟基筑路工程的兩個關鍵性的問題，也是軟基處理的主 題。它們與土的應力、應變以及施工時加荷速率有著密切的關系。為了確保路基在施工過 程中的安全穩(wěn)定及準確預測工后沉降，應在工程全線選定具有代表性的特殊斷面和一般斷 面進行軟基監(jiān)測，定量測定地基的應力和應變系數(shù)，以便動態(tài)地控制加載速率，監(jiān)控并指導 全線路提填筑的施工，并為控制各類土層的固結(jié)狀況和有效固結(jié)深度積累資料。因此對軟 基進行監(jiān)測是一項必不可少的關鍵性工作。我國高速公路軟基監(jiān)測當前主要采用埋入式沉降標、測斜儀、孔隙水壓計等手段， 這些方法自動化程度及儀器可靠性低、數(shù)據(jù)不及時、測量精度低，影響軟基監(jiān)測的效果和工 后沉降的預測，不利于信息化施工。因此本實用新型采用智能光纖光柵傳感技術，對智能光纖在線監(jiān)測高等級公路深 厚軟基的機理進行分析和試驗研究，建立光纖傳感技術和網(wǎng)絡技術為一體的新型軟基在線 監(jiān)測系統(tǒng)，以實現(xiàn)連續(xù)、實時對整個軟基處理過程中孔壓消散、沉降變形、水位、溫度變化情 況及土體排水固結(jié)等發(fā)展變化過程進行遠程動態(tài)監(jiān)測，從而實現(xiàn)軟基施工及工后監(jiān)測過程 的智能化和信息化。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種高等級公路軟基光纖監(jiān)測系統(tǒng)，該監(jiān)測系統(tǒng)實時 讀取施工現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)，經(jīng)過計算得到包括路基沉降、水壓力以及溫度等各種監(jiān)控參數(shù)，將 檢測數(shù)據(jù)及監(jiān)控參數(shù)以用戶圖形界面的方式顯示給各監(jiān)理單位、監(jiān)控單位和業(yè)主，各參建 單位可在任何時候?qū)ΜF(xiàn)場施工情況進行監(jiān)視，對歷史情況進行查詢，及時掌握最新的軟基 監(jiān)控信息；利用檢測數(shù)據(jù)進行處理，形成項目所需的各種報表、圖形；同時，通過對監(jiān)控參 數(shù)的分析和查詢，及時了解施工進展情況，保證工程整體質(zhì)量。本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的一種高等級公路軟基光纖監(jiān)測系統(tǒng)，所述監(jiān)測系統(tǒng)包括，埋設在軟基中的光纖光 柵傳感器，將采集的數(shù)據(jù)通過光纖傳輸給軟基光纖光柵解調(diào)儀；該光纖光柵解調(diào)儀將信號 通過網(wǎng)絡傳輸給所述光纖監(jiān)測系統(tǒng)；光纖監(jiān)測系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行處理；將處理過的數(shù)據(jù)通 過顯示器顯示給用戶。所述傳感器為沉降光纖光柵傳感器。所述埋設在軟基中的傳感器采集數(shù)據(jù)的頻率為250個/秒。所述高等級公路軟其光纖監(jiān)測系統(tǒng)，包括軟基光纖實時參數(shù)監(jiān)測、沉降計算和報 警以及參數(shù)配置，供用戶對公路軟基狀況進行在線監(jiān)測。實時參數(shù)監(jiān)測讀取光纖檢測數(shù)據(jù)存放的文件；沉降計算和報警是利用實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)計算得到包括路基沉降、水壓力 以及溫度等監(jiān)控參數(shù)，將計算結(jié)果返回給用戶圖形界面顯示，并對路基沉降結(jié)果進行分類， 實現(xiàn)沉降報警；參數(shù)配置可以更改和保存各監(jiān)控參數(shù)計算表達式中的各項參數(shù)，便于根據(jù) 不同施工情況對各監(jiān)控參數(shù)的計算進行校正。本實用新型中，光纖檢測到的實時數(shù)據(jù)存放于指定存儲文件中，供用戶進行讀取 和查詢。對數(shù)據(jù)進行加工處理后返回到用戶圖形界面的操作結(jié)果可以是各種數(shù)值、圖形和 曲線。本實用新型由Visual C++6.0開發(fā)。本實用新型中，所述用戶包括施工單位、監(jiān)理單位和監(jiān)控單位。用戶通過圖形界面選擇需要讀取數(shù)據(jù)的文件，系統(tǒng)讀取數(shù)據(jù)，通過計算后將包括 路基沉降、水壓力以及溫度等各種監(jiān)控參數(shù)以數(shù)值、圖形及曲線顯示給用戶，并對路基總沉 降量進行查詢和報警。用戶還可以通過圖形界面讀取文件、歷史沉降曲線、沉降報警、修改 參數(shù)和用戶名和密碼。本實用新型可以方便地對軟基監(jiān)控數(shù)據(jù)進行查詢和運算，形成用戶所需的各種圖 形、曲線，實時反映軟基處理的全部或局部狀況。本實用新型的優(yōu)點是1.實時性好，實時讀取數(shù)據(jù)并顯示，加快監(jiān)測數(shù)據(jù)的傳遞、 實時反映軟基處理的情況，便于了解現(xiàn)場施工情況；2.自動化程度高，自動讀取和準確顯 示現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)，自動對各種監(jiān)測參數(shù)進行量化計算，并結(jié)合歷史沉降和當前沉降情況進 行報警，有利于全面反映軟基情況。當前對路基沉降、水壓力以及溫度等各種監(jiān)控參數(shù)的計算是通過人工利用檢測數(shù) 據(jù)進行計算后，再以書面報告提交，不僅耗費時間，而且當沉降出現(xiàn)異常時往往不能及時上 報，不利于監(jiān)控部門及時掌握軟基進展情況。高等級公路軟基光纖監(jiān)測系統(tǒng)的實時顯示、自 動計算和報警功能改變了人工計算再上報的模式，不僅大大減少了人工計算所耗費的大量 精力和時間，還可對當前路基沉降情況進行實時報警，實現(xiàn)了軟基監(jiān)控數(shù)據(jù)的有效監(jiān)測和 管理。本實用新型的有益效果是解決了軟基監(jiān)控中對路基沉降等狀況上報滯后、監(jiān)控 不力等問題，有利于及時掌握監(jiān)控信息，有效指導施工，通過圖形顯示等功能直觀反映現(xiàn) 場信息，并已實現(xiàn)沉降報警功能，對推動高等級公路軟基監(jiān)控的信息化、智能化和自動化具
有重要意義。

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型提供的監(jiān)測系統(tǒng)示意具體實施方式
實施例如圖1-2所示一種高等級公路軟基光纖監(jiān)測系統(tǒng)，所述監(jiān)測系統(tǒng)包括，埋 設在軟基中的光纖光柵傳感器，將采集的數(shù)據(jù)通過光纖傳輸給軟基光纖光柵解調(diào)儀；該光 纖光柵解調(diào)儀將信號通過網(wǎng)絡傳輸給所述光纖監(jiān)測系統(tǒng)；光纖監(jiān)測系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行處理； 將處理過的數(shù)據(jù)通過顯示器顯示給用戶。所述傳感器為沉降光纖光柵傳感器。[0022]所述埋設在軟基中的傳感器采集數(shù)據(jù)的頻率為250個/秒。所述高等級公路軟其光纖監(jiān)測系統(tǒng)，包括軟基光纖實時參數(shù)監(jiān)測、沉降計算和報 警以及參數(shù)配置，供用戶對公路軟基狀況進行在線監(jiān)測。實時參數(shù)監(jiān)測讀取光纖檢測數(shù)據(jù) 存放的文件；沉降計算和報警是利用實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)計算得到包括路基沉降、水壓力 以及溫度等監(jiān)控參數(shù)，將計算結(jié)果返回給用戶圖形界面顯示，并對路基沉降結(jié)果進行分類， 實現(xiàn)沉降報警；參數(shù)配置可以更改和保存各監(jiān)控參數(shù)計算表達式中的各項參數(shù)，便于根據(jù) 不同施工情況對各監(jiān)控參數(shù)的計算進行校正。本實用新型中，光纖檢測到的實時數(shù)據(jù)存放于指定存儲文件中，供用戶進行讀取 和查詢。對數(shù)據(jù)進行加工處理后返回到用戶圖形界面的操作結(jié)果可以是各種數(shù)值、圖形和 曲線。本實用新型由Visual C++6.0開發(fā)。本實用新型中，所述用戶包括施工單位、監(jiān)理單位和監(jiān)控單位。用戶通過圖形界面選擇需要讀取數(shù)據(jù)的文件，系統(tǒng)讀取數(shù)據(jù)，通過計算后將包括 路基沉降、水壓力以及溫度等各種監(jiān)控參數(shù)以數(shù)值、圖形及曲線顯示給用戶，并對路基總沉 降量進行查詢和報警。用戶還可以通過圖形界面讀取文件、歷史沉降曲線、沉降報警、修改 參數(shù)和用戶名和密碼。本實用新型可以方便地對軟基監(jiān)控數(shù)據(jù)進行查詢和運算，形成用戶所需的各種圖 形、曲線，實時反映軟基處理的全部或局部狀況。參照圖1，是本實用新型提供的高等級公路軟基光纖監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。在監(jiān)測斷面埋設沉降光纖光柵傳感器，根據(jù)具體需要測量沉降的地理特性以及光 纖光柵傳感器的測量范圍，可以在監(jiān)測斷面埋設多個傳感器。孔隙壓力傳感器可根據(jù)監(jiān)測 目的在軟基不同深度進行埋設。為了提高測量精度，通常還使用溫度傳感器對溫度進行測 量，用測量得到的溫度值對其他光纖傳感器采集的數(shù)據(jù)進行溫度補償修正。在需要測量溫 度場時，可以單獨埋設溫度傳感器。但是，目前經(jīng)常使用的沉降傳感器和孔隙壓力傳感器都 自帶溫度傳感器，因此就不一定要單獨埋設。在本實施例中，每個沉降傳感器與一個溫度傳 感器組成一組傳感器，使用該溫度傳感器讀取的數(shù)據(jù)對該組的沉降傳感器讀取的數(shù)據(jù)進行 補償；相似的，對于每個孔隙壓力傳感器，也與一個溫度傳感器組合成一組傳感器，使用該 溫度傳感器讀取的數(shù)據(jù)對該組的孔隙壓力傳感器讀取的數(shù)據(jù)進行補償。每一組傳感器分別 具有固有的標定系數(shù)，在不同工況下可以選擇適合的標定系數(shù)的傳感器進行測量。所述的沉降傳感器、溫度傳感器和孔隙水壓力傳感器分別采樣并將采集的光波長 信號通過光纖傳給光纖光柵解調(diào)儀，再通過網(wǎng)絡傳輸至監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫。這里使用的網(wǎng) 絡可以是公知的網(wǎng)絡連接形式，例如支持TCP/IP網(wǎng)絡協(xié)議的公用網(wǎng)，也可以是其他形式的 網(wǎng)絡連接，例如無線網(wǎng)絡連接。通過光纖監(jiān)測系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行處理后，將處理過的數(shù)據(jù)通過 顯示器顯示給用戶。 如圖2所示，為本實用新型提供的監(jiān)測系統(tǒng)示意圖。 為了能夠得到軟基的實時狀況，需要通過傳感器對測量斷面進行頻繁的采樣。本 實施例中，將每個傳感器進行采樣和傳輸數(shù)據(jù)的頻率設置為250個/秒，根據(jù)具體需要和采 用的傳感器以及傳輸網(wǎng)絡等資源，可以選用適當頻率的傳感器進行采樣。實時數(shù)據(jù)傳輸至 數(shù)據(jù)庫中，以文本形式進行存放。每個傳感器每秒鐘取得的數(shù)據(jù)按照時間順序分別依次寫 入同一數(shù)據(jù)庫文件中，這個數(shù)據(jù)庫以文本格式進行存儲，每組數(shù)據(jù)包括一個時間信號點對應的所有傳感器的信號數(shù)據(jù)，可以將數(shù)據(jù)格式設定為按照傳感器的一定順序相對應地排列 傳回系統(tǒng)的信號。例如在某一個沉降傳感器相對應的文本文件中記錄有1000組數(shù)據(jù)，依次 表示前4秒鐘的1000個時間點上，所有傳感器傳回的信號數(shù)據(jù)。實時數(shù)據(jù)庫的大小與保存 時間有關，保存時間越長數(shù)據(jù)庫越大。實時數(shù)據(jù)庫一邊寫入一邊通過監(jiān)測系統(tǒng)顯示出來，監(jiān) 測系統(tǒng)讀取這個數(shù)據(jù)的頻率跟傳感器讀取的頻率保持一致，實現(xiàn)實時傳輸。光纖監(jiān)測系統(tǒng) 按照上述對數(shù)據(jù)格式的設定，分別在顯示界面上將每個傳感器傳回的信號再相應的顯示為 每個傳感器的數(shù)據(jù)。為了得到軟基沉降的數(shù)值，首先在測量初始時，需要讀取各個傳感器的初始狀態(tài) 值作為參照數(shù)值。此后，實時讀取光纖光柵傳感器的波長數(shù)據(jù)，與上述初始狀態(tài)值進行對 比，就可以得到傳感器采集的數(shù)據(jù)的變化情況。這里所述的傳感器包括上述沉降傳感器、孔 隙水壓傳感器以及溫度傳感器等。對每個傳感器讀取的數(shù)據(jù)與上述初始狀態(tài)值進行比較、 計算，并將計算結(jié)果以實時參數(shù)、實時參數(shù)曲線等多種形式顯示給用戶?？梢愿鶕?jù)工況，在每次監(jiān)測時，將監(jiān)測的數(shù)據(jù)進行保存，形成歷史數(shù)據(jù)庫。按照一 定頻率將實時數(shù)據(jù)庫中的一組數(shù)據(jù)存儲入歷史數(shù)據(jù)庫，持續(xù)一段時間后，就形成這段時間 內(nèi)的歷史記錄。例如在一個月內(nèi)，每天的某個固定時間點對施工現(xiàn)場進行1分鐘固定時間 段的測量，每天取得的一個數(shù)據(jù)文件；將一個月中每天的數(shù)據(jù)文件中的一組數(shù)據(jù)寫入到歷 史數(shù)據(jù)庫文件中，就形成一個月內(nèi)的歷史文件，因為在很短的1分鐘時間內(nèi)每組數(shù)據(jù)基本 沒有變化，因此上述取出的一組數(shù)據(jù)可以從施工現(xiàn)場進行1分鐘固定時間段所取得的多組 數(shù)據(jù)中隨機取得。在需要對歷史數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)進行分析時，將歷史數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)讀取出 來，并以表格或者曲線的格式顯示給用戶。當然，所述寫入歷史數(shù)據(jù)庫的頻率、實時記錄的 時間段長度以及歷史記錄的時間長度可以根據(jù)具體情況而定，例如可以將每天的若干個小 時作為存儲歷史數(shù)據(jù)庫的頻率，將每個小時的開頭2秒鐘作為取樣時間段，每天的多個記 錄寫入歷史數(shù)據(jù)庫中，持續(xù)一個星期或者更長的時間，就組成了這段時間內(nèi)的歷史數(shù)據(jù)庫。 因為實時數(shù)據(jù)庫中所有傳感器讀取的記錄都寫入歷史數(shù)據(jù)庫中，因此，歷史數(shù)據(jù)庫能同時 讀取總體沉降(地表沉降)、各分層沉降、所有溫度變化、孔隙壓力這幾個參數(shù)的歷史值。數(shù)據(jù)庫中還存儲有參數(shù)的配置信息，可以通過對配置信息進行修改來適應不同工 況的測量要求。還可以對數(shù)據(jù)庫的訪問者身份進行限定，這可以通過對訪問者的身份鑒定實現(xiàn)。 例如通過訪問者的用戶名、密碼來確認訪問者是否有權(quán)限對數(shù)據(jù)庫進行讀取和寫入等操作。對于監(jiān)測系統(tǒng)的其他信息，例如版權(quán)信息、注意事項等也可以存放在數(shù)據(jù)庫中，隨 時調(diào)出讀取。本實施例中，可以采用普通的計算機實現(xiàn)監(jiān)測系統(tǒng)的計算、運行以及數(shù)據(jù)傳輸，這 些都是本領域常用的技術手段，這里不再贅述。
權(quán)利要求1.一種高等級公路軟基光纖監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述監(jiān)測系統(tǒng)包括，埋設在軟基中的光纖光柵傳感器，將采集的數(shù)據(jù)通過光纖傳輸給軟基光纖光柵解調(diào)儀；該光纖光柵解調(diào)儀將信號通過網(wǎng)絡傳輸給所述光纖監(jiān)測系統(tǒng)； 光纖監(jiān)測系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行處理； 將處理過的數(shù)據(jù)通過顯示器顯示給用戶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高等級公路軟基光纖監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述傳感器為 沉降光纖光柵傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高等級公路軟基光纖監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述埋設在軟 基中的傳感器采集數(shù)據(jù)的頻率為250個/秒。
專利摘要本實用新型涉及一種高等級公路軟基施工監(jiān)測信息的處理和傳送方法，具體的說是一種利用光纖光柵傳感器監(jiān)測公路軟基的方法和系統(tǒng)。本實用新型提供一種高等級公路軟基光纖監(jiān)測系統(tǒng)，包括埋設在軟基中的光纖光柵傳感器，將采集的數(shù)據(jù)通過光纖傳輸給軟基光纖光柵解調(diào)儀；該光纖光柵解調(diào)儀將信號通過網(wǎng)絡傳輸給所述光纖監(jiān)測系統(tǒng)；光纖監(jiān)測系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行處理；將處理過的數(shù)據(jù)通過顯示器顯示給用戶。本實用新型可以方便地對軟基監(jiān)控數(shù)據(jù)進行查詢和運算，形成用戶所需的各種圖表、曲線，實時反映軟基處理的全部或局部狀況。
文檔編號G01K11/32GK201876256SQ201020546070
公開日2011年6月22日 申請日期2010年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月28日
發(fā)明者萬寶發(fā), 劉優(yōu)平, 周院芳, 張鴻, 曠小林, 熊茂東, 羅昌泰, 胡明清, 蔣衛(wèi)東, 袁源平, 陳書權(quán), 陳曉芳, 黎劍華 申請人:周院芳, 張鴻, 黎劍華