【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及边坡监测，特别涉及一种无源无线型锚索预应力监测系统及其边坡监测方法。
技术介绍
1、在土木工程领域，锚索预应力监测系统是一项关键技术，特别是在大型结构物、桥梁、隧道等建筑中应用广泛。锚索预应力是通过预先施加张力来增强结构物的稳定性和承载能力的一种手段，为了确保锚索的预应力状态能够长期稳定并及时监测潜在问题，无源无线型锚索预应力监测系统应运而生。
2、传统的锚索预应力监测系统通常采用有线连接方式，限制了其在复杂工程场地的应用，有线系统不仅难以布设，而且容易受到外部环境和施工活动的干扰，导致监测数据的不准确性。有源传感器系统通常需要外部电源供应，这增加了工程的能耗和维护成本，此外，线缆的引入也增加了施工难度。在现有技术中，对结构健康状态的实时监测和远程传输数据的需求日益增长，而传统的监测系统无法满足这些要求，因为它们通常缺乏实时性和远程监测功能。
3、预应力锚索作为一种主动加固技术，对提高边坡稳定性具有重要的作用。对于锚索加固后的边坡，岩土体内应力状态改善，坡面变形受到限制，边坡安全系数得以提高。公路边坡的锚固工程并非永久性保障，随着边坡岩土体外部荷载以及内部结构的改变，边坡仍然存在失稳破坏的潜在风险。边坡安全性预警，主要是通过探究坡体上特征点的力学参量与边坡状态参量的对应变化规律，确定边坡在不同安全稳定状态下的临界阈值，并根据边坡失稳破坏的程度，得出边坡稳定性不同等级的预警判据。但是，对于高安全等级或边坡自身安全储备不足、需要支护结构的“复合边坡”来讲，仅从边坡变形的角度对边坡安全稳定状态进行
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术实施例的目的在于提供一种无源无线型锚索预应力监测系统及其边坡监测方法，能够建立高实时性、低维护成本、全面监测边坡稳定性和灵活的边坡预警机制，为锚索预应力监测和边坡监测提供了先进而可行的解决方法。
2、第一方面，本专利技术实施例提供了一种无源无线型锚索预应力监测系统，其中，包括：
3、锚索预应力传感器，安装在所述锚索上，测量锚索初始预应力和锚索内力增量；
4、采集装置，连接所述锚索预应力传感器，收集所述锚索预应力传感器测量的所述锚索初始预应力和所述锚索内力增量；
5、无线传输装置，将所述预应力数据和所述锚索内增量数据远程传输至上位机进行监测和分析；
6、预警装置，实时监测所述预应力数据和所述锚索内增量数据，若所述预应力数据和/或所述锚索内增量数据安全阈值，则发出警报；
7、管理装置，接收所述预应力数据和所述内力增量数据，并进行存储、处理和分析；
8、供电装置，为所述锚索预应力传感器、所述采集装置、所述无线传输装置、所述预警装置和所述管理装置供电。
9、结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，
10、所述预警装置包括数据接收模块、数据处理模块、报警触发模块和报警输出模块；
11、所述数据接收模块接收所述预应力数据和所述内力增量数据；
12、所述数据处理模块对接收到的数据进行分析、处理，并与预设的安全阈值进行比较；
13、所述报警触发模块根据数据处理结果判断是否需要触发报警，若数据超出预设阈值，则发出报警信号；
14、所述报警输出模块将所述报警信号输出至相应的警报设备。
15、结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，
16、所述管理装置包括数据存储模块、控制模块和维护日志模块和数据备份模块；
17、所述数据存储模块存储所述预应力数据和所述内力增量数据和报警记录；
18、所述控制模块管理和控制整个监测系统的运行，包括调整采集频率和传输参数；
19、所述维护日志模块记录系统运行状态和维护历史；
20、所述数据备份模块提供数据备份和恢复功能。
21、结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，
22、所述锚索预应力传感器采用应变式传感器；
23、所述应变式传感器包括应变片、应变支撑基座和应变连接电缆；
24、所述应变片和所述应变连接电缆安装在所述应变支撑基座上；
25、所述应变支撑基座安装在所述锚索上；
26、所述应变连接电缆连接所述采集装置。
27、其技术效果在于：应变式传感器可以通过测量锚索的变形来获取预应力的信息，对锚索的微小应变非常敏感，能够准确地检测锚索的初始预应力和内力增量，且适应性强，安装方便。
28、结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，
29、所述锚索预应力传感器采用振弦式传感器；
30、所述振弦式传感器包括测量弦、振弦支撑基座、放大电路和连接电缆；
31、所述测量弦的两端固定在所述振弦支撑基座上，保持张紧；
32、所述放大电路和所述连接电缆安装在所述振弦支撑基座上；
33、所述振弦支撑基座安装在所述锚索上；
34、所述连接电缆连接所述采集装置。
35、其技术效果在于：振弦是一根固定在两端并张紧的细弦，其振动频率和特征与弦的张力直接相关，当锚索的预应力发生变化时，锚索的形变会导致振弦的张力发生变化，从而引起振弦的振动频率和特征发生相应的变化，其对锚索的微小变形非常敏感。通过测量振弦的振动频率和特征来获取锚索的预应力信息，能够准确地反映锚索的状态变化。同时，其抗干扰性和耐久性强，能够在恶劣环境下长时间稳定工作。
36、结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，
37、所述无线传输装置包括lorawan模块、5g模块和切换模块；
38、所述切换模块以固定周期检测当前通讯模块的信号强度，若当前通讯模块强度低于预设，则切换另一模块进行通讯；
39、所述lorawan模块包括lora调制解调器、lora处理器、lora射频前端、lora天线和lora外部接口；
40、所述5g模块包括5g调制解调器、基带处理器、5g射频前端、5g天线和5g外部接口。
41、其技术效果在于：lorawan适用于低功耗、远距离通信，而5g则提供高速、大容量的通信能力，两者结合，通过智能切换机制，可以根据具体需求进行选择，既能保证通信的稳定性，又能满足不同的通信需求，同时能够有效地管理能源消耗，延长系统的运行时间。
42、第二方面，本专利技术实施例还提供了一种应用无源无线型锚索预应力监测系统的无源无线型锚索预应力边本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种无源无线型锚索预应力监测系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的无源无线型锚索预应力监测系统，其特征在于，所述预警装置包括数据接收模块、数据处理模块、报警触发模块和报警输出模块；
3.根据权利要求2所述的无源无线型锚索预应力监测系统，其特征在于，所述管理装置包括数据存储模块、控制模块和维护日志模块和数据备份模块；
4.根据权利要求1所述的无源无线型锚索预应力监测系统，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的无源无线型锚索预应力监测系统，其特征在于，
6.根据权利要求1所述的无源无线型锚索预应力监测系统，其特征在于，
7.一种应用无源无线型锚索预应力监测系统的无源无线型锚索预应力边坡监测方法，其特征在于，包括：
8.根据权利要求7所述的无源无线型锚索预应力边坡监测方法，其特征在于，
9.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求7至8中任一项所述的无源无线型锚索预应力边坡监测方
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求7至8中任一项所述的无源无线型锚索预应力边坡监测方法。
...【技术特征摘要】
1.一种无源无线型锚索预应力监测系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的无源无线型锚索预应力监测系统，其特征在于，所述预警装置包括数据接收模块、数据处理模块、报警触发模块和报警输出模块；
3.根据权利要求2所述的无源无线型锚索预应力监测系统，其特征在于，所述管理装置包括数据存储模块、控制模块和维护日志模块和数据备份模块；
4.根据权利要求1所述的无源无线型锚索预应力监测系统，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的无源无线型锚索预应力监测系统，其特征在于，
6.根据权利要求1所述的无源无线型锚索预应力监测系统，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡德钩，叶阳升，闫宏业，李竹庆，王瑞鹏，张千里，陈锋，尧俊凯，毕宗琦，李泰灃，梁经纬，刘晓贺，苏珂，闫鑫，邓逆涛，刘莉，刘景宇，张新冈，张栋，王李阳，郭浏卉，杜翠，
申请(专利权)人：中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所，
类型：发明
国别省市：
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