高等级公路软基光纤监测系统技术方案

本发明专利技术涉及一种高等级公路软基施工监测信息的处理和传送方法，具体的说是一种利用光纤光栅传感器监测公路软基的方法和系统。本发明专利技术提供一种高等级公路软基光纤监测系统，包括：埋设在软基中的光纤光栅传感器，将采集的数据通过光纤传输给软基光纤光栅解调仪；该光纤光栅解调仪将信号通过网络传输给所述光纤监测系统；光纤监测系统对数据进行处理；将处理过的数据通过显示器显示给用户。本发明专利技术可以方便地对软基监控数据进行查询和运算，形成用户所需的各种图表、曲线，实时反映软基处理的全部或局部状况。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高等级公路软基施工监测信息的处理和传送方法，具体的说是 一种利用光纤传感器监测公路软基的方法和系统。
技术介绍
软土地基的形变和稳定是软基筑路工程的两个关键性的问题，也是软基处理的 主题。它们与土的应力、应变以及施工时加荷速率有着密切的关系。为了确保路基在施 工过程中的安全稳定及准确预测工后沉降，应在工程全线选定具有代表性的特殊断面和 一般断面进行软基监测，定量测定地基的应力和应变系数，以便动态地控制加载速率， 监控并指导全线路提填筑的施工，并为控制各类土层的固结状况和有效固结深度积累资 料。因此对软基进行监测是一项必不可少的关键性工作。我国高速公路软基监测当前主要采用埋入式沉降标、测斜仪、孔隙水压计等手 段，这些方法自动化程度及仪器可靠性低、数据不及时、测量精度低，影响软基监测的 效果和工后沉降的预测，不利于信息化施工。因此本专利技术采用智能光纤光栅传感技术，对智能光纤在线监测高等级公路深厚 软基的机理进行分析和试验研究，建立光纤传感技术和网络技术为一体的新型软基在线 监测系统，以实现连续、实时对整个软基处理过程中孔压消散、沉降变形、水位、温度 变化情况及土体排水固结等发展变化过程进行远程动态监测，从而实现软基施工及工后 监测过程的智能化和信息化。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高等级公路软基光纤监测系统，该监测系统实时读 取施工现场检测数据，经过计算得到包括路基沉降、水压力以及温度等各种监控参数， 将检测数据及监控参数以用户图形界面的方式显示给各监理单位、监控单位和业主，各 参建单位可在任何时候对现场施工情况进行监视，对历史情况进行查询，及时掌握最新 的软基监控信息；利用检测数据进行处理，形成项目所需的各种报表、图形；同时，通 过对监控参数的分析和查询，及时了解施工进展情况，保证工程整体质量。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的一种高等级公路软基光纤监测系统，包括软基光纤实时参数监测、沉降计算和 报警以及参数配置，供用户对公路软基状况进行在线监测。实时参数监测读取光纤检测 数据存放的文件；沉降计算和报警是利用实时数据和历史数据计算得到包括路基沉降、 水压力以及温度等监控参数，将计算结果返回给用户图形界面显示，并对路基沉降结果 进行分类，实现沉降报警；参数配置可以更改和保存各监控参数计算表达式中的各项参 数，便于根据不同施工情况对各监控参数的计算进行校正。所述传感器为沉降光纤光栅 传感器。所述埋设在软基中的传感器采集数据的频率为250个/秒。本专利技术中，光纤检测到的实时数据存放于指定存储文件中，供用户进行读取和查询。对数据进行加工处理后返回到用户图形界面的操作结果可以是各种数值、图形和 曲线。本专利技术由Visual C++6.0开发。本法明还提供一种高等级公路软基光纤监测系统进行监测的方法，通过光纤监 测系统对某一处沉降量数据进行处理的步骤包括在测量地点埋设具有沉降传感器和温度补偿传感器的传感器组；读取该沉降传感器的初始值Cffw ；读取该温度补偿传感器的初始值Csftws ； 在测量时刻读取沉降传感器的实时值X_ ；在测量时刻读取温度补偿传感器的实时值Xswhs ；该传感器组的自身标定值Wftssia通过下式计算得到所述地点的沉降量Sfftptt:S沉降量=W传感器组[Cx沉降-C沉降)-Cx温度补偿-C温度补偿)]。其中，光纤监测系统对某一处沉降量数据进行处理的步骤包括在测量地点埋设具有一个以上i个沉降传感器和与其相对应的同样数量的i个温 度补偿传感器的传感器组；读取每个沉降传感器的初始值Clffw ；读取每个温度补偿传感器的初始值Cisftws ；在测量时刻读取每个沉降传感器的实时值Xlffw ；在测量时刻读取每个温度补偿传感器的实时值Xisftws ；每组该传感器组的自身标定值Wlftssia通过下式计算得到所述地点的沉降量Sffw量S沉降量=W1传感器组[Cx1沉降-C1沉降)-Cx1温度补偿-C1温度补偿)]+w2传感器组[Cx2沉降-C2沉降)-Cx2 温度补偿_c2温度补偿)]+……+W1传感器组[(X1沉降-C1沉降)-(X1温度补偿-C1温度补偿)]；其中，i为传感器的数量，大于1。光纤监测系统对某一处温度数据进行处理的步骤包括在测量地点埋设温度补偿传感器；读取该温度补偿传感器的初始值Csft ；在测量时刻读取温度补偿传感器的实时值Xsft ；该传感器组的自身标定值W传感器通过下式计算得到所述地点的温度Tsft :T温度=W传感器(X温度—C温度)。将读取的传感器实时值记录在第一数据库中，并以数字、图形或者曲线的形式 显示计算结果。将所述第一数据库中的数据记录至第二数据库中，并计算该第二数据库 中同一传感器相邻两个时间点的记录差值，如果该差值大于阈值，发出沉降报警信号。本专利技术中，所述用户包括施工单位、监理单位和监控单位。用户通过图形界面选择需要读取数据的文件，系统读取数据，通过计算后将包 括路基沉降、水压力以及温度等各种监控参数以数值、图形及曲线显示给用户，并对路 基总沉降量进行查询和报警。用户还可以通过图形界面读取文件、历史沉降曲线、沉降 报警、修改参数和用户名和密码。本专利技术可以方便地对软基监控数据进行查询和运算，形成用户所需的各种图 形、曲线，实时反映软基处理的全部或局部状况。本专利技术的优点是1.实时性好，实时读取数据并显示，加快监测数据的传递、实时反映软基处理的情况，便于了解现场施工情况；2.自动化程度高，自动读取和准确 显示现场采集数据，自动对各种监测参数进行量化计算，并结合历史沉降和当前沉降情 况进行报警，有利于全面反映软基情况。当前对路基沉降、水压力以及温度等各种监控参数的计算是通过人工利用检测 数据进行计算后，再以书面报告提交，不仅耗费时间，而且当沉降出现异常时往往不能 及时上报，不利于监控部门及时掌握软基进展情况。高等级公路软基光纤监测系统的实 时显示、自动计算和报警功能改变了人工计算再上报的模式，不仅大大减少了人工计算 所耗费的大量精力和时间，还可对当前路基沉降情况进行实时报警，实现了软基监控数 据的有效监测和管理。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是本专利技术提供的监测系统示意图； 图3是本专利技术提供的监测系统中对参数进行配置的界面；图4是本专利技术提供的测量系统的实时参数显示界面；图5是本专利技术提供的测试系统的时程曲线示意图；图6是本专利技术提供的监测系统历史数据的曲线；图7是本专利技术提供的监测系统登录界面；图8是设置用户密码的界面；图9是本专利技术提供的检测系统的版权信息界面。具体实施例方式参照图1，是本专利技术提供的高等级公路软基光纤监测系统的结构示意图。在监测断面埋设沉降光纤光栅传感器，根据具体需要测量沉降的地理特性以及 光纤光栅传感器的测量范围，可以在监测断面埋设多个传感器。孔隙压力传感器可根据 监测目的在软基不同深度进行埋设。为了提高测量精度，通常还使用温度传感器对温度 进行测量，用测量得到的温度值对其他光纤传感器采集的数据进行温度补偿修正。在需 要测量温度场时，可以单独埋设温度传感器。但是，目前经常使用的沉降传感器和孔隙 压力传感器都自带温度传感器，因此就不一定要单独埋设。在本实施例中，每个沉降传 感器与一个温度传感器组成一组传感器，使用该温本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高等级公路软基光纤监测系统，其特征在于：所述监测系统包括，埋设在软基中的光纤光栅传感器，将采集的数据通过光纤传输给软基光纤光栅解调仪；该光纤光栅解调仪将信号通过网络传输给所述光纤监测系统；光纤监测系统对数据进行处理；将处理过的数据通过显示器显示给用户。

【技术特征摘要】
1.一种高等级公路软基光纤监测系统，其特征在于所述监测系统包括，埋设在软基中的光纤光栅传感器，将采集的数据通过光纤传输给软基光纤光栅解调仪；该光纤光栅解调仪将信号通过网络传输给所述光纤监测系统； 光纤监测系统对数据进行处理； 将处理过的数据通过显示器显示给用户。2.根据权利要求1所述的高等级公路软基光纤监测系统，其特征在于所述传感器 为沉降光纤光栅传感器。3.根据权利要求2所述的高等级公路软基光纤监测系统，其特征在于所述埋设在 软基中的传感器采集数据的频率为250个/秒。4.使用权利要求1所述的高等级公路软基光纤监测系统进行监测的方法，其特征在 于，光纤监测系统对某一处沉降量数据进行处理的步骤包括在测量地点埋设具有沉降传感器和温度补偿传感器的传感器组； 读取该沉降传感器的初始值Cffw ； 读取该温度补偿传感器的初始值Cswhs ； 在测量时刻读取沉降传感器的实时值Xffw ； 在测量时刻读取温度补偿传感器的实时值Xsftws ；该传感器组的自身标定值通过下式计算得到所述地点的沉降量Siwtt S沉降量=W传感器组[(X沉降沉降)-(X温度补偿_c温度补偿)]。5.根据权利要求4所述的高等级公路软基光纤监测系统进行监测的方法，其特征在 于，光纤监测系统对某一处沉降量数据进行处理的步骤包括在测量地点埋设具有一个以上i个沉降传感器和与其相对应的同样数量的i个温度补 偿传感器的传感器组；读取每个沉降传感器的初始值Clffw ； 读取每个温度补偿传感器的初始值Ciswhs ； 在测量...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎剑华，张鸿，周院芳，刘优平，陈晓芳，熊茂东，万宝发，旷小林，罗昌泰，袁源平，胡明清，蒋卫东，陈书权，
申请(专利权)人：黎剑华，张鸿，周院芳，
类型：发明
国别省市：36