CN109296012A - 地下连续墙土体水平位移长期监测的NB-IoT无线传感器、方法及*** - Google Patents

地下连续墙土体水平位移长期监测的NB-IoT无线传感器、方法及*** Download PDF

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    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
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  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
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Abstract

本发明公开了一种地下连续墙土体水平位移长期监测的NB‑IoT无线传感器，包括测斜仪，测斜仪通过探头采集土体水平位移带来的探头电阻变化信号并发送给信号放大模块，信号放大模块对探头电阻变化信号进行放大并转化为数字信号然后发送给核心板，核心板与NB‑IoT无线通信模块进行通信。本发明还公开了采用该传感器的传感方法和***。本发明解决了有线应变采集设备成本高、布线困难等问题，具有低成本、低功耗、高精度特点，有效实现地下连续墙水平位移变化过程中的数据长期、实时监测过程；解决了当前无线设备传输距离有限、功耗大、现场供电难等问题，通过传输数据至远程服务器，能够实现集群、大规模监测目的，实现数据集中管理。

Description

地下连续墙土体水平位移长期监测的NB-IoT无线传感器、方 法及***
技术领域
本发明涉及地下基坑连续墙土体长期监测，特别是涉及地下连续墙土体水平位移长期监测的NB-IoT无线传感器、方法及***。
背景技术
随着城市地下空间的开发与理由，地铁等项目的不断建设，基坑项目施工难度越来越大，旗下连续墙作为围护结构能够提供对周边环境及基坑自身提供较高的保护效果。
地下连续墙的变形控制，尤其是水平位移成为监控的重点指标。
当前监测手段中，采用测斜仪能够实现对水平位移的零号监测。通过测斜管布设至连续墙内，测斜仪探头深入管内，管体的变形通过探头电阻值信号的变化反应，终端设备通过采集该信号变化转换为水平位移变化。
当前大部分采集以有线传输为主，其具有高精度、高灵敏度等特点，但是传输距离有限，仅能实现定点采集。若想对地下连续墙布设多个测定或对多个地下连续墙集群进行长期监测，每个测点均应放置相应的采集设备，将带来极高的安装成本和后期维护成本。且供电条件不足的环境下，有线采集设备更是难以维持正常工作。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种成本低、功耗低、传输距离远的地下连续墙土体水平位移长期监测的NB-IoT无线传感器、方法及***。
技术方案：为达到此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明所述的地下连续墙土体水平位移长期监测的NB-IoT无线传感器，包括测斜仪，测斜仪通过探头采集土体水平位移带来的探头电阻变化信号并发送给信号放大模块，信号放大模块对探头电阻变化信号进行放大并转化为数字信号然后发送给核心板，核心板与NB-IoT无线通信模块进行通信。
进一步，还包括供能模块，供能模块为核心板供电。
进一步，所述测斜仪在地下连续墙内垂直放置。
采用本发明所述的地下连续墙土体水平位移长期监测的NB-IoT无线传感器的传感方法，包括以下步骤：
S1：测斜仪通过探头采集土体水平位移带来的探头电阻变化信号并发送给信号放大模块；
S2：信号放大模块对探头电阻变化信号进行放大并转化为数字信号然后发送给核心板；
S3：核心板与NB-IoT无线通信模块进行通信。
采用本发明所述的地下连续墙土体水平位移长期监测的NB-IoT无线传感器的***，在集群监测点上布设所述NB-IoT无线传感器，每个NB-IoT无线传感器具有相应的ID标识，各个NB-IoT无线传感器的NB-IoT无线通信模块将信号发送给远程服务器。
有益效果：本发明公开了一种地下连续墙土体水平位移长期监测的NB-IoT无线传感器、方法及***，与现有技术相比，具有如下的有益效果：
(1)本发明通过NB-IoT无线通信模块建立NB-IoT无线传感器用于测量地下连续墙水平位移变化情况；
(2)本发明解决了有线应变采集设备成本高、布线困难等问题，具有低成本、低功耗、高精度特点，有效实现地下连续墙水平位移变化过程中的数据长期、实时监测过程；
(3)本发明解决了当前无线设备传输距离有限，功耗大等问题，有效解决现场供电难等问题，通过传输数据至远程服务器，能够实现集群、大规模监测目的，实现数据集中管理。
附图说明
图1为本发明具体实施方式中***的示意图；
图2为本发明具体实施方式中测斜仪的监测流程图；
图3为本发明具体实施方式中的数据传输过程图；
图4为本发明具体实施方式中集群监测的示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式和附图对本发明的技术方案作进一步的介绍。
本具体实施方式公开了一种地下连续墙土体水平位移长期监测的NB-IoT无线传感器，如图1所示，包括测斜仪，测斜仪通过探头采集土体水平位移带来的探头电阻变化信号并发送给信号放大模块，信号放大模块对探头电阻变化信号进行放大并转化为数字信号然后发送给核心板，核心板与NB-IoT无线通信模块进行通信。还包括供能模块，供能模块为核心板供电。测斜仪在地下连续墙内垂直放置。测斜仪的监测流程如图2所示，传感器的数据传输过程如图3所示。
(1)供能模块
采用锂电池提供3.7V标准电压为核心板供电。
(2)测斜仪
包括弹性体、电阻应变计、引出导线、连接端子、固定螺丝。通过固定测斜仪两端，使其横跨于裂缝两侧，裂缝发展带来的应变值增大可转化为该测斜仪的电阻变化值。其主要技术指标为：标距为100mm，变化量为±1mm，输出灵敏度为±10000微应变/mm。
(3)核心板
包括MSP430F5438A低功耗处理器芯片，具有三个16位定时器、一个高性能12位ADC、多达四个通用串行通信接口(USCI)、一个硬件乘法器、DMA、具有报警功能的RTC模块和87个I/O引脚。核心板包括电源开关、DC12V输入、串口通信。扩展接口支持I2C，保证核心板与NB-IoT无线通信模块正常通信。该核心板主要实现低功耗数据存储，控制测斜仪采集频率，AT指令通信与串口调试功能。通过编译C语言单片机程序，设定接收测斜仪数据频率，通过单片机内部时钟确定是否接收测斜仪数据；编译C语言程序生成AT指令并发送至NB-IoT无线通信模块。
(4)NB-IoT无线通信模块
采用BC95-B20频段为850MHz模块，管脚数量为94，供电电压3.1V～4.2V，典型值3.8V，工作温度为-40℃～+85℃，采用AT指令控制，以UDP协议传输数据。该模块接收核心板AT指令后，执行网络寻找与注册，建立UDP协议连接，传输传感数据至指定IP、端口。该模块主要AT指令包括：“AT+CFUN＝1”设定工作模式，“AT+CGDCONT＝1,”IP”,”APN””设定入网方式，“AT+CGATT＝1”附着网络，“AT+CSQ”查询信号强度，“AT+CEREG？”查询注册网络状态，通过“AT+NSOCR”向指定公网IP发送16进制数据。
(5)远程服务器
采用串口程序，端口号为8082，使用Python编写UDP协议接口程序，使用socket库建立8082端口接收程序，接收无线数据，按照ID标识解析数据，使用MangoDB实时存储数据至指定数据库表中。
本具体实施方式还公开了采用上述NB-IoT无线传感器的传感方法，包括以下步骤：
S1：测斜仪通过探头采集土体水平位移带来的探头电阻变化信号并发送给信号放大模块；
S2：信号放大模块对探头电阻变化信号进行放大并转化为数字信号然后发送给核心板；
S3：核心板与NB-IoT无线通信模块进行通信。
本具体实施方式还公开了采用上述NB-IoT无线传感器的***，在集群监测点上布设所述NB-IoT无线传感器，每个NB-IoT无线传感器具有相应的ID标识，各个NB-IoT无线传感器的NB-IoT无线通信模块将信号发送给远程服务器。集群监测如图4所示。

Claims (5)

1.地下连续墙土体水平位移长期监测的NB-IoT无线传感器，其特征在于：包括测斜仪，测斜仪通过探头采集土体水平位移带来的探头电阻变化信号并发送给信号放大模块，信号放大模块对探头电阻变化信号进行放大并转化为数字信号然后发送给核心板，核心板与NB-IoT无线通信模块进行通信。
2.根据权利要求1所述的地下连续墙土体水平位移长期监测的NB-IoT无线传感器，其特征在于：还包括供能模块，供能模块为核心板供电。
3.根据权利要求1所述的地下连续墙土体水平位移长期监测的NB-IoT无线传感器，其特征在于：所述测斜仪在地下连续墙内垂直放置。
4.采用根据权利要求1所述的地下连续墙土体水平位移长期监测的NB-IoT无线传感器的传感方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：测斜仪通过探头采集土体水平位移带来的探头电阻变化信号并发送给信号放大模块；
S2：信号放大模块对探头电阻变化信号进行放大并转化为数字信号然后发送给核心板；
S3：核心板与NB-IoT无线通信模块进行通信。
5.采用根据权利要求1所述的地下连续墙土体水平位移长期监测的NB-IoT无线传感器的***，其特征在于：在集群监测点上布设所述NB-IoT无线传感器，每个NB-IoT无线传感器具有相应的ID标识，各个NB-IoT无线传感器的NB-IoT无线通信模块将信号发送给远程服务器。
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication
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