CN110779570A - 一种用于古海塘加固的施工期安全监测预警*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于古海塘加固的施工期安全监测预警***，包括监测设备、数据采集设备、监测管理云平台、报警设备和终端，所述监测设备、数据采集设备通过线缆或无线网络相连接，所述监测管理云平台分别与数据采集设备、报警设备、终端相连。所述监测设备包括变形监测设备、渗流监测设备、压力监测设备、环境量监测设备、振动监测设备和视频监控设备，通过线缆或无线网络与数据采集设备相连。针对古海塘加固施工期，利用新型传感、物联网、云计算等先进技术，对古海塘加固施工期的变形、渗流、环境量、振动情况等进行实时监测、分析、预警，保证了安全监测实时性，加强了对古海塘加固施工期的安全管控，有利于保护古海塘结构安全。

Description

一种用于古海塘加固的施工期安全监测预警***

技术领域

本发明属于海塘加固技术领域，尤其涉及一种用于古海塘加固的施工期安全监测预警***。

背景技术

被誉为“海上长城”的古海塘，是沿海人民千百年来与大自然不懈抗争、抵御海潮侵袭过程中留存下来的宝贵遗产。沿用至今，古海塘出现了塘基偏高、护塘结构抗冲能力薄弱、塘顶高程偏低、防御洪潮能力不足、塘身老化、堤脚冲刷损毁严重等问题。针对这些问题，目前多地已经开展了古海塘加固工程。在海塘加固的施工过程中，塘顶机械的施工荷载、沉桩过程中产生的振动和挤土效应、近岸滩地变化都会对古海塘产生一定影响，可能会造成古海塘出现裂缝、不均匀沉降、塘体外倾、原有裂缝进一步发展等现象；当打桩振动频率与建筑物自身接近时，会与建筑物产生共振，造成建筑物出现严重破坏；海岸地区地下水位普遍较高，对于分布深度较浅的饱和疏松细砂、粉土质砂或粘土，当其受到振动作用时，极易出现地基土液化现象，影响古海塘稳定性和结构安全。

目前针对古海塘加固的施工期监测多为人工监测或与自动化监测相结合的监测方法，观测项目一般为沉降、渗流和深层位移，未形成统一的施工期安全监测预警***，监测数据实时性差，无预警功能，在监测项目中也未考虑到板桩施工对古海塘造成的振动影响，不能全面实时地掌握古海塘结构健康状态。为保护古文物，保障古海塘安全，有必要针对古海塘加固建立较为全面的施工期安全监测预警***，在施工过程中对古海塘进行实时安全监测与预警，尤其是针对板桩施工产生的振动影响进行监测和预警，实时掌握施工过程对古海塘造成的影响，及时采取措施来减轻危害，确保古海塘安全。

发明内容

本发明主要解决原有的古海塘施工期的监测数据实时性差，无预警功能且未考虑到板桩施工对古海塘造成的振动影响，不能全面实时地掌握古海塘结构健康状态的技术问题，提供一种用于古海塘加固的施工期安全监测预警***，在古海塘施工过程中对古海塘进行实时安全监测与预警，针对板桩施工产生的振动影响进行监测和预警，实时掌握施工过程对古海塘造成的影响，及时采取措施来减轻危害，确保古海塘安全。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本发明包括监测设备、数据采集设备、监测管理云平台、报警设备和终端，所述监测设备、数据采集设备通过线缆或无线网络相连接，所述监测管理云平台分别与数据采集设备、报警设备、终端相连。通过监测设备对古海塘加固施工期进行实时监测，利用数据采集设备对监测数据进行采集和转换，并借助以太网、WIFI或3G/4G/5G等移动通讯技术将其传至监测管理云平台，监测管理云平台对监测数据进行分析并判断是否报警，用户通过终端查看监测数据。

作为优选，所述数据采集设备的输入端连接一个或一个以上的监测设备，数据采集设备的输出端通过线缆或无线网络与监测管理云平台相连接。

作为优选，所述的监测设备包括变形监测设备、渗流监测设备、压力监测设备、环境量监测设备、振动监测设备和视频监控设备，监测设备分别通过线缆或无线网络与数据采集设备相连。多种监测设备安装在监测断面的不同位置，分别通过线缆或无线网络与不同的数据采集设备相连，由数据采集设备采集各个监测设备的监测数据并发送至监测管理云平台。

作为优选，所述的监测管理云平台包括***管理模块，所述***管理模块分别与数据录入模块、监测管理模块、预测预警模块和综合展示模块相连，所述数据采集设备与监测管理模块相连，所述报警设备与预测预警模块相连。所述***管理模块用于对其他模块的管理，所述数据录入模块用于输入人工监测数据，所述预测预警模块用于对监测数据的比较以判断是否需要报警，所述综合展示模块用于实现对数据的展示，用户通过终端访问监测管理云平台。

作为优选，所述的变形监测设备包括倾角仪、测斜仪和裂缝计，在古海塘监测断面处的塘身表面安装多个间隔分布的倾角仪，所述测斜管布设在古海塘内侧且垂直于堤顶道路，所述测斜管内安装有多个间隔分布的测斜仪，所述裂缝计安装在塘身外侧表面的明显裂缝处。所述倾角仪用于对施工期间塘体倾斜情况进行实时监测，所述测斜管和测斜仪用于对土体深层水平位移进行实时监测，所述裂缝计用于对明显裂缝的发展情况进行实时监测。

作为优选，所述的渗流监测设备包括设置在监测断面的测压管，所述测压管深入古海塘内部且与堤顶道路垂直，所述渗压计安装在测压管底部。每个监测断面布置有2个到3个测压管，每个测压管内设置1支渗压计，对塘体浸润线进行实时监测。

作为优选，所述的压力监测设备包括土压力计，所述土压力计安装在塘脚部位和板桩施工位置的内侧土体中。所述土压力计用于对板桩施工期间塘体及基础所受土压力情况进行实时监测。

作为优选，所述的环境量监测设备包括水位计，所述水位计设置在与监测断面对应的水位较为稳定的水中。所述水位计用于对水位或潮位情况进行实时监测。如有雨量监测需求，可在施工区附近合适位置布设雨量计，以实现对降雨量进行实时监测。

作为优选，所述的振动监测设备包括若干个振动传感器，所述振动传感器安装在打桩机作业区域周围的塘体上。多个振动传感器通过测量塘体的振动速度、加速度和位移，监测塘体受打桩过程振动影响的情况。

本发明的有益效果是：针对古海塘加固施工期，利用新型传感、物联网、云计算、人工智能等先进技术，对古海塘加固施工期的变形、渗流、压力、环境量、振动情况等进行实时监测、分析、预测、预警，提高了施工期安全监测精度，保证了安全监测实时性，加强了对古海塘加固施工期的安全管控，有利于保护古海塘结构安全，本发明采用云端部署方式，对现场环境要求低，应用范围广，用户可随时随地进行安全监测管理。

附图说明

图1是本发明的一种连接结构框图。

图2是本发明的监测管理云平台的原理连接结构框图。

图3是本发明的在监测断面的监控设备布置示意图。

图4是本发明的振动监测设备的布置示意图。

图中1监测设备，1.11倾角仪，1.12测斜管，1.13测斜仪，1.14裂缝计，1.21测压管，1.22渗压计，1.31土压力计，1.41水位计，1.51振动传感器，2数据采集设备，3监测管理云平台，3.1***管理模块，3.2数据录入模块，3.3监测管理模块，3.4预测预警模块，3.5综合展示模块，4报警设备，5终端，6堤顶道路，7古海塘

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：本实施例的一种用于古海塘加固的施工期安全监测预警***，如图1、图2、图3所示，包括监测设备1、数据采集设备2、监测管理云平台3、报警设备4和终端5，所述监测设备1和数据采集设备2通过线缆或无线网络依次连接，监测管理云平台3分别与数据采集设备2、报警设备4、终端5相连。监测设备1包括变形监测设备、渗流监测设备、压力监测设备、环境量监测设备、振动监测设备和视频监控设备，多种监测设备1安装在监测断面的不同位置，分别通过线缆或无线网络与不同的数据采集设备2的输入端相连，由数据采集设备2采集各个监测设备1的监测数据并发送至监测管理云平台3。监测管理云平台3包括***管理模块3.1、数据录入模块3.2、监测管理模块3.3、预测预警模块3.4和综合展示模块3.5，***管理模块3.1分别与数据录入模块3.2、监测管理模块3.3、预测预警模块3.4和综合展示模块3.5相连，数据采集设备2与监测管理模块3.3相连，报警设备4与预测预警模块3.4相连。

在古海塘7沿线每隔100m到200m布设一个监测断面，如遇特殊堤段，根据情况加密监测断面。在堤顶和鱼鳞石塘沿线每100m到200m布设一个沉降观测点，用于对水平位移及沉降数据进行观测，由于在施工期间打桩机需要在古海塘体上不断移动作业，水平位移及沉降数据的观测同时采用人工辅助观测。水平位移及沉降数据进行观测也可完全由自动化监测设备进行自动化监测，实现数据的实时监测与分析，但此种方法仪器安装和调零工作量较大，此方案中考虑到打桩作业的移动性，水平位移及沉降数据的观测故在使用自动化监测设备进行自动化监测的同时采用人工辅助观测。

变形监测设备包括倾角仪1.11、测斜仪1.13和裂缝计1.14，在古海塘7的塘身外侧表面每隔1m到2m安装有一个倾角仪1.11，用于对施工期间塘体倾斜情况进行实时监测，测斜管1.12布设在古海塘7内侧且垂直于堤顶道路6，测斜管1.12内安装有多个间隔分布的测斜仪1.13，用于对土体深层水平位移进行实时监测。裂缝计1.14安装在塘身外侧表面的明显裂缝处，用于对明显裂缝的发展情况进行实时监测。渗流监测设备包括设置在监测断面的测压管1.21，所述测压管1.21深入古海塘7内部且与堤顶道路6垂直，渗压计1.22安装在测压管1.21底部，每个监测断面布置有2到3个测压管1.21，每个测压管1.21内设置1支渗压计1.22，用于对塘体浸润线进行实时监测。压力监测设备包括土压力计1.31，土压力计1.31安装在塘脚部位和板桩施工位置的内侧土体中，用于对板桩施工期间塘体及基础所受土压力情况进行实时监测。环境量监测设备包括水位计1.41，所述水位计设置在与监测断面对应的水位较为稳定的水中，用于对水位或潮位情况进行实时监测。如有雨量监测需求，可在施工区附近合适位置布设雨量计，以实现对降雨量进行实时监测。振动监测设备包括若干个振动传感器1.51，如图4，振动传感器1.51安装在打桩机作业区域周围的塘体上。多个振动传感器1.51通过测量塘体的振动速度、加速度和位移，监测塘体受打桩过程振动影响的情况。

工作时，监测设备1对古海塘加固施工期的变形、渗流、压力、环境量、振动情况等进行实时监测，各个数据采集设备2通过线缆或无线网络采集监测数据并将监测数据传输到监测管理云平台3，数据录入模块3.2录入包括工程信息、监测布点图、人工监测数据、历史监测数据等，并将录入数据传输至用于控制其他模块的***管理模块3.1，监测管理模块3.3对监测数据进行实时显示、查询、统计、分析、并生成图表和监测报告。预测预警模块3.4采用人工智能等算法，对监测数据发展趋势进行预测分析，并根据监测数据与预测分析成果，经过综合分析评判，通过联动声光报警器报警、短信通知、邮件通知、平台弹窗等方式对阈值超限情况进行预警预报。用户能够通过终端5登录监测管理云平台3，使用综合展示模块3.5可进行工程基本信息、实时监测数据、监测数据分析成果、预警信息等的展示和查询。

Claims (9)

1.一种用于古海塘加固的施工期安全监测预警***，其特征在于，包括监测设备(1)、数据采集设备(2)、监测管理云平台(3)、报警设备(4)和终端(5)，所述监测设备(1)和数据采集设备(2)通过线缆或无线网络依次连接，所述监测管理云平台(3)分别与数据采集设备(2)、报警设备(4)、终端(5)相连。

2.根据权利要求1所述的一种用于古海塘加固的施工期安全监测预警***，其特征在于，所述数据采集设备(2)的输入端连接一个或一个以上的监测设备(1)，数据采集设备(2)的输出端通过线缆或无线网络与监测管理云平台(3)相连。

3.根据权利要求2所述的一种用于古海塘加固的施工期安全监测预警***，其特征在于，所述监测设备(1)包括变形监测设备、渗流监测设备、压力监测设备、环境量监测设备、振动监测设备和视频监控设备，监测设备(1)分别通过线缆或无线网络与数据采集设备(2)相连。

4.根据权利要求1所述的一种用于古海塘加固的施工期安全监测预警***，其特征在于，所述监测管理云平台(3)包括***管理模块(3.1)，所述***管理模块(3.1)分别与数据录入模块(3.2)、监测管理模块(3.3)、预测预警模块(3.4)和综合展示模块(3.5)相连，所述数据采集设备(2)与监测管理模块(3.3)相连，所述报警设备(4)与预测预警模块(3.4)相连。

5.根据权利要求3所述的一种用于古海塘加固的施工期安全监测预警***，其特征在于，所述变形监测设备包括倾角仪(1.11)、测斜仪(1.13)和裂缝计(1.14)，在古海塘(7)监测断面处的塘身表面安装多个间隔分布的倾角仪(1.11)，所述测斜管(1.12)布设在古海塘(7)内侧且垂直于堤顶道路(6)，所述测斜管(1.12)内安装有多个间隔分布的测斜仪(1.13)，所述裂缝计(1.14)安装在塘身外侧表面的明显裂缝处。

6.根据权利要求3所述的一种用于古海塘加固的施工期安全监测预警***，其特征在于，所述渗流监测设备包括设置在监测断面的测压管(1.21)，所述测压管(1.21)深入古海塘(7)内部且与堤顶道路(6)垂直，所述渗压计(1.22)安装在测压管(1.21)底部。

7.根据权利要求3所述的一种用于古海塘加固的施工期安全监测预警***，其特征在于，所述压力监测设备包括土压力计(1.31)，所述土压力计(1.31)安装在塘脚部位和板桩施工位置的内侧土体中。

8.根据权利要求3所述的一种用于古海塘加固的施工期安全监测预警***，其特征在于，所述环境量监测设备包括水位计(1.41)，所述水位计(1.41)设置在与监测断面对应的水位较为稳定的水中。

9.根据权利要求3所述的一种用于古海塘加固的施工期安全监测预警***，其特征在于，所述振动监测设备包括若干个振动传感器(1.51)，所述振动传感器(1.51)安装在打桩机作业区域周围的塘体上。

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