[发明专利]高等级公路软基光纤监测系统

说明书

技术领域

本发明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。

技术背景

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，监控并指导全线路堤填筑的施工，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。

因此本发明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。

发明内容

本发明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。

本发明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。

本发明中，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。本发明由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C_沉降；

读取该温度补偿传感器的初始值C_温度补偿；

在测量时刻读取沉降传感器的实时值X_沉降；

在测量时刻读取温度补偿传感器的实时值X_温度补偿；

该传感器组的自身标定值W_传感器组通过下式计算得到所述地点的沉降量S_沉降量：

S_沉降量＝W_传感器组[(X_沉降-C_沉降)-(X_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C_i沉降；

读取每个温度补偿传感器的初始值C_{i温度补偿}；

在测量时刻读取每个沉降传感器的实时值X_i沉降；

在测量时刻读取每个温度补偿传感器的实时值X_{i温度补偿}；