[发明专利]高寒区边坡多重传感信息融合与智能监测系统及监测方法

说明书

高寒区边坡多重传感信息融合与智能监测系统及监测方法。本发明属于边坡土体状态监测领域。包括现场集成监测装置及室内智能化管理中心；现场集成监测装置包括定位、温度采集、水分采集、土压力采集、地表位移采集模块以及数据存储和传输模块；由温度、水分、土压力以及地表位移采集模块集合成数据采集模块；数据存储和传输模块与定位模块和数据采集模块连接，将位置和传感器信息存储并无线传输至室内智能化管理中心；数据处理和预警模块设置在室内智能化管理中心，并与数据存储和传输模块相连接，对土体温度、水分、土压力以及地表位移传感器监测数据分析处理并在达到失稳阈值时进行预警。本发明用于高寒区边坡土体监测。

技术领域

本发明属于边坡土体状态监测领域，具体涉及一种高寒区边坡多重传感信息融合与智能监测系统及监测方法。

背景技术

近年来，随着国家公路网规划以及中长期铁路规划的不断深入，寒区交通工程基础建设也在快速发展。根据设计和施工需要，诸多工程不可避免的会建造于高寒区，由此形成各类边坡工程。在寒区工程中，冻融循环作用会严重影响支护土体状态，而且春融期边坡整体稳定性差，更容易发生滑塌灾害，对于滑坡、崩塌等地质灾害和工程事故多发的高边坡而言，其危险性就更加突出。因此对边坡支护土体进行温度、湿度、应力状态以及位移的实时监控从而建立预警机制是很有必要的。

目前常见的边坡监测内容包括地温场、水分场、位移场、应力场，其中地温测量主要是采用温度探头和测温电缆组合放置在地温钻孔中进行测量，测温电缆对温度探头的限位控制作用较弱，因此埋设深度的准确性不能够得到保证；水分测量常见的是采用时域反射仪法(TDR)，其快速、准确、操作简便、可实现定点自动监测土体水分动态变化，但水分探针的安装需要通过挖掘土体剖面，将探针插入目标土层，然后土体回填的方式，此方法不仅费时费力、对土体破坏大，而且水分监测深度有限、维修困难；位移测量常用方法的主要局限性表现在测杆的稳定性差、配件间的集成效果差，对测量结果的精确性影响较大；应力测量主要是通过埋设土压力盒来测定边坡内部土体应力值，但土压力盒的定位埋设和观测电缆的敷设引出在实际操作中容易发生脱空卸荷和出线口电缆拉力负荷超限的情况。现有监测方法是针对各个监测项目逐一钻孔布设传感器，但打钻成本太高，而且对边坡也是一种破坏。对于高边坡而言，现有的监测深度不足，以至于对高边坡的整体状态存在掌握不到位的情况。因此设计一种温度、湿度、应力状态以及位移监测集成组合管，将监测数据深入融合并进行智能化处理，对于边坡土体状态实时智能监测很有实践意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高寒区边坡多重传感信息融合与智能监测系统及监测方法，该系统将土体温度、土体水分、土压力以及地表位移传感器集成于一体，基于大数据分析与人工智能算法对多因素耦合作用下边坡土体状态参数进行监测和研究，分析边坡土体稳定状态变化并对在达到失稳阈值时进行预警，实现了边坡土体状态的综合、长期、智能化监测，提升高寒区边坡的安全性。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

本发明的高寒区边坡多重传感信息融合与智能监测系统，包括现场集成监测装置、室内智能化管理中心；

所述现场集成监测装置包括定位模块、温度采集模块、水分采集模块、土压力采集模块、地表位移采集模块、数据存储和传输模块；

所述定位模块用于获取土体温度、土体水分、土压力以及地表位移传感器埋设位置信息；

所述温度采集模块、水分采集模块、土压力采集模块以及地表位移采集模块分别用于实时自动采集土体温度、土体水分、土压力以及地表位移传感器信息；由温度采集模块、水分采集模块、土压力采集模块以及地表位移采集模块集合构成数据采集模块；

所述数据存储和传输模块与定位模块和数据采集模块相连接，将所述位置信息和土体温度、土体水分、土压力以及地表位移传感器信息存储并无线传输至室内智能化管理中心；