基于微波雷达对基坑钢管支撑轴力监测的装置及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113235676A(43)申请公布日2021.08.10(21)申请号202110587229.X(22)申请日2021.05.27(71)申请人中国水利水电第十工程局有限公司地址611830四川省成都市都江堰市蒲阳路164号(72)发明人何凤陈茂廖祯虎任刃邓树密赵启强苏波周会迪李波杨璐铭帅啸张俊彦(74)专利代理机构北京天奇智新知识产权代理有限公司11340代理人许驰(51)Int.Cl.E02D33/00(2006.01)E02D17/04(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图4页(54)发明名称基于微波雷达对基坑钢管支撑轴力监测的装置及方法(57)摘要本发明公开了基于微波雷达对基坑钢管支撑轴力监测的装置及方法，方法包括通过向钢管支撑发射微波信号并接收钢管支撑反射的回波信号，并将回波信号换算为钢管支撑微动时程信号；经融合EMD和时频分析的欠定时程信号盲源分离算法分离测量单元钢管支撑微动时程信号后，应用EMD算法识别基坑钢管支撑的时变轴力；装置中，微波雷达设备的信号输出端与数据采集模块的信号输入端连接；数据采集模块通过无线远程传输模块与数据处理模块连接；数据处理模块的信号输出端与显示模块的信号输入端连接。本申请一种非接触式测量方法，该方法测量精度高，作用距离远，能在各种复杂天气下稳定工作，成本较低。CN113235676ACN113235676A权利要求书1/2页1.基于微波雷达对基坑钢管支撑轴力监测的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、通过微波雷达设备向钢管支撑发射微波信号并接收钢管支撑反射的回波信号，并将回波信号换算为钢管支撑微动时程信号；S2、经融合EMD和时频分析的欠定时程信号盲源分离算法分离测量单元钢管支撑微动时程信号后，应用EMD算法识别基坑钢管支撑的时变轴力。2.根据权利要求1所述的基于边缘智能计算的油气视频安全监控方法，其特征在于，步骤S2具体包括：A1、找到信号x(t)所有的极值点；A2、用3次样条曲线拟合出上下极值点的包络线emax(t)和emin(t)，并求出上下包络线的平均值m(t)，在x(t)中减去它:h(t)＝x(t)‑m(t)；A3、根据预设判据判断h(t)是否为IMF；A4、如果不是，则以h(t)代替x(t)，重复以上步骤直到h(t)满足判据，则h(t)就是需要提取的IMFCK(t)；A5、每得到一阶IMF，就从原信号中扣除它，重复以上步骤；直到信号最后剩余部分rn就只是单调序列或者常值序列；A6、采用EMD法求得rn的频率信息，依据频率测轴力法得到对应的轴力。3.根据权利要求2所述的基于边缘智能计算的油气视频安全监控方法，其特征在于，步骤A6中，依据频率测轴力法为：式中：T为支撑钢管的轴力，m为单位钢管的质量，L为钢管的计算长度，fn为钢管的第n阶自振频率，n为振动阶数；对同根钢管，轴力一定时，式(2)右边根号内为一常数，则有：4.基于微波雷达对基坑钢管支撑轴力监测的装置，其特征在于，包括：微波雷达采集模块；微波雷达采集模块包括微波雷达设备和用于反射信号的反射体装置；反射体装置安装在待测钢管支撑上；用于数据自动采集、存储和预处理的数据采集模块；微波雷达设备的信号输出端与数据采集模块的信号输入端连接；无线远程传输模块；用于FFT分析、经验模态分解、倒频谱、长数据连续记录及回放分析的数据处理模块；数据采集模块通过无线远程传输模块与数据处理模块连接；显示模块；数据处理模块的信号输出端与显示模块的信号输入端连接。5.根据权利要求4所述的基于微波雷达对基坑钢管支撑轴力监测的装置，其特征在于，微波雷达设备包括：2CN113235676A权利要求书2/2页用于为整个设备供电的供电单元；发射机；发射天线；发射天线用于发射信号至待测钢管支撑；接收机；发射机的信号输出端分别与发射天线的信号输入端和接收机的信号输入端连接；接收天线；待测钢管支撑上的反射体装置用于反射信号至接收天线；信号处理机；接收天线的信号输出端与接收机的信号输入端连接；接收机的信号输出端与信号处理机的信号输入端连接。6.根据权利要求4所述的基于微波雷达对基坑钢管支撑轴力监测的装置，其特征在于，数据采集模块包括数据采集装置和短距离无线发射接收装置，采集装置的信号输出端与短距离无线发射接收装置的信号输入端连接，短距离无线发射接收装置的信号输出端与无线远程传输模块的信号输入端连接。7.根据权利要求4所述的基于微波雷达对基坑钢管支撑轴力监测的装置，其特征在于，显示模块包括手机或计算机或平板电脑。3CN113235676A说明书1/5页基于微波雷达对基坑钢管支撑轴力监测的装置及方法技术领域[0001]本发明涉及基坑监测技术领域，尤其涉及一种基于微波雷达对基坑钢管支撑