本實用新型屬于地鐵基坑監測領域，特指一種用于基坑開挖階段監測坑底隆起的在線監測裝置。

背景技術：

隨著城市建設的發展，城市的空間資源日趨昂貴，許多工程通過向地下深層發展的方式以節約城市的空間資源。地鐵工程通常采用了明挖基坑的方法施工。隨著地鐵行業的發展，對于基坑施工過程中的監測工作已成為地鐵工程建設中的重要環節。深基坑工程中基坑的安全關系到工程的成敗，基坑底部的安全尤其重要。其中，基坑底部隆起是否在安全范圍內是監測中重要的一項。

坑底隆起是垂直向卸載而改變坑底土體原始應力狀態的反應。在開挖深度不大時，坑底土體在卸載后發生垂直的彈性隆起。當圍護墻底下為清孔良好的原始狀態土或注漿加固土體時，圍護墻隨土體回彈而抬高?？拥讖椥月∑鸬奶卣魇强拥字胁柯∑鹱罡?，而且坑底隆起在開挖停止后很快停止。這種坑底隆起基本不會引起圍護墻外側土體向坑內移動。隨著開挖深度增加，基坑內外的土面高差不斷增大，當開挖到一定深度，基坑內那個下外土面高差所形成的加載和地面各種超載的作用，就會是圍護墻外側土體產生向基坑內移動，使基坑坑底產生向上的塑性隆起，同時在基坑周圍產生較大的塑性區，并引起地表沉降，引起嚴重的安全事故。

目前監測基坑底部隆起的方法一般為目測法和壓差沉降測量法，目測法需要現場使用儀器測試，而且需要多個操作人員配合，對于基坑底部緩慢的隆起可以監測觀察，但是基坑底部隆起有時突然發生，根本來不及用目測的方法來監控。采用壓差傳感器測量基坑隆起的方法克服了目測法不能實時監測的問題，但是壓差傳感器安裝復雜，尤其是需要在現場安裝大量軟管連接傳感器，而在基坑現場安裝這些軟管，經常由于施工損壞導致數據異常。

技術實現要素：

本實用新型提供了基于超聲波傳感器的基坑隆起在線監測裝置，解決了基坑底部隆起不能實時監測的問題，并且便于現場安裝，不影響現場施工進度的監測系統，通過該系統，實現了基坑底部隆起的在線監測，可以實時觀察基坑底部的動態變化，提高了現場的工作效率，保障基坑的施工安全。

本實用新型通過下述技術方案來實現：一種基于超聲波傳感器的基坑隆起在線監測裝置，包括超聲波傳感器、反射板、采集裝置、網關、云服務中心，反射板安裝固定在基坑底部，在反射板正上方的基坑橫梁上安裝超聲波傳感器，超聲波傳感器與反射板組成測量模塊；超聲波傳感器連接采集裝置，采集裝置與網關通信連接，網關與云服務中心通信連接。

更特別的是，所述采集裝置是分布式采集節點。

更特別的是，所述超聲波傳感器與分布式采集節點通過485總線連接。

更特別的是，所述網關是無線網關，分布式采集節點通過無線網關與云服務中心通信連接。

更特別的是，所述無線網關是ZigBee網關、lora網關或其他智能網關。所述ZigBee網關包括A8控制器、ZigBee無線通信模塊、DTU設備和觸屏顯示器，A8控制器連接ZigBee無線通信模塊、DTU設備和觸屏顯示器，ZigBee網關通過DTU設備與云服務中心進行數據交互。

更特別的是，所述反射板采用鐵質鋼板材料，反射板正面為光滑反射面，背面焊接有安裝支柱，安裝支柱固定于基坑底部。

更特別的是，基坑橫梁橫跨在基坑側面圍擋之間，基坑橫梁采用水泥澆筑。

更特別的是，所述分布式采集節點采用內置電池和外置太陽能充電板的供電模式，分布式采集節點內置ZigBee無線通信模塊。

本實用新型通過測量模塊測量反射板與橫梁之間的高度變化，可以實現基坑底部隆起的高精度監測。超聲波傳感器采用RS485接口輸出，并與分布式采集節點的RS485采集接口連接，分布式采集節點內置無線通信模塊ZigBee，分布式采集節點采集超聲波傳感器數據后，通過zigbee網絡，將采集數據發送至ZigBee網關，ZigBee網關通過DTU設備將現場采集的實時數據上傳云服務中心，云服務中心將數據處理并展示。云服務中心也可根據設計預警值將數據推送至現場管理人員，現場可根據實際情況提前處理，避免產生安全事故。

本實用新型解決了基坑底部隆起實時監測的問題，并且實現了數據無線傳輸，減少了現場布線，通過超聲波傳感器和反射板測量出基坑底部與橫梁之間的距離變化，可以監測基坑底部的實時動態變化，監測系統提高了現場工作效率，保證了數據的可靠性與連續性。

附圖說明

圖1是本實用新型的示意圖。

圖2是ZigBee網關示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖進一步詳細闡明本實用新型。

一種基于超聲波傳感器的基坑隆起在線監測裝置，如圖1所示，包含幾個主要部分：超聲波傳感器(3)、反射板(6)、分布式采集節點(5)和ZigBee網關(7)組成。反射板(6)采用鐵質鋼板材料，反射板(6)正面為光滑反射面，背面焊接有安裝支柱，安裝支柱固定于基坑底部(4)，可以使反射板(6)與基坑底部成為一體，當基坑底部(4)隆起時，反射板(6)與基坑底部(4)一起變化。在反射板(6)的正上方，有基坑橫梁(1)，基坑橫梁(1)橫跨在基坑側面圍擋(2、8)之間，基坑橫梁(1)采用水泥澆筑，不會受基坑底部隆起變化的影響?；訖M梁(1)正下方安裝有超聲波傳感器(3)和分布式采集節點(5)，超聲波傳感器(3)與分布式采集節點(5)通過485總線連接。分布式采集節點(5)控制超聲波傳感器采集，并為超聲波傳感器(3)提供電源。分布式采集節點(5)采用內置電池和外置太陽能充電板的供電模式，可以使分布式采集節點(5)長期工作。分布式采集節點(5)內置ZigBee無線通信模塊，可以使分布式采集節點(5)與ZigBee網關(7)通信。當需要采集時，分布式采集節點(5)喚醒，控制超聲波傳感器(3)采集，將分布式采集節點(5)將超聲波傳感器(3)返回的數據通過濾波算法處理，得出此時反射板(6)與基坑橫梁(1)之間的高度差，并將采集數據通過ZigBee網絡發送至ZigBee網關(7)。如圖2所示，所述ZigBee網關(7)包括A8控制器(12)、ZigBee無線通信模塊(10)、DTU設備(9)和觸屏顯示器(11)，A8控制器(12)連接ZigBee無線通信模塊(10)、DTU設備(9)和觸屏顯示器(11)。ZigBee網關(7)安裝與基坑周邊內，通過市電提供工作電源，并將ZigBee天線部署與室外與分布式采集節點(5)通信，當有分布式采集節點(5)將數據上傳時，ZigBee網關(7)將數據通過DTU設備(9)發送至云服務中心展示。云服務中心可將基坑底部隆起數據展示，并將預警數據推送至現場。

本實用新型中，分布式采集節點采用鋰電池和太陽能充電板供電方式，可以長期獨立工作；還可以對超聲波傳感器提供工作電源。本實用新型使用超聲波測距技術，測量精度高，不會影響基坑內設備和人員的工作，也可避免監測設備遭到施工破壞。

以上結合附圖詳細描述了本實用新型的優選實施方式，但是，本實用新型并不限于上述實施方式中的具體細節，在本實用新型的技術構思范圍內，可以對本實用新型的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本實用新型的保護范圍。