專利名稱：隧道工程智能監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，尤其是涉及一種隧道工程智能監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在隧道施工中，為加固高應(yīng)力隧道軟弱圍巖安全及穩(wěn)定性施工，需要對(duì)隧道工程的施工過(guò)程的安全性及穩(wěn)定性監(jiān)控，快速、準(zhǔn)確地記錄和掌握隧道結(jié)構(gòu)情況，對(duì)各種影響施工安全性的危險(xiǎn)因素及時(shí)報(bào)警，以確保隧道能在施工和運(yùn)營(yíng)期間正常和穩(wěn)定。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種隧道工程智能監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控隧道工程的施工過(guò)程和隧道結(jié)構(gòu)情況，保證高應(yīng)力隧道軟弱圍巖安全及穩(wěn)定性施工。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種隧道工程智能監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，包括傳感器模塊，用于采集隧道表面多點(diǎn)的形變、位移、滲壓和溫度參數(shù)并以模擬信號(hào)的形式傳送給信號(hào)處理模塊；信號(hào)處理模塊，用于將所述傳感器模塊所采集到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，進(jìn)行分析處理后，將指令一方面發(fā)送給報(bào)警模塊，另一方面通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)發(fā)送給數(shù)據(jù)中心;報(bào)警模塊，用于向施工人員發(fā)送危險(xiǎn)信號(hào)；數(shù)據(jù)中心,用于向施工人員發(fā)布應(yīng)對(duì)措施；所述傳感器模塊與所述信號(hào)處理模塊相連接，所述信號(hào)處理模塊分別與所述數(shù)據(jù)中心和所述報(bào)警模塊相連接。優(yōu)選的，所述傳感器模塊為多個(gè)分布在隧道表面的傳感單元組成。優(yōu)選的，所述傳感單元的傳感頭為應(yīng)用MEMS原理的硅基器件和Pt薄膜電子元件。優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)為采用433MHz的無(wú)線自組網(wǎng)系統(tǒng)。因此，本實(shí)用新型采用上述結(jié)構(gòu)的隧道工程智能監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控隧道工程的施工過(guò)程和隧道結(jié)構(gòu)情況，保證高應(yīng)力隧道軟弱圍巖安全及穩(wěn)定性施工。下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

圖1為本實(shí)用新型隧道工程智能監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型隧道工程智能監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)實(shí)施例中數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例[0018]圖1為本實(shí)用新型隧道工程智能監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，包括傳感器模塊1、信號(hào)處理模塊2、報(bào)警模塊3和數(shù)據(jù)中心4，傳感器模塊I與信號(hào)處理模塊2相連接，信號(hào)處理模塊2分別與報(bào)警模塊3和數(shù)據(jù)中心4相連接。傳感器模塊1，用于采集隧道表面多點(diǎn)的形變、位移、滲壓和溫度參數(shù)并以模擬信號(hào)的形式傳送給信號(hào)處理模塊。傳感器模塊I為多個(gè)分布在隧道表面的傳感單元組成，所述傳感單元的傳感頭為應(yīng)用MEMS原理的硅基器件和Pt薄膜電子元件。傳感單元安裝于隧道施工的檢測(cè)面，根據(jù)隧道工程監(jiān)測(cè)參數(shù)要求，每個(gè)測(cè)量面安裝多個(gè)測(cè)量點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)上配備若干個(gè)電阻式、電容式、振弦式等高精度敏感元件構(gòu)成的傳感單元，用于監(jiān)測(cè)該點(diǎn)上的應(yīng)力、應(yīng)變等參數(shù)，根據(jù)測(cè)量點(diǎn)的弧形變化和角度變化計(jì)算出相對(duì)位移。其中的理論根據(jù)是，這些檢測(cè)點(diǎn)安裝在延展性小的金屬上，并緊貼于隧道頂部，金屬兩頭固定于隧道側(cè)面，作為相對(duì)固定點(diǎn)，當(dāng)隧道頂部發(fā)生形變時(shí)，受擠壓處會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力形變，并對(duì)附近的監(jiān)測(cè)點(diǎn)傳感器產(chǎn)生壓力或拉力，傳感單元可以根據(jù)自身所帶應(yīng)變感應(yīng)裝置測(cè)量出本身的所在點(diǎn)的角度變化，再根據(jù)角度變化測(cè)量出本身所在點(diǎn)的位移。為了保證測(cè)量精度和器件可靠性，傳感頭采用大量程高精度的MEMS原理的硅基器件和Pt薄膜電子元件。信號(hào)處理模塊2，用于將所述傳感器模塊所采集到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，進(jìn)行分析處理后，將指令一方面發(fā)送給報(bào)警模塊，另一方面通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)發(fā)送給數(shù)據(jù)中心。信號(hào)處理模塊根據(jù)內(nèi)嵌的固件對(duì)所述傳感器模塊所采集到的模擬信號(hào)所轉(zhuǎn)換成的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行分析處理，如果發(fā)現(xiàn)有危險(xiǎn)存在，則啟動(dòng)報(bào)警模塊工作。報(bào)警模塊3，用于向施工人員發(fā)送危險(xiǎn)信號(hào)，通過(guò)聲音、燈光閃爍、語(yǔ)音等方式發(fā)出告警信息，提示施工人員快速疏散。數(shù)據(jù)中心4，在收到信號(hào)處理模塊發(fā)送的指令后，向施工人員發(fā)布應(yīng)對(duì)措施。所述數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)為采用433MHz的無(wú)線自組網(wǎng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)由多個(gè)無(wú)線通信模塊構(gòu)成，每個(gè)無(wú)線通信模塊即可以作為掘進(jìn)面的通信終端，又可以作為中繼，實(shí)現(xiàn)傳感信息的長(zhǎng)距離傳輸。每個(gè)無(wú)線通信模塊根據(jù)系統(tǒng)需求，支持中心請(qǐng)求信息的下發(fā)和末端傳感信息的響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)通信，掘進(jìn)面的傳感信息通過(guò)無(wú)線模塊發(fā)射到鄰近的中繼器，中繼器的ID依次增大，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置后可以直接使用，例如REL_000，REL_001...依次增大，中繼器接收來(lái)自掘進(jìn)面無(wú)線發(fā)射模塊的傳感信息，或者ID大于自身的中繼消息，向所有ID小于自身的中繼以及數(shù)據(jù)中心轉(zhuǎn)發(fā)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)回傳；絕大多數(shù)中繼按照上述的鏈狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)發(fā)消息，在工程出現(xiàn)分叉處，可以單獨(dú)設(shè)置中繼器路由。圖2為本實(shí)用新型隧道工程智能監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)實(shí)施例中數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。數(shù)據(jù)中心用以維護(hù)隧道施工和運(yùn)行過(guò)程中的所有工程數(shù)據(jù)庫(kù)，并且支持?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)、現(xiàn)場(chǎng)查詢、處理和遠(yuǎn)程交互。為了適應(yīng)隧道施工現(xiàn)場(chǎng)的通信環(huán)境需求，數(shù)據(jù)中心配備有以下數(shù)據(jù)接口第一，USB接口和485/USB轉(zhuǎn)接器，實(shí)現(xiàn)和隧道內(nèi)部的有線連接，兼容有線傳輸環(huán)境;第二，以太網(wǎng)口，支持Internet和Intranet的數(shù)據(jù)傳輸與人機(jī)交互；第三，GPRS/3G無(wú)線通信模塊。對(duì)于不具備有線網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域，使用GPRS/3G接口，借助PLMN蜂窩網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)和遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)交互。以大坂山隧道施工為例，施工人員施工了 1000多米板巖地段，對(duì)近200個(gè)斷面進(jìn)行了數(shù)據(jù)采集、分析、統(tǒng)計(jì)和比較一般情況下，軟質(zhì)板巖變形在120-346mm之間，先期采取了支護(hù)措施，變形在31-200mm之間，主要是因?yàn)樵陬^1_3天之內(nèi)變化相當(dāng)快在20_130mm之間，這樣施工人員采取施工方法及措施有非常大的指導(dǎo)意義，使得采取前期支護(hù)的施工斷面變形量在20cm之內(nèi)的占總數(shù)的88%。因此，本實(shí)用新型采用上述結(jié)構(gòu)的隧道工程智能監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控隧道工程的施工過(guò)程和隧道結(jié)構(gòu)情況，保證高應(yīng)力隧道軟弱圍巖安全及穩(wěn)定性施工。最后應(yīng)說(shuō)明的是以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非對(duì)其進(jìn)行限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解其依然可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而這些修改或者等同替換亦不能使修改后的技術(shù)方案脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求1.一種隧道工程智能監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，其特征在于，包括 傳感器模塊，用于采集隧道表面多點(diǎn)的形變、位移、滲壓和溫度參數(shù)并以模擬信號(hào)的形式傳送給信號(hào)處理模塊； 信號(hào)處理模塊，用于將所述傳感器模塊所采集到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，進(jìn)行分析處理后，將指令一方面發(fā)送給報(bào)警模塊，另一方面通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)發(fā)送給數(shù)據(jù)中心； 報(bào)警模塊，用于向施工人員發(fā)送危險(xiǎn)信號(hào)； 數(shù)據(jù)中心，用于向施工人員發(fā)布應(yīng)對(duì)措施； 所述傳感器模塊與所述信號(hào)處理模塊相連接，所述信號(hào)處理模塊分別與所述數(shù)據(jù)中心和所述報(bào)警模塊相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道工程智能監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，其特征在于所述傳感器模塊為多個(gè)分布在隧道表面的傳感單元組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的隧道工程智能監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，其特征在于所述傳感單元的傳感頭為應(yīng)用MEMS原理的硅基器件和Pt薄膜電子元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的隧道工程智能監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)為采用433MHz的無(wú)線自組網(wǎng)系統(tǒng)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種隧道工程智能監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，包括傳感器模塊，用于采集隧道表面多點(diǎn)的形變、位移、滲壓和溫度參數(shù)并以模擬信號(hào)的形式傳送給信號(hào)處理模塊；信號(hào)處理模塊，用于將所述傳感器模塊所采集到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，進(jìn)行分析處理后，將指令一方面發(fā)送給報(bào)警模塊，另一方面通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)發(fā)送給數(shù)據(jù)中心；報(bào)警模塊，用于向施工人員發(fā)送危險(xiǎn)信號(hào)；數(shù)據(jù)中心，用于向施工人員發(fā)布應(yīng)對(duì)措施；傳感器模塊與信號(hào)處理模塊相連接，信號(hào)處理模塊分別與數(shù)據(jù)中心和報(bào)警模塊相連接。本實(shí)用新型采用上述結(jié)構(gòu)的隧道工程智能監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控隧道工程的施工過(guò)程和隧道結(jié)構(gòu)情況，保證高應(yīng)力隧道軟弱圍巖安全及穩(wěn)定性施工。
文檔編號(hào)E21F17/18GK202832658SQ201220203609
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月9日
發(fā)明者翁振華, 董建國(guó) 申請(qǐng)人:中鐵十八局集團(tuán)第三工程有限公司, 中鐵十八局集團(tuán)有限公司