本實用新型屬于溫度測量技術領域，尤其涉及一種高海拔寒冷地區(qū)隧道洞內縱向溫度測試系統(tǒng)。

背景技術：

我國的多年凍土面積約為2.15×106km²，占全國總面積的22.4％，季節(jié)性凍土面積為5.14×106km²，占全國總面積的53.5％。近年來，隨著我國西部大開發(fā)進程的不斷深入，在高海拔寒冷地區(qū)修建隧道的數量越來越多，并且修建隧道的長度也不斷增大。

寒區(qū)隧道的修建，會破壞原有圍巖的熱力平衡，代之以開放的通風對流(包括自然通風和車輛運營通風等)、避開太陽輻射的新的熱力系統(tǒng)，隧道襯砌會因圍巖凍脹或圍巖融化沉降而發(fā)生破壞，影響正常交通。

我國已建成的寒區(qū)隧道多以中短長度為主，對寒區(qū)隧道的研究工作仍存在不足：其一，對寒區(qū)隧道溫度現(xiàn)場測試重點放在建設時期圍巖凍融圈的分析上，忽略了隧道縱向溫度分布規(guī)律研究，僅個別學者對運營期隧道內縱向溫度分布特征進行了研究，但其研究的隧道較短，缺少寒區(qū)長隧道縱向溫度分布規(guī)律的系統(tǒng)研究。其二，對于較短的寒區(qū)隧道，通常沿全隧道采用的防凍融措施及強度均相同，即使在建的高寒地區(qū)長隧道凍害防護段通常也是采用粗略計算確定的，國內對寒區(qū)長隧道“分段防治”問題尚無系統(tǒng)的研究。其三，沿隧道軸線方向圍巖的溫度分布不均勻，所要求的防凍融措施及強度均有所不同，反之，如果全隧道采用相同的防凍融措施，會增加建設成本，造成浪費，缺少合理、明確的設防段落計算公式及分段設防設計方法。

對于高寒地區(qū)長隧道及特長隧道，從經濟角度考慮，應根據隧道環(huán)境溫度與圍巖溫度在不同季節(jié)表現(xiàn)出的縱向溫度分布特點，采取“分段防治”措施?！胺侄畏乐巍笔歉吆貐^(qū)長隧道、特長隧道設計的關鍵問題，需要實際工程洞內縱向溫度數據的支持。所以，對既有高海拔寒冷地區(qū)長隧道或特長隧道進行洞內縱向溫度的監(jiān)測，有利于為該類隧道的“分段防治”設計提供有力支撐。

高海拔寒冷地區(qū)隧道洞內縱向溫度監(jiān)測系統(tǒng)必須滿足高海拔、低溫度、低氣壓等環(huán)境特點，才能保證得到實時、有效、可靠的溫度數據。

現(xiàn)有的隧道洞內溫度監(jiān)測系統(tǒng)無法實現(xiàn)洞內縱向多段實時測試，無法實現(xiàn)遠程操控，給隧道的施工和運營帶來了很大的不便，且可靠性能較差，需要后期維護，產生大量的人工和物料成本。

技術實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術方法的不足，本實用新型的目的在于提出一種高海拔寒冷地區(qū)隧道洞內縱向溫度測試系統(tǒng)，該采集系統(tǒng)采用模塊化設計，并通過無線遠程通訊技術將各功能模塊有機地結合起來形成一套功能強大的適用于高海拔寒冷地區(qū)的溫度采集的測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)的通用性和擴展性較強，可靠性好，具有免維護的特點。

為實現(xiàn)以上目的，本實用新型采用技術方案是：一種高海拔寒冷地區(qū)隧道洞內縱向溫度測試系統(tǒng)，包括數據測量裝置、服務器和PC機，所述數據測量裝置和服務器進行無線網絡通訊，所述PC機和服務器進行網絡通訊；所述數據測量裝置包括傳感器、采集器、蓄電池、定時器、主控箱和無線數據收發(fā)器，所述傳感器連接至采集器，所述采集器和定時器分別連接至主控箱的控制端口，所述主控箱的控制端口還連接有無線數據收發(fā)器，所述蓄電池為數據測量裝置中各組成部分提供電能。

進一步的是，所述傳感器包括溫度傳感器和風速傳感器。

進一步的是，所述溫度傳感器采用電阻式高精度傳感器，所述風速傳感器采用電壓式傳感器。

進一步的是，所述無線數據收發(fā)器包括GPRS通訊模塊或3G通訊模塊。通過GPRS/3G與INTERNET網絡通訊。

進一步的是，所述蓄電池采用12V80AH容量的免維護蓄電池。每充滿電一次可使用10個月以上。

進一步的是，所述主控箱包括FLASH卡，儲存采集器所采集的數據。

進一步的是，所述采集器配置48個電阻測點、8個電壓測點和8個電流測點。采用采集器可在-50℃～80℃范圍內正常工作，能適應高海拔、低溫度、低氣壓等環(huán)境條件。

進一步的是，所述定時器采用低功耗定時器。實現(xiàn)通過軟件遠程或本地設置方式修改數據測量裝置的開機時間和每次采集的持續(xù)工作時間長短，定時器采 用高精度時間基準，時鐘誤差小于±2分/年。定時器日期時鐘或數據測量裝置日期時鐘作為數據測量裝置的采集時鐘，數據測量裝置啟動時，自動修正該時鐘使其與定時器時鐘同步。

進一步的是，所述服務器包括GPRS數據收發(fā)模塊或3G數據收發(fā)模塊。

采用本技術方案的有益效果：

本實用新型所提出的一種高海拔寒冷地區(qū)隧道洞內縱向溫度測試系統(tǒng)，適用于高海拔寒冷地區(qū)隧道洞內縱向溫度測試，該系統(tǒng)具有高精度、耗電量少、穩(wěn)定性好及免維護等特點；能夠滿足高海拔、低溫低壓的環(huán)境要求；適用于高海拔寒冷地區(qū)隧道洞內縱向溫度自動化采集和遠程傳輸，可以滿足長時間無值守的要求。

通過服務器可對數據測量裝置進行遠程控制，根據實際需要對數據采集參數進行設置，接受并存儲處理監(jiān)測數據，通過遠程控制，動態(tài)掌握傳感器現(xiàn)場狀況，對被破壞的測點，可及時進行更換。

附圖說明

圖1為本實用新型的一種高海拔寒冷地區(qū)隧道洞內縱向溫度測試系統(tǒng)的結構示意圖；

圖2為本實用新型的中數據測量裝置的結構示意圖。

具體實施方式

為了使實用新型的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面結合附圖對本實用新型作進一步闡述。

在本實施例中，參見圖1和圖2所示，一種高海拔寒冷地區(qū)隧道洞內縱向溫度測試系統(tǒng)，包括數據測量裝置、服務器和PC機，所述數據測量裝置和服務器進行無線網絡通訊，所述PC機和服務器進行網絡通訊；所述數據測量裝置包括傳感器、采集器、蓄電池、定時器、主控箱和無線數據收發(fā)器，所述傳感器連接至采集器，所述采集器和定時器分別連接至主控箱的控制端口，所述主控箱的控制端口還連接有無線數據收發(fā)器，所述蓄電池為數據測量裝置中各組成部分提供電能。

所述傳感器包括溫度傳感器和風速傳感器。

所述溫度傳感器采用電阻式高精度傳感器，所述風速傳感器采用電壓式傳 感器。

所述無線數據收發(fā)器包括GPRS通訊模塊或3G通訊模塊。通過GPRS/3G與INTERNET網絡通訊。

所述蓄電池采用12V80AH容量的免維護蓄電池。每充滿電一次可使用10個月以上。

所述主控箱包括FLASH卡，儲存采集器所采集的數據。

所述采集器配置48個電阻測點、8個電壓測點和8個電流測點。采用采集器可在-50℃～80℃范圍內正常工作，能適應高海拔、低溫度、低氣壓等環(huán)境條件。

所述定時器采用低功耗定時器。實現(xiàn)通過軟件遠程或本地設置方式修改數據測量裝置的開機時間和每次采集的持續(xù)工作時間長短，定時器采用高精度時間基準，時鐘誤差小于±2分/年。定時器日期時鐘或數據測量裝置日期時鐘作為數據測量裝置的采集時鐘，數據測量裝置啟動時，自動修正該時鐘使其與定時器時鐘同步。

所述服務器包括GPRS數據收發(fā)模塊或3G數據收發(fā)模塊。

為了更好的理解本實用新型，下面對本實用新型的工作原理作一次完整的描述：

1、將手機卡裝入無線數據收發(fā)器中，調試好數據測量裝置的無線網絡通訊，確保自動化采集的各種數據能有效上傳至服務器，通過網絡PC機能有效下載數據，為現(xiàn)場安裝做好準備工作。

2、測試時，沿隧道邊墻縱向按要求布設數據測量裝置，溫度傳感器沿隧道邊墻墻腳布設在采集器兩端各100m范圍內，溫度傳感器成對布設；在數據測量裝置布設位置處邊墻1.5-2.0m高度范圍內安裝風速傳感器，用來測試隧道自然條件下和車輛運營條件下的活塞風大小。

3、蓄電池與采集器置入同一設有3-5cm厚保溫層的鐵皮箱中，鐵皮箱布設在高海拔寒冷地區(qū)隧道洞內邊墻位置或是側溝內，采集器無線傳輸模塊外置天線置于鐵皮箱外，在信號比較弱的區(qū)域，將天線引至隧道邊墻壁上。

4、現(xiàn)場安裝調試完成后，通過PC機和服務器對整個測試系統(tǒng)進行遠程控制，根據實際需要對數據采集參數進行設置，接受并存儲監(jiān)測數據，通過遠程控制， 動態(tài)掌握傳感現(xiàn)場狀況，對被破壞的測點，可及時進行更換。

5、該系統(tǒng)由布設在隧道內的多臺獨立數據測量裝置組成，每臺數據測量裝置均可獨立工作，通過GPRS/3G與INTERNET網絡通訊，將測試數據上傳至指定服務器中，然后用戶在服務器下載相關數據即可得到隧道內縱向溫度數據和相應的風速數據，可以及時了解隧道內的縱向溫度和相應風速情況。

以上描述顯示了本實用新型的基本原理、主要特征和本實用新型的優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施案例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內。本實用新型要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。