一種隧道變形定量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其預(yù)測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于隧道（如地下、山下、水下的公路、鐵路隧道）的安全監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，特別設(shè) 及一種隧道變形定量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其預(yù)測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)在交通道路發(fā)展很快，而位于地下、山下、水下的公路、鐵路隧道，因其位于地 下、水下或者山體內(nèi)，隨時(shí)可能發(fā)生巧塌或滲漏，威脅運(yùn)行車輛和駕乘人員的生命財(cái)產(chǎn)安 全。例如2015年1月12日，美國(guó)首都華盛頓特區(qū)市中屯、的"朗方廣場(chǎng)"地鐵站冒出濃煙， 事故致1人死亡，84人不同程度受傷入院治療，其中2人重傷，事后調(diào)查為滲漏引起的電路 故障導(dǎo)致電線起火冒煙。而在我國(guó)也經(jīng)常發(fā)生隧道巧塌、滲水事故，事故雖然是在短時(shí)間內(nèi) 發(fā)生的，但是，一般都有漫長(zhǎng)的變化過(guò)程，因而對(duì)隧道的安全監(jiān)控和變形預(yù)測(cè)十分必要，可 W及時(shí)消除隱患，減少損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)和圖像處理技術(shù)，并輔W-定的預(yù) 測(cè)方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道變化進(jìn)行定量監(jiān)測(cè)及其趨勢(shì)預(yù)測(cè)。具體技術(shù)方案如下：
[0004] 一種隧道變形定量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，由監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)和監(jiān)測(cè)中屯、電子計(jì)算機(jī)組成， 其特征在于，監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)分布設(shè)置在隧道內(nèi)，監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)為設(shè)置在隧道頂部的煙霧傳感器、設(shè)置 在隧道底部的液位傳感器和設(shè)置在隧道側(cè)壁的攝像傳感器，特別是隧道內(nèi)壁產(chǎn)生的裂縫， 都要及時(shí)加裝攝像傳感器對(duì)其監(jiān)測(cè)，各監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)帶有Zi濁ee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn) 經(jīng)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)與Internet網(wǎng)絡(luò)連接監(jiān)測(cè)中屯、電子計(jì)算機(jī)，將隧道的圖像信息 實(shí)時(shí)傳輸?shù)奖O(jiān)測(cè)中屯、電子計(jì)算機(jī)中，在計(jì)算機(jī)屏幕上自動(dòng)顯示所監(jiān)測(cè)的各具體確實(shí)位置的 隧道的變化值，變化值超出規(guī)定闊值，計(jì)算機(jī)自動(dòng)預(yù)警，同時(shí)將預(yù)警發(fā)送至管理人員手機(jī) 上，并利用計(jì)算機(jī)預(yù)測(cè)隧道的各種參數(shù)發(fā)展趨勢(shì)。
[0005] 進(jìn)一步的，監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)由W下部件組成；煙霧傳感器、液位傳感器和攝像傳感器、信 號(hào)調(diào)理電路、基于Zi濁ee通信協(xié)議的射頻發(fā)射模塊，其中攝像傳感器通過(guò)信號(hào)調(diào)理電路與 基于Zi濁ee通信協(xié)議的射頻發(fā)射模塊連接；基于Zi濁ee通信協(xié)議的射頻發(fā)射模塊上連接 有濃晶顯不器和USB接口。
[0006] 優(yōu)選的，攝像傳感器為SAT系列紅外探測(cè)器。
[0007] 優(yōu)選的，基于Zi濁ee通信協(xié)議的射頻發(fā)射模塊是CC2430巧片。
[000引進(jìn)一步的，網(wǎng)管節(jié)點(diǎn)由W下部件：基于Zi濁ee通信協(xié)議的射頻接受模塊、微處理 器、SIM卡座、GPRS模塊順次連接而成，并由電源管理巧片統(tǒng)一執(zhí)行供電管理。
[0009] 優(yōu)選的，微處理器選用AT91RM9200巧片。
[0010] 進(jìn)一步的，各監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)也可有線傳輸?shù)奖O(jiān)測(cè)中屯、電子計(jì)算機(jī)巧）中。
[0011] 一種隧道變形定量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的預(yù)測(cè)方法，運(yùn)用灰色預(yù)測(cè)方法，拓灰色預(yù)測(cè)模型充 分利用變形或滲水的參數(shù)Xi、X2、X3把隨時(shí)間變化的數(shù)據(jù)累加求和，生成新的序列，用一條曲 線逼近，逼近曲線還原后即為拓灰色預(yù)測(cè)模型。
[001引有益效果
[0013] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有W下積極效果；（1)采用煙霧傳感器、液位傳感器和 攝像傳感器，對(duì)隧道進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可W增加監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的可靠性，提高監(jiān)測(cè)精度，可W做到早發(fā) 現(xiàn)早處理；（2)采用Zi濁ee網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，由于靈活的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，超大的網(wǎng)絡(luò)容量，特別適合大 面積多地段的安全監(jiān)測(cè)；(3)采用無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)或有線連接，技術(shù)成熟，施工方便；(4)無(wú) 需工作人員定期巡回檢查監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，節(jié)約大量人力成本；（5)將Zi濁ee網(wǎng)絡(luò)、GPRS網(wǎng)絡(luò)和 Internet網(wǎng)絡(luò)結(jié)合起來(lái)，適合大面積與多地段的安全監(jiān)測(cè)；（6)采用紅外攝像傳感器可不 受環(huán)境亮度影響實(shí)施24小時(shí)監(jiān)測(cè)。
【附圖說(shuō)明】
[0014] 圖1是本發(fā)明的一種隧道變形定量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)示意圖；
[0015] 圖2是Zi濁ee網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)原理圖；
[0016] 圖3是Zi濁ee網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)原理圖。
[0017] 其中，la.煙霧傳感器，化.液位傳感器，Ic.攝像傳感器，2.網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，3. GPRS網(wǎng) 絡(luò)，4. Internet網(wǎng)絡(luò)，5.監(jiān)測(cè)中屯、計(jì)算機(jī)，6.隧道，7.信號(hào)調(diào)理電路，8.基于Zi濁ee通信 協(xié)議的射頻發(fā)射（接收）模塊，9.液晶顯示器，10. USB接口，11.電源，12.電源管理巧片， 13.微處理器，14. SIM卡座，15. GPRS模塊。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 為使本發(fā)明的目的和技術(shù)方案更加清楚，W下結(jié)合附圖對(duì)本申請(qǐng)的技術(shù)方案進(jìn)行 清楚、完整地描述。所描述的實(shí)施例是本申請(qǐng)的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例，基于 所描述的本申請(qǐng)的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在無(wú)需創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有 其他實(shí)施例，都屬于本申請(qǐng)保護(hù)的范圍。
[0019] 實(shí)施例1 ;一種隧道6變形定量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，由監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)2、監(jiān)測(cè)中屯、電子 計(jì)算機(jī)5組成，其特征在于，監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)分布設(shè)置在隧道6內(nèi)，監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)包括設(shè)置在隧道頂部 的煙霧傳感器la、設(shè)置在隧道底部的液位傳感器化和設(shè)置在隧道側(cè)壁的攝像傳感器Ic，各 監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)傳感器帶有Zi濁ee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，各監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)經(jīng)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)2通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò) 3與Internet網(wǎng)絡(luò)4將隧道的信息實(shí)時(shí)傳輸?shù)奖O(jiān)測(cè)中屯、電子計(jì)算機(jī)5中，各監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)也可 有線傳輸?shù)奖O(jiān)測(cè)中屯、電子計(jì)算機(jī)5中，在計(jì)算機(jī)屏幕上自動(dòng)顯示所監(jiān)測(cè)的各具體確實(shí)位置 的變化值，當(dāng)變化值超出規(guī)定闊值時(shí)，計(jì)算機(jī)上自動(dòng)顯示預(yù)警，同時(shí)將預(yù)警發(fā)送至操作人員 手機(jī)上，計(jì)算機(jī)能預(yù)測(cè)隧道的異常發(fā)展趨勢(shì)。
[0020] (1)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)
[0021] 將煙霧傳感器la隔設(shè)定距離安裝在隧道頂部，通過(guò)監(jiān)測(cè)煙霧的濃度或有毒有害 氣體來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)警、報(bào)警；將液位傳感器化設(shè)置在隧道底部，當(dāng)有積水時(shí)，液位傳感器化發(fā)送 信息；將紅外攝像傳感器Ic安裝在隧道6側(cè)壁，對(duì)準(zhǔn)所要監(jiān)測(cè)的位置，其攝制的圖像經(jīng)信號(hào) 調(diào)理電路7處理后，由基于Zi濁ee通信協(xié)議的射頻模塊8發(fā)射圖像信息。各監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)連接 電源11，各監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的各個(gè)巧片型號(hào)可W作如下選擇；CC2430是化ipcon公司生產(chǎn)的用來(lái) 實(shí)現(xiàn)嵌入式Zi濁ee應(yīng)用的巧片系統(tǒng)，它支持2. 4細(xì)Z I邸E802. 15. 4/Zi濁ee協(xié)議，CC2430巧 片W強(qiáng)大的集成開發(fā)環(huán)境作為支持，內(nèi)部線路的交互式調(diào)試W遵從IDE的lAR工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為 支持，得到嵌入式機(jī)構(gòu)的高度認(rèn)可，CC2430巧片系統(tǒng)模塊集成了 CC2420RF收發(fā)器，增強(qiáng)工 業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的8051MCU. 32/64/128邸閃存，8邸SRAM等高性能模塊，并內(nèi)置Zi濁ee協(xié)議，加上超 低能耗，使得它可W用很低的費(fèi)用構(gòu)成Zi濁ee節(jié)點(diǎn)。
[0022] 紅外攝像傳感器Ic采用SAT系列紅外攝像儀，其均采用非制冷焦作平面紅外探