一种智能盾构隧道管片的制作方法

本发明涉及一种隧道管片，尤其涉及一种具有供电、通讯与感知功能的智能化盾构隧道管片。

背景技术：

盾构隧道管片是由钢筋混凝土制成的管片，多个盾构隧道管片拼接形成一个圆环，根据最大埋深、抗渗能力、抗震能力等技术要求涉及隧道管片的厚度。随着科学技术的发展，盾构隧道管片的结构坚固性越来越好，且通过采用防水混凝土等技术，使盾构隧道管片具有防水性。

但现有的盾构隧道管片的功能性很低，无法实现智能化，因此，本发明提供了一种在不影响管片结构性能和防水性能的前提下，实现盾构隧道管片的智能化。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种智能盾构隧道管片，在不影响管片结构性能和防水性能的前提下，使盾构隧道管片同时具有供电、通讯与感知功能。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种智能盾构隧道管片，包括隧道管片、通讯系统和传感器系统，所述通讯系统和传感器系统设置在隧道管片上；

所述通讯系统包括总线、总线端口和集线模块；在每个隧道管片的两端各设置有一总线端口，每一所述隧道管片上的总线的两端分别连接在所述总线端口上，相邻两个隧道管片间的总线通过相邻两个隧道管片上的总线端口串联连接；所述集线模块设置在所述总线上，所述总线从所述集线模块内部穿过；在所述集线模块上连接有多个通信管线，在每个所述通信管线的末端设置有一支线端口；

所述传感器系统包括至少一个传感器固定件和设置在所述传感器固定件上的多个传感器，所述传感器固定件通过预埋方式设置在所述隧道管片上；所述传感器固定件包括槽道和锚固端，所述锚固端固定在所述槽道上，所述传感器安装在所述槽道上；

每个所述传感器与一通信管线上的支线端口连接。

上述的一种智能盾构隧道管片，其中，所述总线包括通信总线和电流总线。

上述的一种智能盾构隧道管片，其中，所述总线设置在所述隧道管片的内部或表面上。

上述的一种智能盾构隧道管片，其中，在每个所述隧道管片上设置有至少一个集线模块。

上述的一种智能盾构隧道管片，其中，所述通信管线通过所述集线模块与所述总线连通。

上述的一种智能盾构隧道管片，其中，在所述支线端口上设置有内螺纹，在所述支线端口上通过所述内螺纹安装电缆防水接头。

上述的一种智能盾构隧道管片，其中，所述锚固端的形状为“I”型。

上述的一种智能盾构隧道管片，其中，所述槽道可根据隧道管片内弧面的曲率半径设计一定弯曲弧度。

上述的一种智能盾构隧道管片，其中，所述锚固端的一端固定在所述槽道的上端面上，在所述槽道内部形成内腔，在所述槽道的下端面上设置有槽道开口；所述传感器通过螺栓和螺母安装在所述槽道上。

上述的一种智能盾构隧道管片，其中，所述传感器包括但不限于测缝计、断面收敛仪、倾角计、加速度计、温度计、湿度计、照度计、风速计。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比，有以下优点：

(1)本发明的传感器固定件用于将传感器精确地固定在隧道管片上，同时传感器固定件形状的设计可保证传感器的安装姿态具有一定地调整余地，使传感器固定件和传感器的安装过程更加方便和灵活；通过将所述传感器固定件4采用预埋方式设置在隧道管片上，使隧道管片在拼装成环后能够快速便捷地安装各类传感器，并实现数据传输；

(2)本发明隧道管片的两端设置有总线端口，总线的两端分别连接在总线端口上，通过总线端口将相邻管片的总线进行串联，从而使所有传感器集群在同一总线构架下，统一地进行供电与通信，从而大幅降低了盾构隧道自动化监测的复杂性；

(3)本发明将多种传感器7与集线模块2连接，并通过集线模块2使多种传感器7与总线1连通，通过多种传感器7收集相关数据并通过总线1实现数据传输，可方便的监控盾构隧道管片的状态和周围的环境状况，实现了隧道管片的智能化。

附图说明

图1是本发明一种智能盾构隧道管片的结构示意图；

图2是本发明一种智能盾构隧道管片的通讯系统示意图；

图3是本发明一种智能盾构隧道管片的传感器系统结构示意图；

图4是本发明一种智能盾构隧道管片的传感器系统的侧面示意图；

图5是本发明的传感器固定件的侧视图；

图6是本发明一种智能盾构隧道管片的拼接示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细介绍。

请参见图1，本发明提供的一种智能盾构隧道管片，包括隧道管片、通讯系统和传感器系统，所述通讯系统和传感器系统设置在隧道管片上。

所述通讯系统包括总线1、总线端口2和集线模块3；在每个隧道管片的两端各设置有一总线端口2，每一所述隧道管片上的总线1的两端分别连接在所述总线端口2上，相邻两个隧道管片间的总线1通过相邻两个隧道管片上的总线端口2串联连接；多个隧道管片进行拼接形成圆环，请参见图6。

所述集线模块3设置在所述总线1上，所述总线1从所述集线模块2内部穿过；在所述集线模块2上连接有多个通信管线4，在每个所述通信管线4的末端设置有一支线端口5。

请参见图2，所述总线1包括通信总线和电流总线，因此总线1中既可以传输数据信号也可以传输直流电压，总线1可以设置在所述隧道管片的内部或表面上。

在每个所述隧道管片上设置有至少一个集线模块3，一个集线模块3连接有多个通信管线4，所述通信管线4通过所述集线模块与所述总线1连通。通信管线4末端的支线端口延伸至传感器7附近，每个传感器7与一支线端口5连接。在所述支线端口5上设置有内螺纹，在所述支线端口5上通过所述内螺纹可以安装电缆防水接头。

通过上述方法，使所有传感器集群在同一总线构架下，统一地进行供电与通信，从而大幅降低了盾构隧道自动化监测的复杂性。

请参见图3、图4、图5，所述传感器系统包括至少一个传感器固定件6和设置在所述传感器固定件6上的多个传感器7，所述传感器固定件4通过预埋方式设置在所述隧道管片上。

所述传感器固定件4包括槽道41和锚固端42，所述锚固端42固定在所述槽道42上，所述传感器7安装在所述槽道42上，每个所述传感器7与一通信管线4上的支线端口5连接。

所述锚固端42的形状为优选为“I”型，所述锚固端42被预埋在隧道管片中。所述锚固端42的一端固定在所述槽道41的上端面上，在所述槽道41内部形成内腔43，在所述槽道41的下端面上设置有槽道开口44；所述槽道41被预埋在隧道管片的表面上。

通过将所述传感器固定件4采用预埋方式设置在隧道管片上，使隧道管片在拼装成环后能够快速便捷地安装各类传感器，并实现数据传输。

所述传感器7通过螺栓8和螺母9安装在所述槽道42上；具体方法为：将螺栓8的头部卡在所述槽道41的内腔43中，使螺栓8的螺杆穿过所述传感器7的安装板，通过螺母将传感器7的安装板固定。

所述传感器固定件4的槽道41可根据隧道管片内弧面的曲率半径设计一定弯曲弧度，所述槽道41的弯曲的曲率半径可与所在的隧道管片相同，也可有一定差异，即所述传感器固定件4可预埋设置在隧道管片上即可。

本发明的传感器固定件4用于将传感器7精确地固定在隧道管片上，同时传感器固定件4形状的设计可保证传感器7的安装姿态具有一定地调整余地，使传感器固定件4和传感器7的安装过程更加方便和灵活。

上述的传感器7包括但不限于测缝计、断面收敛仪、倾角计、加速度计、温度计、湿度计、照度计、风速计。本发明将多种传感器7与集线模块2连接，并通过集线模块2使多种传感器7与总线1连通，通过多种传感器7收集相关数据并通过总线1实现数据传输，可方便的监控盾构隧道管片的状态和周围的环境状况，实现了隧道管片的智能化。

以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本发明的专利范围，即凡依本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本发明的专利范围内。