一种带有安全监测预警系统的金属波纹管涵洞的制作方法

本实用新型属于路基下的排水孔道技术领域，涉及波纹管涵洞，特别是一种带有安全监测预警系统的金属波纹管涵洞。

背景技术：

随着我国基础设施建设的快速发展，近年来，在铁路、公路、市政、矿山等工程的地埋结构中，以及在旧桥涵的加固、公路隧道、深水井、煤矿巷道等工程的修建中，大量地采用了金属波纹管进行施工，比传统的钢筋混凝土结构更有优势，重量轻，施工快捷，无论从造价上还是从工期上来说都优于传统结构。在目前常用的金属波纹管或金属波纹板的结构中，金属波纹管或金属波纹板表面有凹凸波纹，金属波纹管采用法兰连接或采用拼接波纹板等，但随着应用的推广，地质条件相对复杂，影响因素众多，管涵变形、沉降、开裂、板片损坏、渗漏水等结构安全问题日益突出，针对金属波纹管涵洞结构健康的自动监测系统已成为金属波纹管涵洞工程发展的新方向。

技术实现要素：

本实用新型为了解决上述问题，设计了一种带有安全监测预警系统的金属波纹管涵洞，可以对涵洞的结构状态起到长期安全监测与预警的作用，获得准确、实时的监测数据，也有助于制定正确的结构运营维护策略。

为了实现上述目的，本实用新型所采取的技术手段是：

一种带有安全监测预警系统的金属波纹管涵洞，包括金属波纹管涵主体，关键在于，所述的安全监测预警系统中包括在所述的金属波纹管涵主体上增设的传感器，与传感器连接的数据采集单元，以及在远程监控中心设置的带有安全评估模块、数据库及用户界面的服务器，所述的服务器借助远程传输网络与数据采集单元通信连接，其中，数据库将服务器接收的数据采集单元传递的传感器的实时参数进行存储，所述的安全评估模块用于将服务器接收的数据采集单元传递的传感器的实时参数与服务器中存储的标准参数进行比较，将比较结果借助用户界面显示。

所述的远程传输网络为无线网络。

所述的传感器包括用于监测金属波纹管涵主体沉降的沉降监测传感器，用于监测金属波纹管涵主体周边回填物料的压力传感器，用于监测金属波纹管涵主体中管节之间或板缝之间的位移传感器，用于监测金属波纹管涵主体中螺栓抗拉强度传感器，用于监测金属波纹管涵主体受荷载作用下的表面应变应力的应变计，用于监测金属波纹管涵主体渗漏状态的渗漏水监测传感器，所述沉降监测传感器、压力传感器、位移传感器、螺栓抗拉强度传感器、应变计及渗漏水监测传感器的信号输出端分别与数据采集单元的信号输入端连接。

所述的传感器还包括设置于金属波纹管涵主体上的振动传感器，所述的振动传感器的信号输出端与振动分析仪的信号输入端连接，振动分析仪借助远程传输网络与服务器通信连接。

所述的安全监测预警系统中还包括用于监测金属波纹管涵主体的摄像头，摄像头借助远程传输网络与服务器通信连接。

所述的金属波纹管涵主体的纵截面为圆形、椭圆形、拱形或马蹄形。

所述的金属波纹管涵主体中的管节之间的连接方式为法兰或拼接方式。

本实用新型的有益效果是：传感器设置于涵洞的所有重要部位，作为现场监测的主要设备，确保涵洞使用的稳定性与耐久性，可实现金属波纹管涵洞的结构安全性能数据的长时间实时自动采集，数据采集单元将数据传输至远端的服务器，服务器判断涵洞的使用安全状态并实现自动安全报警，数据库将服务器接收的实时参数进行存储、归档、管理和查询；安全评估模块用于将服务器接收的实时参数与服务器中存储的标准参数进行比较，可生成各类预测、分析、统计曲线和图表，将结果借助用户界面显示，直观看到结果。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是波纹管涵的截面结构示意图；

图3是金属波纹管涵的侧面结构示意图。

图中，1、金属波纹管涵主体，2、数据采集单元，3、服务器，4、沉降监测传感器，5、压力传感器，6、位移传感器，7、螺栓抗拉强度传感器，8、应变计，9、渗漏水监测传感器，10、振动传感器。

具体实施方式

本实用新型为一种带有安全监测预警系统的金属波纹管涵洞，包括金属波纹管涵主体1，所述的安全监测预警系统中包括在所述的金属波纹管涵主体1上增设的传感器，与传感器连接的数据采集单元2，以及在远程监控中心设置的带有安全评估模块、数据库及用户界面的服务器3，所述的服务器借助远程传输网络与数据采集单元2通信连接，其中，数据库将服务器3接收的数据采集单元2传递的传感器的实时参数进行存储，所述的安全评估模块用于将服务器3接收的数据采集单元2传递的传感器的实时参数与服务器中存储的标准参数进行比较，将比较结果借助用户界面显示。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步说明。

具体实施例，如图1所示，数据采集单元2通过无线网络将检测数据传送至远端的服务器，实现现场数据的实时采集和快速集中，数据采集单元2为远程故障监测提供数据基础，通过远程监控，技术人员无须亲临现场或恶劣的环境，而且金属波纹管涵洞位于路面以下，现场查看时需掘开路面，费时费力。

所述的远程传输网络的主干为各类传感器通过有线或无线的方式将采集到的数据汇聚到数据采集单元2，所述的传感器包括用于监测金属波纹管涵主体沉降的沉降监测传感器4，用于监测金属波纹管涵主体周边回填物料的压力传感器5，用于监测金属波纹管涵主体中管节之间或板缝之间的位移传感器6，用于监测金属波纹管涵主体中螺栓抗拉强度传感器7，用于监测金属波纹管涵主体受荷载作用下的表面应变应力的应变计8，用于监测金属波纹管涵主体渗漏状态的渗漏水监测传感器9，所述沉降监测传感器4、压力传感器5、位移传感器6、螺栓抗拉强度传感器7、应变计8及渗漏水监测传感器9的信号输出端分别与数据采集单元2的信号输入端连接。沉降监测传感器4一般利用形变，将形变转化为电信号传输至采集装置；抗拉强度是指螺栓在受到轴向拉力下破坏的最大拉力，螺栓抗拉强度传感器7检测螺栓是否出现松动或脱落。

所述的传感器还包括设置于金属波纹管涵主体1上的振动传感器10，所述的振动传感器10的信号输出端与振动分析仪的信号输入端连接，振动分析仪借助远程传输网络与服务器通信连接。振动分析仪将工程振动的参量转换成电信号。在涵洞受到外部破坏力时，振动传感器10首先感应到，具有预警作用。

所述的安全监测预警系统中还包括用于监测金属波纹管涵主体1的摄像头，摄像头借助远程传输网络与服务器通信连接。摄像头画面可切入用户界面，可通过视频观测现场情况，不必赶到现场，节省了人力和时间。

数据采集单元、振动分析仪和摄像头的视频监测分三路将监测数据传送至服务器，三项现场单元独立工作，防止相互干涉，若有一项现场单元损坏，其它单元可继续正常工作，保证现场监测环节连续运行。

如图2和图3所示，振动传感器10安装于金属波纹管涵的下部，沉降监测传感器4位于金属波纹管涵的中部，应变计8、压力传感器5和位移传感器6位于金属波纹管涵的上部，螺栓抗拉强度传感器7设置于螺栓上，渗漏水监测传感器9安装于易渗漏水的管涵连接处。

所述的金属波纹管涵主体1的纵截面为圆形、椭圆形、拱形或马蹄形。金属波纹管涵主体1中的管节之间的连接方式为法兰或拼接方式。

由于采用了上述技术方案，面向金属波纹管涵洞长期结构安全需求，覆盖涵洞所有重要部位，兼容多种传感器类型，针对涵洞环境特点设计，确保使用的稳定性与耐久性，可实现金属波纹管涵洞的结构健康性能数据的长时间实时自动采集，判定涵洞的安全使用状态并实现自动安全报警；支持不同的数据干网传输方式以及传感器子系统，采用开放性体系结构和模块化设计，可灵活组合多种安全监测仪器，具有良好的扩展性。