一种在役轨道交通隧道围岩沉降变形声波监测装置及方法
【专利摘要】本发明公开了一种在役轨道交通隧道围岩沉降变形声波监测装置及方法，装置包括轨道车、无线信号传输装置、车辆定位装置、多个声波监测装置、监测服务器，采用声波检测与互联网技术，将多个声波监测装置及无线信号传输装置固定在轨道车的周向外表面上，轨道车行驶通过隧道时，声波监测装置全程扫查隧道围岩，并记录声反射波谱，并通过轨道车当前位置、车速、声反射波谱参数计算声波监测装置与隧道围岩之间的相对距离；声波监测装置将计算出的相对距离数据和声反射波谱，通过无线信号传输装置传输至监测服务器中；监测服务器保存声波监测装置的相对距离数据及声反射波谱，并与历次保存的相对距离数据及声反射波谱作比较，分析相对距离及声反射波谱的变化，以此间接监控隧道围岩的沉降变形，提前预警。
【专利说明】
一种在役轨道交通隧道围岩沉降变形声波监测装置及方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种无损监测装置及方法，特别是涉及一种在役轨道交通隧道围岩沉降变形的声波监测装置及方法。
【背景技术】
[0002]隧道是现代交通网络重要组成部分，隧道结构体系的稳定性问题是隧道工程领域的关键问题，它关系到隧道设计、施工的安全性和经济性，作为稳定性科学评价的基础，评价指标的选择至关重要。其中隧道围岩的沉降、变形问题对于隧道安全至关重要。目前对于隧道围岩的沉降、变形的检测，通常以定期人工检测为主，近几年采用预埋各种监测传感器或布置全站仪等监测设备进行监测。预埋监测传感器装置的方法需要在隧道施工阶段进行预埋，对于已建成的隧道无法实现，同时预埋的监测传感器装置使用寿命有限，大多在一段时间后失效。全站仪等高端监测设备监测效果与精度较好，对于在役隧道也可后期布置，但其成本及运营维护价格昂贵，不利于大面积推广应用。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种在役轨道交通隧道围岩沉降变形声波监测装置及方法，采用声波检测与互联网技术相结合，实现在役轨道交通隧道围岩沉降、变形的在役监测、预警。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种在役轨道交通隧道围岩沉降变形声波监测装置，包括轨道车、无线信号传输装置、车辆定位装置、多个声波监测装置、监测服务器。其特征在于:所述无线信号传输装置、车辆定位装置、多个声波监测装置固定在轨道车的周向外表面上；多个声波监测装置与无线信号传输装置电连接;车辆定位装置与无线信号传输装置电连接;无线信号传输装置与监测服务器无线连接。
[0005]—种在役轨道交通隧道围岩沉降变形声波监测方法，其特征在于:轨道车行驶通过隧道时，声波监测装置全程发射声波扫查隧道围岩，记录声反射波谱;声波监测装置将声反射波谱，通过无线信号传输装置传输至监测服务器中；车辆定位装置将轨道车的车辆定位数据通过无线信号传输装置传输至监测服务器中；监测服务器保存声反射波谱与轨道车的车辆定位数据，并将历次保存的声反射波谱作对比，分析声反射波谱的变化，以此间接监控隧道围岩的沉降变形；当围岩发生沉降变形，此时采集的声反射波谱与之前采集的声反射波谱相比出现异常信号，通过分析声反射波谱异常处的参数和轨道车的车辆定位数据，判断出现沉降变形的隧道围岩位置。
[0006]进一步的，声波监测装置根据轨道车当前车辆定位数据、轨道车车速、声反射波谱参数计算声波监测装置与隧道围岩之间的相对距离;声波监测装置将声波监测装置与隧道围岩之间的相对距离数据通过无线信号传输装置传输至监测服务器;监测服务器制作声波监测装置与隧道围岩之间的相对距离的时间变化曲线，其中，纵坐标为声波监测装置与隧道围岩之间的相对距离、横坐标为时间；当隧道围岩发生沉降变形时，声波监测装置与隧道围岩之间的相对距离将发生变化，监测人员通过监测声波监测装置与隧道围岩之间的相对距离的时间变化曲线的变化，实时掌握隧道围岩的沉降变形情况。
[0007]本发明的有益效果是，一种在役轨道交通隧道围岩沉降变形声波监测装置及方法，采用声波检测与互联网技术，将多个声波监测装置及无线信号传输装置固定在轨道车的周向外表面上，轨道车行驶通过隧道时，声波监测装置全程扫查隧道围岩，并记录声反射波谱，并通过轨道车当前位置、车速、声反射波谱参数计算声波监测装置与隧道围岩之间的相对距离;声波监测装置将计算出的相对距离数据和声反射波谱，通过无线信号传输装置传输至监测服务器中；监测服务器保存声波监测装置的相对距离数据及声反射波谱，并与历次保存的相对距离数据及声反射波谱作比较，分析相对距离及声反射波谱的变化，以此间接监控隧道围岩的沉降变形，提前预警。
[0008]以下结合实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的一种在役轨道交通隧道围岩沉降变形声波监测装置及方法不局限于实施例。
【附图说明】
[0009]下面结合附图中实施例对本发明进一步说明。
[0010]图1是本发明实施例的在役轨道交通隧道围岩沉降变形声波监测装置示意图。
[0011 ]图2是本发明实施例的声反射波谱示意图。
[0012]图3是本发明实施例的监测声波监测装置与隧道围岩之间的相对距离的时间变化曲线示意图。
[0013]图中，1.轨道车，2.无线信号传输装置，3.车辆定位装置，4.多个声波监测装置，5.监测服务器，6.隧道围岩，11.声波，C.声反射波谱，d.声波监测装置与隧道围岩之间的相对距离，t.时间，L.时间变化曲线。
【具体实施方式】
[0014]实施例，如图1所示，一种在役轨道交通隧道围岩沉降变形声波监测装置4，包括轨道车1、无线信号传输装置2、车辆定位装置3、多个声波监测装置4、监测服务器5。其特征在于:所述无线信号传输装置2、车辆定位装置3、多个声波监测装置4固定在轨道车I的周向外表面上;多个声波监测装置4与无线信号传输装置2电连接;车辆定位装置3与无线信号传输装置2电连接;无线信号传输装置2与监测服务器5无线连接。
[0015]如图2所示，一种在役轨道交通隧道围岩沉降变形声波监测方法，其特征在于:轨道车I行驶通过隧道时，声波监测装置4全程发射声波11扫查隧道围岩6，记录声反射波谱C;声波监测装置4将声反射波谱C，通过无线信号传输装置2传输至监测服务器5中；车辆定位装置3将轨道车I的车辆定位数据通过无线信号传输装置2传输至监测服务器5中；监测服务器5保存声反射波谱C与轨道车I的车辆定位数据，并将历次保存的声反射波谱C作对比，分析声反射波谱C的变化，以此间接监控隧道围岩6的沉降变形；当围岩发生沉降变形，此时采集的声反射波谱C与之前采集的声反射波谱C相比出现异常信号，通过分析声反射波谱C异常处的参数和轨道车I的车辆定位数据，判断出现沉降变形的隧道围岩6位置。
[0016]如图3所示，进一步的，声波监测装置4根据轨道车I当前车辆定位数据、轨道车I车速、声反射波谱C参数计算声波监测装置4与隧道围岩6之间的相对距离d;声波监测装置4将声波监测装置4与隧道围岩6之间的相对距离d数据通过无线信号传输装置2传输至监测服务器5;监测服务器5制作声波监测装置4与隧道围岩6之间的相对距离d的时间变化曲线L，其中，纵坐标为声波监测装置4与隧道围岩6之间的相对距离d、横坐标为时间t;当隧道围岩6发生沉降变形时，声波监测装置4与隧道围岩6之间的相对距离d将发生变化，监测人员通过监测声波监测装置4与隧道围岩6之间的相对距离d的时间变化曲线L的变化，实时掌握隧道围岩6的沉降变形情况。
[0017]上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种在役轨道交通隧道围岩沉降变形声波监测装置及方法，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。
【主权项】
1.一种在役轨道交通隧道围岩沉降变形声波监测装置，包括轨道车、无线信号传输装置、车辆定位装置、多个声波监测装置、监测服务器，其特征在于:所述无线信号传输装置、车辆定位装置、多个声波监测装置固定在轨道车的周向外表面上；多个声波监测装置与无线信号传输装置电连接;车辆定位装置与无线信号传输装置电连接;无线信号传输装置与监测服务器无线连接。2.—种在役轨道交通隧道围岩沉降变形声波监测方法，其特征在于:轨道车行驶通过隧道时，声波监测装置全程发射声波扫查隧道围岩，记录声反射波谱;声波监测装置将声反射波谱，通过无线信号传输装置传输至监测服务器中；车辆定位装置将轨道车的车辆定位数据通过无线信号传输装置传输至监测服务器中；监测服务器保存声反射波谱与轨道车的车辆定位数据，并将历次保存的声反射波谱作对比，分析声反射波谱的变化，以此间接监控隧道围岩的沉降变形；当围岩发生沉降变形，此时采集的声反射波谱与之前采集的声反射波谱相比出现异常信号，通过分析声反射波谱异常处的参数和轨道车的车辆定位数据，判断出现沉降变形的隧道围岩位置。3.根据权利要求2所述的在役轨道交通隧道围岩沉降变形声波监测方法，其特征在于:进一步的，声波监测装置根据轨道车当前车辆定位数据、轨道车车速、声反射波谱参数计算声波监测装置与隧道围岩之间的相对距离;声波监测装置将声波监测装置与隧道围岩之间的相对距离数据通过无线信号传输装置传输至监测服务器;监测服务器制作声波监测装置与隧道围岩之间的相对距离的时间变化曲线，其中，纵坐标为声波监测装置与隧道围岩之间的相对距离、横坐标为时间；当隧道围岩发生沉降变形时，声波监测装置与隧道围岩之间的相对距离将发生变化，监测人员通过监测声波监测装置与隧道围岩之间的相对距离的时间变化曲线的变化，实时掌握隧道围岩的沉降变形情况。
【文档编号】G01B17/04GK105823446SQ201610346716
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年5月24日
【发明人】林俊明
【申请人】爱德森（厦门）电子有限公司