一种用于隧道内监控量测的自动监测预警系统及方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于隧道监控量测自动监测预警系统及监测预警方法，包括自动监测系统、无线传输系统、操作平台、信息分析处理系统、自动预警系统。自动监测系统预先埋设在隧道指定断面相应位置，接到操作平台发出的指令后，自动监测系统发射并接收信号，通过无线传输系统传递给信息分析处理系统，数据分析完成后，操作平台再发出相应的指令，通过无线传输系统传递给自动监测系统，若遇到较大的变形情况，则会触发自动预警系统的报警器和报警灯，发出预警信号。本发明有利于减少监测人员工作量并提高监控量测的精度，遇到危险及时预警，保护隧道内作业人员生命安全，指导实际工程的安全施工，同时具有结构简单，组装方便，便于操作的优点。
【专利说明】一种用于隧道内监控量测的自动监测预警系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及隧道监控量测及安全预警【技术领域】，尤其涉及一种用于隧道内监控量测的自动监测预警系统及监测预警方法。
【背景技术】
[0002]由于岩土工程的复杂性和特殊性，在隧道施工过程中一般需要根据施工过程中洞内外地质调查、洞内观察、现场监控量测及岩土物理力学实验等施工反馈信息，进一步分析确定围岩的物理力学参数，以最终确定和修改隧道施工方法和支护方式。本隧道支护结构应用新奥法原理采用复合衬砌，要求施工单位在施工过程中必须进行现场监控量测，及时掌握围岩在开挖过程中的动态和支护结构的稳定状态，提供有关隧道施工的全面、系统信息资料，以便及时调整支护参数，通过对量测数据的分析和判断，对围岩一支护体系的稳定状态进行监控和预测，并据此制定相应的施工措施，以确保洞室周边岩体的稳定以及支护结构的安全。
[0003]目前在隧道监控量测的施作过程中，出于施工现场各种干扰，这样带来了很多弊端，主要表现为:
[0004](I)监控量测人员进入隧道内进行监控量测时，现场实际操作条件往往不能满足，可能存在喷锚、出渣或大型车辆出入等情况，会耽误监控量测人员工作，影响监测效率；
[0005](2)监控量测有时不能保证实时性，针对变形较大地段，不能迅速测量出变形量，并及时预警，不能及时通知相关作业队伍疏散逃生，可能会带来人员财产损失；
[0006](3)由于人工测量具有偶然性和随机性，可能会造成较大误差，不能保证测量结果的精度；
[0007](4)监测时需要人工操作，耗费较多时间和精力。
【发明内容】
[0008]本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种用于隧道内监控量测的自动监测预警系统及监测预警方法。本设备可用于隧道内水平收敛和拱顶沉降的监控量测，并通过无线传输系统自动监测分析处理数据，针对变形较大地段及时预警，有利于减少监测人员工作量并提高监控量测的精度，遇到危险及时预警，保护隧道内作业人员生命安全，指导实际工程的安全施工，同时具有结构简单，组装方便，便于操作的优点。
[0009]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0010]一种用于隧道内监控量测的自动监测预警系统，包括自动监测系统、无线传输系统、操作平台、信息分析处理系统、自动预警系统，
[0011]自动监测系统预先埋设在隧道指定断面相应位置，接到操作平台发出的指令后，自动监测系统发射并接收信号，
[0012]所述自动监测系统包括可调式激光测距仪和多面棱镜，所述可调式激光测距仪包括水平旋转转盘、支撑杆、竖直伸缩槽、膨胀螺栓、激光发射接收装置；所述竖直伸缩槽两端分别与支撑杆的一端、膨胀螺栓的一端铰接，支撑杆的另一端与激光发射接收装置连接。
[0013]所述激光发射接收装置包括激光发射仪、激光接收器，所述激光发射接收装置可以通过无线信号接收器接收遥控指令，通过水平旋转转盘和竖直伸缩槽调整合适的角度，通过激光发射仪发射激光，通过埋设好的多面棱镜反射，再由激光接收器接收，再通过无线信号发射器发送给信息分析处理系统分析处理数据。
[0014]所述多面棱镜包括相互连接的膨胀螺栓和多面体镜面。
[0015]所述无线传输系统包括无线信号发射器和无线信号接收器。
[0016]所述信息分析处理系统，对自动监测系统发来的数据分析，并可以通过操作平台发出相应的指令，通过无线传输系统传递给自动监测系统。
[0017]所述自动预警系统，在遇到较大的变形情况时，则会触发自动预警系统，发出预警信号。
[0018]作为本发明的进一步改进，所述可调式激光测距仪还包括铝合金防护外壳，所述铝合金防护外壳用于保护激光发射仪和激光接收器，防水防尘。
[0019]所述自动预警系统包括报警器和报警灯。
[0020]所述水平旋转转盘和竖直伸缩槽组合使用，可以自由转动，保证可调式激光测距仪360度全方位发射激光，并通过多面棱镜发射后接收。
[0021]所述膨胀螺栓需要小型电钻在隧道指定断面钻孔后，旋转固定在隧道指定断面内。
[0022]所述激光接收器可以接收多面棱镜反射回来的激光，并测算出相应的时间，从而
测量距离。
[0023]所述报警器和报警灯均由无线信号接收器接收到的预警信号触发。
[0024]一种用于隧道内监控量测的自动监测预警系统的监测预警方法，包括以下步骤:
[0025](I)利用小型电钻在隧道指定断面上钻孔，将可调式激光测距仪和多面棱镜通过膨胀螺栓固定在指定断面的相应位置上；
[0026](2)通过操作平台经行控制，发出监测指令；
[0027](3)无线传输系统传输操作平台发出的指令，传达给自动监测系统的无线信号接收器；
[0028](4)无线信号接收器接到信号后，通过水平旋转转盘和竖直伸缩槽自动调整相应的角度，采用激光发射仪发出激光并由多面棱镜反射由激光接收器接收，记录距离；
[0029](5)无线信号发射器将记录的距离通过无线传输系统传递给信息分析处理系统；
[0030](6)信息分析处理系统处理完成数据后，通过操作平台实时显示；
[0031](7)若遇到变形较大的情况，操作平台发出预警指令，通过无线传输系统传输，由自动监测系统的无线信号接收器接收信号，再通过自动预警系统的报警器和报警灯发出警报。
[0032]本发明的有益效果:
[0033]1、本发明采用操作平台进行控制，减少监控量测人员在未知隧道的危险地方活动，减少了由于隧道塌方掉块而对监测人员生命安全带来的威胁；
[0034]2、本发明采用自动监测系统，不需要人工操作，减少了监测人员的劳动量，方便可行，大大提闻了监测效率；[0035]3、本发明采用无线传输信号，大大降低因为埋设线路带来的多余操作，并且不会造成施工中误碰线路造成的监测中断；
[0036]4、本发明的自动预警系统，及时有效地提供隧道内的危险信息，能够最大程度的保证施工人员财产安全。
【专利附图】
【附图说明】
[0037]图1为本发明系统结构组成示意图。
[0038]图2为自动监测系统布设示意图。
[0039]图3为自动监测系统、自动预警系统和无线传输系统的结构示意图。
[0040]图4为多面棱镜结构示意图。
[0041]其中，1、自动监测系统；2、自动预警系统；3、信息分析处理系统；4、操作平台；5、无线传输系统；6、招合金防护外壳；7、水平旋转转盘；8、竖直伸缩槽；9、第一膨胀螺栓；10、激光发射仪；11、激光接收器；12、无线信号发射器；13、无线信号接收器；14、报警器；15、报警灯；16、第二膨胀螺栓；17、多面体镜面；18、可调式激光测距仪；19、多面棱镜；20、支撑杆。
【具体实施方式】
[0042]下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
[0043]如图1-图4所示，一种用于隧道内监控量测的自动监测预警系统，包括自动监测系统1、无线传输系统5、操作平台4、信息分析处理系统3、自动预警系统2，其中，自动监测系统I由可调式激光测距仪18和多面棱镜19组成，无线传输系统5由无线信号发射器12和无线信号接收器13组成，自动预警系统2由报警器14和报警灯15组成。自动监测系统I预先埋设在隧道指定断面相应位置，接到操作平台4发出的指令后，自动监测系统I发射并接收信号，通过无线传输系统5传递给信息分析处理系统3，数据分析完成后，操作平台4再发出相应的指令，通过无线传输系统5传递给自动监测系统1，若遇到较大的变形情况，则会触发自动预警系统2的报警器14和报警灯15，发出预警信号。
[0044]所述可调式激光测距仪18由铝合金防护外壳6、水平旋转转盘7、竖直伸缩槽8、第一膨胀螺栓9、激光发射仪10、激光接收器11、支撑杆20，所述竖直伸缩槽8两端分别与支撑杆20的一端、第一膨胀螺栓9的一端铰接，支撑杆20的另一端与激光发射仪10、激光接收器11连接。
[0045]所述多面棱镜19由第二膨胀螺栓16和多面体镜面17组成。
[0046]所述铝合金防护外壳6用于保护激光发射仪10和激光接收器11，防水防尘。
[0047]所述水平旋转转盘7和竖直伸缩槽8组合使用，可以自由转动，保证可调式激光测距仪18能够360度全方位发射激光，并通过多面棱镜19发射后接收信号。
[0048]所述第一膨胀螺栓9、第二膨胀螺栓16需要小型电钻在隧道指定断面钻孔后，旋转固定在隧道指定断面内。
[0049]所述激光发射仪10可以通过无线信号接收器13接收遥控指令，通过水平旋转转盘7和竖直伸缩槽8调整合适的角度，通过激光发射仪10发射激光，通过埋设好的多面棱镜19反射，由激光接收器11接收，再通过无线信号发射器12发送给信息分析处理系统3分析处理数据。
[0050]所述激光接收器11可以接收多面棱镜19反射回来的激光，并测算出相应的时间，从而测量距离。
[0051]所述报警器14和报警灯15均由无线信号接收器13接收到的预警信号触发。
[0052]一种用于隧道内监控量测的自动监测预警系统的监测预警方法，包括以下步骤:
[0053](I)利用小型电钻在隧道指定断面上钻孔，将可调式激光测距仪18和多面棱镜19通过第一膨胀螺栓9、第二膨胀螺栓16固定在指定断面的相应位置上；
[0054](2)通过操作平台4经行控制，发出监测指令；
[0055](3)无线传输系统5传输操作平台4发出的指令，传达给自动监测系统I的无线信号接收器13 ；
[0056](4)无线信号接收器13接到信号后，通过水平旋转转盘7和竖直伸缩槽8自动调整相应的角度，采用激光发射仪9发出激光并由多面棱镜19反射由激光接收器11接收，记录距离；
[0057](5)无线信号发射器12将记录的距离通过无线传输系统5传递给信息分析处理系统3 ;
[0058](6)信息分析处理系统3处理完成数据后，通过操作平台4实时显示；
[0059](7)若遇到变形较大的情况，操作平台4发出预警指令，通过无线传输系统5传输，由自动监测系统I的无线信号接收器13接收信号，再通过自动预警系统I的报警器14和报警灯15发出警报。
[0060]上述虽然结合附图对本发明的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
【权利要求】
1.一种用于隧道内监控量测的自动监测预警系统，其特征是，包括自动监测系统、无线传输系统、操作平台、信息分析处理系统、自动预警系统，自动监测系统预先埋设在隧道断面位置，接到操作平台发出的指令后，自动监测系统发射并接收信号，所述自动监测系统包括可调式激光测距仪和多面棱镜，所述可调式激光测距仪包括水平旋转转盘、支撑杆、竖直伸缩槽、膨胀螺栓、激光发射接收装置；所述竖直伸缩槽两端分别与支撑杆的一端、膨胀螺栓的一端铰接，支撑杆的另一端与激光发射接收装置连接；所述激光发射接收装置包括激光发射仪、激光接收器，通过激光发射仪发射激光，通过埋设好的多面棱镜反射，由激光接收器接收；所述多面棱镜包括相互连接的膨胀螺栓和多面体镜面；所述无线传输系统包括无线信号发射器和无线信号接收器；所述信息分析处理系统，对自动监测系统发来的数据分析，并通过操作平台发出相应的指令，通过无线传输系统传递给自动监测系统；所述自动预警系统，在触发时，发出预警信号。
2.如权利要求1所述的用于隧道内监控量测的自动监测预警系统，其特征是，所述可调式激光测距仪还包括用于保护激光发射仪和激光接收器防护外壳。
3.如权利要求1所述的用于隧道内监控量测的自动监测预警系统，其特征是，所述自动预警系统包括报警器和报警灯。
4.如权利要求1所述的用于隧道内监控量测的自动监测预警系统，其特征是，所述激光接收器接收多面棱镜反射回来的激光，并测算出时间，从而测量距离。
5.如权利要求1所述的用于隧道内监控量测的自动监测预警系统，其特征是，所述报警器和报警灯均由无线信号接收器接收到的信号触发。
6.如权利要求3所述的用于隧道内监控量测的自动监测预警系统的监测预警方法，其特征是，包括以下步骤: (1)在隧道断面上钻孔，将可调式激光测距仪和多面棱镜通过膨胀螺栓固定在断面的相应位置上； (2)通过操作平台经行控制，发出监测指令； (3)无线传输系统传输操作平台发出的指令，传达给自动监测系统的无线信号接收器； (4)无线信号接收器接到信号后，通过水平旋转转盘和竖直伸缩槽自动调整相应的角度，采用激光发射仪发出激光并由多面棱镜反射由激光接收器接收，记录距离； (5)无线信号发射器将记录的距离通过无线传输系统传递给信息分析处理系统； (6)信息分析处理系统处理完成数据后，通过操作平台实时显示； (7)自动预警系统在触发时发出警报，所述触发条件为，操作平台发出预警指令，通过无线传输系统传输，由自动监测系统的无线信号接收器接收信号。
【文档编号】G08C17/02GK103646527SQ201310724525
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年12月24日 优先权日:2013年12月24日
【发明者】李术才, 郭明, 李利平, 许振浩, 林鹏, 孙超群, 孙尚渠, 王康, 陈迪杨 申请人:山东大学