一种隧道施工变形自动监测系统的制作方法

本实用新型涉及隧道施工监测领域，尤其涉及一种隧道施工变形自动监测系统。

背景技术：

在隧道施工领域，由于监控量测工作未得到很好的开展，缺乏实用、高效的监控量测数据分析、处理技术，导致了量测数据难以发挥真正的作用。从目前国内隧道监控量测及数据分析的现状来看，信息化管理水平仍然较低，监测数据的处理、应用主要是通过经验的、感性的认识，确定支护参数或做出施工决策。在施工监测中，技术人员将量测数据绘制成位移一时间曲线和位移一空间曲线，或者单纯根据值的大小比照以往的工程经验，判断围岩与支护结构是否安全、经济。这种方法需要有丰富的工程经验才行，由于没有牢固的理论依据，所以可靠度不高。我国在隧道监控量测信息管理方面存在的问题，主要有以下几个方面：

（1）仪器监测和数据处理方式比较落后，现场监测数据的采集、处理等大多停留在手工方式下，信息化程度较低即便拥有先进的仪器，也常常因为缺乏相应的技术开发能力而未能充分发挥其功能和效率。一个工程项目的量测数据多达上万个，如果依靠人工方式处理，工作量相当大，数据利用能力较低，不能及时发挥反馈设计和指导施工的作用。而且如此多数据的管理工作量很大，新输入数据后又要进行重新整理，重复工作量大，还很容易造成数据的混乱和丢失。

（2）量测数据一般都是通过人工方式在表中进行计算、绘图、回归，不仅要进行繁琐的公式编辑，而且在图表绘制过程中步骤较多，自动化程度低，极易产生错误各种变化曲线手工生成速度慢，对隧道施工中的时空效应无法快速分析，故其结果很难及时服务于实际工程进度，降低了工作效率和管理水平。

（3）缺乏完善的监测数据分析预测软件。采用传统的分析方法，要依靠丰富的工程经验，由于专业性很强，并且数据分析实时性差，无法做到及时预报、及时反馈，不能满足信息化施工的要求。

（4）监测滞后于施工。围岩变形的预测难度大，缺乏有效的围岩预警判别机制和分析软件，没有充分发挥计算机智能化辅助决策的作用，信息化设计的效益并未充分体现出来。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对上述技术问题，提供了一种隧道施工变形自动监测系统，其结构合理，采用无线传输技术，避免了器件接线的繁琐，实现了对隧道施工变形的实时监测及分析，提高了施工的安全性。

本实用新型的技术方案

为解决上述技术问题，本实用新型提供的一种隧道施工变形自动监测系统，包括现场监测装置，网关及服务器；现场监测装置安装在施工隧道内并采集隧道变形数据，采集的隧道变形数据通过Zigbee模块与网关连接，网关将数据上传至服务器；所述现场监测装置包括激光变形监测模块、无线网络传输模块、供电模块和数据存储模块；激光变形监测模块采用激光测距的方式获得变形数据；供电模块由锂电池和外接电源接口构成，用于对设备进行供电；数据存储模块用于保存监测所得数据，同时将数据提供至服务器。

进一步地，所述网关配置4G模块，网关通过4G模块与服务器进行数据传输。网关可以连接一个或多个现场监测装置，网关基站和现场监测装置之间通过zigbee模块进行数据传输。

进一步地，所述激光变形监测模块由激光测距仪、定位系统和基座组成。激光变形监测模块通过基座固定在隧道内侧壁或隧道外部，定位系统通过多轴旋转带动激光测距仪对准需要监测的相应点位，激光测距仪对该点进行测距，获得相应数据信息。

进一步地，所述激光变形监测模块进行连续监测的可视范围为50m以内，其连续监测可视范围内任意断面的任意点位的变形。监测点在后台服务器进行设置，无需进行人工现场布点。

本实用新型有益效果：

与现有技术相比，本实用新型一种隧道施工变形自动监测及实时分析装置，通过在隧道监测区域安装监测设备对隧道变形进行自动监测获得监测数据，并通过无线传输模块和网关传送至后台分析系统，实现了实时自动监测隧道变形的目的，同时后台服务器对监测数据进行分析处理，判断当前隧道的安全状态，通过图表的方式进行展现，能够便于施工人员及时获得隧道的安全信息，有利工程项目的顺利进行。

附图说明

通过结合以下附图所作的详细描述，本实用新型的上述优点将变得更清楚和更容易理解，这些附图只是示意性的，并不限制本实用新型，其中：

图1是本实用新型的模块示意图；

图2是本实用新型的工作流程图；

图3是本实用新型之激光变形监测模块的结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件如下：

1.激光测距仪；2.定位系统；3.基座；4.第一隧道断面；5.第二隧道断面；6.测点。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对，本实用新型的一种隧道施工变形自动监测系统进行详细说明。

在此记载的实施例为本实用新型的特定的具体实施方式，用于说明本实用新型的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本实用新型实施方式及本实用新型范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。

本说明书的附图为示意图，辅助说明本实用新型的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。请注意，为了便于清楚地表现出本实用新型实施例的各部件的结构，相同的参考标记用于表示相同的部分。

图1是本实用新型提供的一种隧道施工变形自动监测系统的模块示意图，其包括现场监测装置，网关及服务器。

现场监测装置安装在施工隧道内并采集隧道变形数据，采集的隧道变形数据通过Zigbee模块与网关连接，网关将数据上传至服务器。

所述现场监测装置包括激光变形监测模块、无线网络传输模块、供电模块和数据存储模块；激光变形监测模块采用激光测距的方式获得变形数据；供电模块由锂电池和外接电源接口构成，用于对设备进行供电；数据存储模块用于保存监测所得数据，同时将数据提供至服务器。

本申请中，所述网关配置4G模块，网关通过4G模块与服务器进行数据传输。网关可以连接一个或多个现场监测装置，网关基站和现场监测装置之间通过zigbee模块进行数据传输。

图2是本实用新型的工作流程图，本申请所述的隧道施工变形自动监测系统的工作过程如下：

在隧道施工过程中将现场监测设备按照需求布置在需要监测的区域附近，获得现场监测数据。监测区域包括隧道洞内及地表。

监测设备所采取的数据最终都传输到网关基站，网关基站将所用数据通过4G模块传输至服务器。

服务器接收到数据后，将数据存入数据库，同时对数据进行分析和处理，根据测定数据及设定阈值进行安全评估分析，当服务器分析的隧道变形量超过设定阈值时，状态预警装置发出预警信号，并生成相应的分析报告。

所述激光变形监测模块，如图3所示，其由激光测距仪1、定位系统2和基座3组成。激光变形监测模块通过基座3固定在隧道内侧壁或隧道外部，定位系统通过多轴旋转带动激光测距仪对准需要监测的相应点位，激光测距仪1对该点进行测距，获得相应数据信息。在图3中，激光测距仪可以测量第一隧道断面4至第二隧道断面5之间的任意测点6的变形。

本申请中，所述激光变形监测模块进行连续监测的可视范围为50m以内，其连续监测可视范围内任意断面的任意点位的变形。监测点在后台服务器进行设置，无需进行人工现场布点。所述隧道施工变形自动监测系统还包括状态预警装置，服务器获取采集的隧道变形数据，并根据设定阈值进行安全评估分析，判断当前隧道的安全状态，通过图表的方式进行展现，能够便于施工人员及时获得隧道的安全信息；当服务器分析的隧道变形量超过设定阈值时，状态预警装置发出预警信号。

与现有技术相比，本实用新型提供的一种隧道施工变形自动监测系统，其结构合理，采用无线传输技术，避免了器件接线的繁琐，实现了对隧道施工变形的实时监测及分析，提高了施工的安全性。

本实用新型不局限于上述实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。