隧道衬砌裂缝监测系统的制作方法

本发明涉及隧道衬砌监测领域，尤其涉及一种隧道衬砌裂缝监测系统。

背景技术：

由于受到围岩变形、临近建筑施工扰动、材料劣化、施工缺陷、车辆动力冲击等因素的影响，隧道衬砌会出现变形和损伤，从而出现大量的裂缝。由裂缝诱发的混凝土掉块、剥落物等对隧道的运营安全造成重大威胁，对于风险较大的裂缝或者裂缝群必须进行动态监测。目前，隧道裂缝检测方法是采用在隧道衬砌表面预埋导电涂层，通过电气方式检测电阻大小，来判断是否有裂缝。如果检测出的电阻值大于常规值，则隧道衬砌出现裂缝，反之则隧道衬砌良好。这种方法需要对每一个检测对象，进行预埋导电涂层，且隧道内属于阴暗潮湿的环境，预埋的导电涂层经过一段时间必将影像其检测性能，该方法使用不方便，也不易于普遍推广使用。

因此，亟需一种易于推广的隧道衬砌监测系统。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供一种隧道衬砌裂缝监测系统，其特征在于：包括数据采集处理模块、lvdt位移计、lora通信模块、服务器和电源，所述lvdt位移计将监测数据输入到所述数据采集处理模块，所述数据采集处理模块通过lora通信模块将监测数据上传至服务器，所述电源用于向所述数据采集处理模块、lvdt位移计、lora通信模块提供工作用电。

进一步，所述系统还包括位移差传递杆，所述位移差传递杆用于裂缝法向错动的监测，所述位移传动杆的一端与监测点连接，另一端与lvdt位移计连接。

进一步，所述系统还包括移动端，所述移动端与所述服务器通信连接。

进一步，所述数据采集处理模块包括采集电路、放大电路和降噪电路，所述采集电路的输入端与lvdt位移计的输出端连接，所述采集电路的输出端与所述放大电路的输入端连接，所述放大电路的输出端与所述降噪电路的输入端连接，所述降噪电路的输出端与lora通信模块连接。

进一步，所述电源包括太阳能供电模块、高密度电池和供电控制电路，所述供电控制电路的输入端分别与所述太阳能供电模块的输出端和高层密度电池的输出端连接，所述供电控制电路的输出端为电源输出端。

进一步，所述供电控制电路包括光耦g1、电阻r1、三极管q1，所述光耦g1的发光二极管的阳极与所述太阳能供电模块的输出端连接，所述光耦g1的发光二极管的阴极与负载连接，所述光耦g1的三极管的集电极与所述太阳能供电模块的输出端连接，所述光耦g1的三极管的发射极经电阻r1接地，三极管q1的发射极与高密度电池的输出端连接，三极管q1的集电极与负载连接，三极管q1的基极与光耦g1的三极管的发射极和电阻r1的公共连接点连接；

其中，三极管q1为npn型三极管。

进一步，所述供电控制电路还包括稳压电路，所述稳压电路设置于太阳能供电模块和负载之间，所述稳压电路包括电阻r2和稳压二极管dw1，电阻r2的一端与所述太阳能供电模块的输出端连接，电阻r2的另一端与稳压二极管dw1的阴极连接，稳压二极管dw1的阳极接地。

进一步，所述供电控制电路还包括过流保护电路，所述过流保护电路包括正温度系数热敏电阻ptc和三极管q2，正温度系数热敏电阻ptc一端与负载连接，正温度系数热敏电阻ptc的另一端接地，三极管q2的发射极与光耦g1的发光二极管的阴极和三极管q1的集电极的公共连接点连接，三极管q2的集电极与负载连接，三极管q2的基极与负载和正温度系数热敏电阻ptc的公共连接点连接；

其中，三极管q2为npn型三极管。

本实用新型的有益技术效果：本申请提供的隧道衬砌监测系统采用lora通信模块，无需铺设信号电缆和供电电缆，因此不受现场供电系统和通信系统的制约，大大提高了监测仪器的适应性，降低了仪器安装的难度和复杂程度；此外，本系统明采用全自动化数据采集、处理，不需要人为干预，识别、测量速度快，精度高、成本低。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述：

图1本实用新型的结构示意图。

图2本实用新型的裂缝宽度监测示意图。

图3为本实用新型的裂缝平面错动示意图。

图4为本实用新型的裂缝法向错动示意图。

图5为本实用新型的电源电路原理示意图。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本实用新型做出进一步的说明：

本实用新型提供一种隧道衬砌裂缝监测系统，其特征在于：如图1所示，包括数据采集处理模块、lvdt位移计、lora通信模块、服务器和电源，所述lvdt位移计将监测数据输入到所述数据采集处理模块，所述数据采集处理模块通过lora通信模块将监测数据上传至服务器，所述电源用于向所述数据采集处理模块、lvdt位移计、lora通信模块提供工作用电。所述lvdt位移计为lvdt位移传感器，在本实施例仲，采用现有产品，在次不再赘述；所述lora通信模块采用数据lora无线传输方案，半径2000米范围内的监测数据全部可以汇聚到lora网关，由lora网关传输至服务器；所述服务器采用现有服务器，本领域技术人员可根据实际需要选用合适的服务器；所述系统还包括位移差传递杆，如图4所示，所述位移差传递杆用于裂缝法向错动的监测，所述位移传动杆的一端与监测点连接，另一端与lvdt位移计连接。所述系统还包括移动端，所述移动端与所述服务器通信连接。通过上述技术方案，裂缝的宽度、平面错动、法向错动三个指标同时进行监测，实时掌握裂缝的状态，及时发出预警信息；采用数据lora无线传输方案，半径2000米范围内的监测数据全部可以汇聚到lora网关，采用高密度电池供电，保证系统联系工作3年以下，无须布设通信和供电线缆。由于采用无线通信及电池供电方案，系统不受现场供电和通信条件的制约，可以根据需要任意布设监测点。

在本实施例中，所述数据采集处理模块包括采集电路、放大电路、降噪电路和电源，所述采集电路的输入端与lvdt位移计的输出端连接，所述采集电路的输出端与所述放大电路的输入端连接，所述放大电路的输出端与所述降噪电路的输入端连接，所述降噪电路的输出端与lora通信模块连接，所述电源为上述电路和lora通信模块提供工作用电。所述采集电路、放大电路、降噪电路均采用现有电路，在此不再赘述。

在本实施例中，所述电源包括太阳能供电模块、高密度电池和供电控制电路，所述供电控制电路的输入端分别与所述太阳能供电模块的输出端和高层密度电池的输出端连接，所述供电控制电路的输出端为电源输出端。所述太阳能供电模块采用现有的太阳能供电模块，在此不再赘述。本系统优先选择太阳能供电，在太阳能无法供电时，由高密度电池提供工作用电。通过太阳能和高密度电池结合供电，有效保障稳定供电，同时可延长高密度电池的使用时间，从而减少人工更换电池的频次，降低人力成本。

在本实施例中，如图5所示，所述供电控制电路包括光耦g1、电阻r1、三极管q1，所述光耦g1的发光二极管的阳极与所述太阳能供电模块的输出端连接，所述光耦g1的发光二极管的阴极与负载连接，所述光耦g1的三极管的集电极与所述太阳能供电模块的输出端连接，所述光耦g1的三极管的发射极经电阻r1接地，三极管q1的发射极与高密度电池的输出端连接，三极管q1的集电极与负载连接，三极管q1的基极与光耦g1的三极管的发射极和电阻r1的公共连接点连接；

其中，三极管q1为npn型三极管。

其工作原理如下：

当太阳能电池持续向负载供电时，光耦g1导通，三极管q1的基极为高电平，三极管q1截止，由太阳能向负载供电；当太阳能无法为负载提供电能时，光耦g1截止，三极管q1的基极为低电平，三极管q1导通，由高密度电池向负载供电；从而实现供电的转换，向负载提供稳定供电。

在本实施例中，所述供电控制电路还包括稳压电路，所述稳压电路设置于太阳能供电模块和负载之间，所述稳压电路包括电阻r2和稳压二极管dw1，电阻r2的一端与所述太阳能供电模块的输出端连接，电阻r2的另一端与稳压二极管dw1的阴极连接，稳压二极管dw1的阳极接地。

其工作原理如下：

当电源的电压升高时，流过电阻r2的电流增大，电阻r2的电压降增大，从而降低稳压二极管dw1两端的电压，实现稳压；当负载的电压升高时，流过稳压二极管dw1的电流增大，根据节点电流原理，流经电阻r2的电流增大，电阻r2两端的电压降增大，从而降低稳压二极管dw1两端的电压，实现稳压。

在本实施例中，所述供电控制电路还包括过流保护电路，所述过流保护电路包括正温度系数热敏电阻ptc和三极管q2，正温度系数热敏电阻ptc一端与负载连接，正温度系数热敏电阻ptc的另一端接地，三极管q2的发射极与光耦g1的发光二极管的阴极和三极管q1的集电极的公共连接点连接，三极管q2的集电极与负载连接，三极管q2的基极与负载和正温度系数热敏电阻ptc的公共连接点连接；

其中，三极管q2为npn型三极管。

其工作原理如下：

当电流低于预设阈值时，通过正温度系数热敏电阻的选项，使三极管q2的基极处于低电平，三极管q2导通，从而实现负载与电源连接；当电流过大时导致元器件发热，正温度系数热敏电阻的阻值急剧升高，从而三极管q2的基极电压为高电平，三极管q2截止，从而使负载与电源断开，实现过流保护。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。