一种隧道排水系统自动监测与堵塞判别的方法和系统与流程

1.本技术属于隧道监测领域，尤其涉及一种隧道排水系统自动监测与堵塞判别的方法和系统。


背景技术：

2.排水系统是隧道的重要组成部分，当排水系统出现局部管道堵塞以及排水不畅等问题时，会导致隧道衬砌背后水压力增大，进而有可能引起衬砌结构开裂、渗流水或隧道内配套设施故障等问题，严重影响隧道结构的安全性。隧道排水系统具有相对复杂的特点。若出现堵塞不及时排查，这些安全隐患对隧道的运营安全和使用寿命极为不利。
3.目前，我国隧道排水方式是由“隧道排水管道(包括环向排水管道、纵向排水管道、横向排水管道)、中心排水渠和隧道排水测沟”组成的排水系统。现有管道堵塞监测装置按工作原理大致分为激光检测、内窥摄像头检测、压力传感器、脉冲发生装置等。但上述管道堵塞监测装置主要存在下述缺点：其一，隧道排水管道常存在转弯、接头等，激光检测装置无法实现拐弯而受限；其二，隧道长度在几百米至数千米是常态，配套的隧道排水管道亦是如此，甚或更长，故用内窥摄像头检测堵塞也会有所限制；其三，若原始水头大，而堵塞后水压变化则不显著，可能导致压力传感器无法判定管道堵塞状况；最后，目前常用的高频地质雷达检测隧道管道堵塞操作复杂，且为“亡羊补牢”式的被动检测。


技术实现要素：

4.本发明实施例的主要目的在于提供一种隧道排水系统自动监测与堵塞判别的方法和系统，使得对隧道的排水监测可以根据隧道内不同的防水段落分别监测，可以快速准确的获取发生排水堵塞的防水段落，便于快速清理堵塞。
5.第一方面，提供了一种隧道排水系统自动监测与堵塞判别的方法，所述方法包括：
6.根据待监测隧道地下水的水区等级，将所述待监测隧道划分为多个防水段落，所述水区等级根据所述待监测隧道的地下水的发育程度获取；
7.根据所述水区等级在所述防水段落设置至少一个作为特征监测段的衬砌；
8.根据安装于所述特征监测段的边墙上的出水孔中的管道流量测试仪，按照预设的流量获取算法获取所述出水孔的水流量，所述水流量为所述防水段落的排水量；
9.将所述水流量与预设的排水量阈值进行比较，如果所述水流量低于所述排水量阈值则进行预警。
10.在一个可能的实现方式中，所述流量获取算法，包括：其中q为水流量、h为液位高度、d为管道流量测试仪的高度。
11.在另一个可能的实现方式中，所述排水量阈值为待预警日前后45天内对应排水段落排水量最低的水流量值。
12.在另一个可能的实现方式中，所述方法包括：
13.如果出现预警，通过人工实地巡检，核验是否发生排水堵塞，如果未发生排水堵塞，则对所述排水量阈值进行修正。
14.第二方面，提供了一种隧道排水系统自动监测与堵塞判别的系统，所述系统包括：
15.防水段落划分模块，用于根据待监测隧道地下水的水区等级，将所述待监测隧道划分为多个防水段落，所述水区等级根据所述待监测隧道的地下水的发育程度获取；
16.衬砌设置模块，用于根据所述水区等级在所述防水段落设置至少一个作为特征监测段的衬砌；
17.水流量获取模块，用于根据安装于所述特征监测段的边墙上的出水孔中的管道流量测试仪，按照预设的流量获取算法获取所述出水孔的水流量，所述水流量为所述防水段落的排水量；
18.预警模块，将所述水流量与预设的排水量阈值进行比较，如果所述水流量低于所述排水量阈值则进行预警。
19.在一个可能的实现方式中，所述流量获取算法，包括：其中q为水流量、h为液位高度、d为管道流量测试仪的高度。
20.在另一个可能的实现方式中，所述排水量阈值为待预警日前后45天内对应排水段落排水量最低的水流量值。
21.在另一个可能的实现方式中，所述系统还包括：
22.修正模块，用于如果出现预警，通过人工实地巡检，核验是否发生排水堵塞，如果未发生排水堵塞，则对所述排水量阈值进行修正。
23.第三方面，提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现如第一方面提供的隧道排水系统自动监测与堵塞判别的方法。
24.第四方面，提供了一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如第一方面提供的隧道排水系统自动监测与堵塞判别的方法。
附图说明
25.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对本技术实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
26.图1为本发明一个实施例提供的隧道排水系统自动监测与堵塞判别的方法的流程图；
27.图2为本发明再一个实施例提供的隧道排水系统自动监测与堵塞判别的方法的流程图；
28.图3为本发明一个实施例提供的隧道排水系统自动监测与堵塞判别的系统的结构图；
29.图4为本发明再一个实施例提供的隧道排水系统自动监测与堵塞判别的系统的结构图；
30.图5为本发明一种电子设备的实体结构示意图；
31.图6为本发明隧道内防排水系统的横断面示意图；
32.图7为本发明隧道内隧道特征监测段的示意图；
33.图8为本发明隧道内管道流量测试仪的示意图；
34.图9为本发明隧道内管道流量测试仪的安装示意图。
35.具体实现方式
36.下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的模块或具有相同或类似功能的模块。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能解释为对本发明的限制。
37.本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本技术的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、模块和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、模块、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称模块被“连接”或“耦接”到另一模块时，它可以直接连接或耦接到其他模块，或者也可以存在中间模块。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一模块和全部组合。
38.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术实现方式作进一步地详细描述。
39.下面以具体地实施例对本技术的技术方案以及本技术的技术方案如和解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本技术的实施例进行描述。
40.如图1所示为本发明一个实施例提供的隧道排水系统自动监测与堵塞判别的方法的流程图，所述方法包括：
41.步骤101，根据待监测隧道地下水的水区等级，将所述待监测隧道划分为多个防水段落，所述水区等级根据所述待监测隧道的地下水的发育程度获取；
42.步骤102，根据所述水区等级在所述防水段落设置至少一个作为特征监测段的衬砌；
43.步骤103，根据安装于所述特征监测段的边墙上的出水孔中的管道流量测试仪，按照预设的流量获取算法获取所述出水孔的水流量，所述水流量为所述防水段落的排水量；
44.步骤104，将所述水流量与预设的排水量阈值进行比较，如果所述水流量低于所述排水量阈值则进行预警。
45.在本发明实施例中，隧道中地下水的发育程度会各不相同，根据发育程度可以分为：弱富水区、中等富水区、强富水区以及极强富水区。对于弱富水区和中等富水区，可以在该防水段落设置一个作为特征监测段的衬砌，对于强富水区和极强富水区，可以根据实际水量情况，在对应的防水段落设置多个作为特征监测段的衬砌，一个衬砌的长度通常为一个台车模板的长度。
46.在衬砌的边墙上设置有边墙出水孔，根据检测的需要改边墙出水孔需要采用大管径、内壁光滑的硬质管道，在该边墙出水孔中安装有管道流量测试仪，通过该管道流量测试仪可以获取对应的防水段落的排水量。
47.管道流量测试仪包括内壁光滑的硬质管道，其中，内壁直径不小于设计要求的边墙出水孔的直径，外径小于测试位置边墙出水孔的内径，优选的，流量监测仪外径与边墙出水孔内径的差值为2mm，管道长度l≤1.414b，b为边沟的宽度，满足流量监测仪从边沟内安装的空间要求；管道流量测试仪的端头和尾部设置楔形橡胶垫，橡胶衬垫需要保证与管道流量测试仪的粘接，橡胶衬垫保证管道流量测试仪可以稳固嵌固在边墙出水孔内部，且不发生渗漏。优选的，橡胶衬垫采用三元乙丙橡胶，硬度为50ha，楔形扩大端外径比边墙出水孔的内径大4mm。端部预制非满管电磁流量计，采用集成化设计嵌固在管道外壁，通过相位差90
°
的方波控制上下励磁的串激跟反激，获取流速v和液面高度h，进而可以计算得到水流量q。非满管电磁流量计设置竖直对准标识，并与管道流量测试仪管道标识一致。尾端设置固定器，可以通过射钉或者螺栓的方式将管道流量测试仪固定在侧沟边墙部位。非满管电磁流量计测试数据信号通过有线传输至数据采集仪，通过有线或无线传输至控制中心终端。
48.所述流量获取算法，包括：其中q为水流量、h为液位高度、d为管道流量测试仪的高度。
49.其中，所述排水量阈值为待预警日前后45天内对应排水段落排水量最低的水流量值。
50.本发明实施例，根据待监测隧道地下水的水区等级，将所述待监测隧道划分为多个防水段落，所述水区等级根据所述待监测隧道的地下水的发育程度获取；根据所述水区等级在所述防水段落设置至少一个作为特征监测段的衬砌；根据安装于所述特征监测段的边墙上的出水孔中的管道流量测试仪，按照预设的流量获取算法获取所述出水孔的水流量，所述水流量为所述防水段落的排水量将所述水流量与预设的排水量阈值进行比较，如果所述水流量低于所述排水量阈值则进行预警。使得对隧道的排水监测可以根据隧道内不同的防水段落分别监测，可以快速准确的获取发生排水堵塞的防水段落，便于快速清理堵塞。
51.如图2所示为本发明再一个实施例提供的隧道排水系统自动监测与堵塞判别的方法的流程图，所述方法包括：
52.步骤105，如果出现预警，通过人工实地巡检，核验是否发生排水堵塞，如果未发生排水堵塞，则对所述排水量阈值进行修正。
53.在本发明实施例中，如果出现了预警情况，还需要工作人员通过实地巡检，核验是否确实发生了排水堵塞，如果发生了排水堵塞，则进行堵塞清理，如果未发生排水堵塞，则需要对排水量阈值进行修正更新，以保证下一次堵塞预警的准确。
54.如图3所示为本发明一个实施例提供的隧道排水系统自动监测与堵塞判别的系统的结构图，所述系统包括：
55.防水段落划分模块301，用于根据待监测隧道地下水的水区等级，将所述待监测隧道划分为多个防水段落，所述水区等级根据所述待监测隧道的地下水的发育程度获取；
56.衬砌设置模块302，用于根据所述水区等级在所述防水段落设置至少一个作为特征监测段的衬砌；
57.水流量获取模块303，用于根据安装于所述特征监测段的边墙上的出水孔中的管
道流量测试仪，按照预设的流量获取算法获取所述出水孔的水流量，所述水流量为所述防水段落的排水量；
58.预警模块304，将所述水流量与预设的排水量阈值进行比较，如果所述水流量低于所述排水量阈值则进行预警。
59.在本发明实施例中，隧道中地下水的发育程度会各不相同，根据发育程度可以分为：弱富水区、中等富水区、强富水区以及极强富水区。对于弱富水区和中等富水区，可以在该防水段落设置一个作为特征监测段的衬砌，对于强富水区和极强富水区，可以根据实际水量情况，在对应的防水段落设置多个作为特征监测段的衬砌，一个衬砌的长度通常为一个台车模板的长度。
60.在衬砌的边墙上设置有边墙出水孔，根据检测的需要改边墙出水孔需要采用大管径、内壁光滑的硬质管道，在该边墙出水孔中安装有管道流量测试仪，通过该管道流量测试仪可以获取对应的防水段落的排水量。
61.管道流量测试仪包括内壁光滑的硬质管道，其中，内壁直径不小于设计要求的边墙出水孔的直径，外径小于测试位置边墙出水孔的内径，优选的，流量监测仪外径与边墙出水孔内径的差值为2mm，管道长度l≤1.414b，b为边沟的宽度，满足流量监测仪从边沟内安装的空间要求；管道流量测试仪的端头和尾部设置楔形橡胶垫，橡胶衬垫需要保证与管道流量测试仪的粘接，橡胶衬垫保证管道流量测试仪可以稳固嵌固在边墙出水孔内部，且不发生渗漏。优选的，橡胶衬垫采用三元乙丙橡胶，硬度为50ha，楔形扩大端外径比边墙出水孔的内径大4mm。端部预制非满管电磁流量计，采用集成化设计嵌固在管道外壁，通过相位差90
°
的方波控制上下励磁的串激跟反激，获取流速v和液面高度h，进而可以计算得到水流量q。非满管电磁流量计设置竖直对准标识，并与管道流量测试仪管道标识一致。尾端设置固定器，可以通过射钉或者螺栓的方式将管道流量测试仪固定在侧沟边墙部位。非满管电磁流量计测试数据信号通过有线传输至数据采集仪，通过有线或无线传输至控制中心终端。
62.所述流量获取算法，包括：其中q为水流量、h为液位高度、d为管道流量测试仪的高度。
63.其中，所述排水量阈值为待预警日前后45天内对应排水段落排水量最低的水流量值。
64.本发明实施例，根据待监测隧道地下水的水区等级，将所述待监测隧道划分为多个防水段落，所述水区等级根据所述待监测隧道的地下水的发育程度获取；根据所述水区等级在所述防水段落设置至少一个作为特征监测段的衬砌；根据安装于所述特征监测段的边墙上的出水孔中的管道流量测试仪，按照预设的流量获取算法获取所述出水孔的水流量，所述水流量为所述防水段落的排水量将所述水流量与预设的排水量阈值进行比较，如果所述水流量低于所述排水量阈值则进行预警。使得对隧道的排水监测可以根据隧道内不同的防水段落分别监测，可以快速准确的获取发生排水堵塞的防水段落，便于快速清理堵塞。
65.作为本发明的一个可选实施例，所述系统还包括：
66.修正模块305，用于如果出现预警，通过人工实地巡检，核验是否发生排水堵塞，如
果未发生排水堵塞，则对所述排水量阈值进行修正。
67.在本发明实施例中，如果出现了预警情况，还需要工作人员通过实地巡检，核验是否确实发生了排水堵塞，如果发生了排水堵塞，则进行堵塞清理，如果未发生排水堵塞，则需要对排水量阈值进行修正更新，以保证下一次堵塞预警的准确。
68.图5示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图5所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)501、通信接口(communications interface)502、存储器(memory)503和通信总线504，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信。处理器可以调用存储器中的逻辑指令，以执行隧道排水系统自动监测与堵塞判别的方法，该方法包括：根据待监测隧道地下水的水区等级，将所述待监测隧道划分为多个防水段落，所述水区等级根据所述待监测隧道的地下水的发育程度获取；根据所述水区等级在所述防水段落设置至少一个作为特征监测段的衬砌；根据安装于所述特征监测段的边墙上的出水孔中的管道流量测试仪，按照预设的流量获取算法获取所述出水孔的水流量，所述水流量为所述防水段落的排水量；将所述水流量与预设的排水量阈值进行比较，如果所述水流量低于所述排水量阈值则进行预警。
69.此外，上述的存储器中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
70.另一方面，本发明实施例还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法实施例所提供的隧道排水系统自动监测与堵塞判别的方法，该方法包括：根据待监测隧道地下水的水区等级，将所述待监测隧道划分为多个防水段落，所述水区等级根据所述待监测隧道的地下水的发育程度获取；根据所述水区等级在所述防水段落设置至少一个作为特征监测段的衬砌；根据安装于所述特征监测段的边墙上的出水孔中的管道流量测试仪，按照预设的流量获取算法获取所述出水孔的水流量，所述水流量为所述防水段落的排水量；将所述水流量与预设的排水量阈值进行比较，如果所述水流量低于所述排水量阈值则进行预警。
71.又一方面，本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的隧道排水系统自动监测与堵塞判别的方法，该方法包括：根据待监测隧道地下水的水区等级，将所述待监测隧道划分为多个防水段落，所述水区等级根据所述待监测隧道的地下水的发育程度获取；根据所述水区等级在所述防水段落设置至少一个作为特征监测段的衬砌；根据安装于所述特征监测段的边墙上的出水孔中的管道流量测试仪，按照预设的流量获取算法获取所述出水孔的水流量，所述水流量为所述防水段落的排水量；将所述水流量与预设的排水量阈值进行比较，如果所述水流量低于所述排水量阈值则进行预警。
72.如图6所示为本发明隧道内防排水系统的横断面示意图；
73.如图7所示为本发明隧道内隧道特征监测段的示意图；
74.如图8所示为本发明隧道内管道流量测试仪的示意图；
75.如图9所示为本发明隧道内管道流量测试仪的安装示意图。
76.应该理解的是，虽然附图的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，附图的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
77.以上所述仅是本发明的部分实现方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。