地下洞室施工安全预警方法、装置及系统与流程

本发明涉及地下洞室监测预警，具体涉及一种地下洞室施工安全预警方法、装置及系统。

背景技术：

1、地下水封油库具有安全、环保、经济和占地少等优点，是开展能源储存、保障能源安全的主要手段。开展地下水封油库建设，进行战略石油储存工作，能够有效缓解能源安全形势。然而，对于大型的岩体地下洞室，围岩失稳与结构破坏的预测方法与标准尚不成熟，同时，洞库内施工环境恶劣，通讯受阻，定位不准，施工人员的安全往往处于“黑箱”状态，重大安全事故时有发生。因此，如何科学预测围岩破坏，并为施工人员提供准确实时的预警信息，长期以来一直是困扰地下工程建设安全的关键难题，迫切需要通过科技创新，研发配套的监测预警装备，达到洞库施工安全智能安防的目的，保障洞库施工安全。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种地下洞室施工安全预警方法、装置及系统，以解决上述存在的技术问题。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种地下洞室施工安全预警方法，其中，该方法应用于地下洞室施工安全预警系统的中心服务器；方法包括：获取地下洞室内的人员的位置信息；根据位置信息判断人员是否处于预设的电子围栏区域；如果是，向人员发送位置预警信息，以对人员进行安全预警。

3、进一步地，其中，该方法还包括：获取地下洞室内的围岩安全状态信息；根据围岩安全状态信息确定电子围栏区域。

4、进一步地，其中，围岩安全状态信息包括围岩深部位移、围岩应力和围岩收敛变形；根据围岩安全状态信息确定电子围栏区域的步骤，包括：将满足第一特征、第二特征和第三特征中的一种或多种的区域确定为电子围栏区域；第一特征为围岩深部位移大于第一位移预警值；第二特征为围岩应力大于第一应力预警值；第三特征为围岩收敛变形大于第一收敛变形预警值。第二方面，本发明采用的技术方案是一种大型地下洞室施工安全随动预警装置。

5、进一步地，其中，地下洞室内的人员佩戴有便携报警终端，便携报警终端与至少一个预设的基站通信；获取地下洞室内的人员的位置信息的步骤，包括：获取便携报警终端的定位信号；根据定位信号获取便携报警终端距离至少一个预设的基站的距离信息；采用预设的定位算法根据距离信息获取人员的位置信息。

6、进一步地，其中，向人员发送位置预警信息的步骤，包括：

7、向人员佩戴的便携报警终端发送位置预警信息，通过便携报警终端向人员进行预警提示。

8、进一步地，其中，方法还包括：根据人员的位置信息和围岩安全状态信息生成地下洞室内对应的监测报表；其中，监测报表记录有地下洞室内所有人员的位置信息和围岩安全状态信息；将监测报表发送至中心服务器对应的显示设备，通过显示设备对监测报表进行展示。

9、第二方面，本申请实施例还提供了一种地下洞室施工安全预警装置，应用于地下洞室施工安全预警系统的中心服务器；其中，包括：获取模块，用于获取地下洞室内的人员的位置信息；判断模块，用于根据位置信息判断人员是否处于预设的电子围栏区域；如果是，向人员发送位置预警信息，以对人员进行安全预警。

10、第三方面，本申请实施例还提供了一种地下洞室施工安全预警系统，其中，包括：便携报警终端、基站、围岩数据监测装置、采集分站及中心服务器，其中，中心服务器配置有上述的地下洞室施工安全预警装置，用以执行上述任一项的方法；其中，中心服务器与采集分站有线连接，基站、围岩数据监测装置均与采集分站无线连接，便携报警终端与基站无线连接；便携报警终端由地下洞室施工人员随身携带，用于向基站发送定位信号；基站沿地下洞室纵向左右边墙部位对称布设，用于根据定位信号获取便携报警终端距离各基站的距离信息，并将距离信息发送到采集分站；围岩数据监测装置，用于采集围岩安全状态信息，并将围岩安全状态信息发送到采集分站；采集分站设置在地下洞室洞口或地表，用于将距离信息、围岩安全状态信息发送到中心服务器；中心服务器，用于根据围岩安全状态信息获取电子围栏区域；以及，获取地下洞室内的人员的位置信息；根据位置信息判断人员是否处于预设的电子围栏区域；如果是，向人员发送位置预警信息，以对人员进行安全预警。

11、进一步地，便携报警终端包括：mpu控制模块以及与mpu控制模块连接的电源管理模块、声光预警模块和uwb定位模块：mpu控制模块，用于获取uwb定位模块生成的定位信号，并基于定位信号向中心服务器发送地下洞室内的人员的位置信息；还用于接收中心服务器发出的预警信息，并生成对应的预警信号；电源管理模块，用于向mpu控制模块提供电源；声光预警模块，用于响应预警信号，并通过不同颜色的灯光、振动、声音进行多级预警；uwb定位模块，用于生成地下洞室内的人员的定位信号，并将定位信号发送至mpu控制模块。

12、进一步地，围岩数据监测装置，包括采集仪以及分别与采集仪连接的多点位移计、锚杆应力计以及激光位移计；其中，采集仪，与采集分站有线连接，用于将围岩深部位移、围岩应力、围岩的收敛变形的对应数据发送到采集分站；多点位移计，预埋安装在地下洞室内的水幕巷道钻孔，用于获取围岩深部位移；锚杆应力计，布设于各监测断面处或加强支护处，用于获取围岩应力；激光位移计通过安装支架固定于地下洞室的边墙之上，用于获取围岩的收敛变形。

13、本发明实施例带来了以下有益效果：

14、本申请实施例提供了一种地下洞室施工安全预警方法、装置及系统，该方法应用于地下洞室施工安全预警系统的中心服务器；包括：获取地下洞室内的人员的位置信息；根据位置信息判断人员是否处于预设的电子围栏区域；如果是，向人员发送位置预警信息，以对人员进行安全预警。将人员定位与自动化监控量测有机的结合起来，实现了地下洞室施工过程中双向联动，洞外管理人员知道洞内的安全状态与人员状态，洞内人员能知道自身所处环境安全状态同时也能接受洞外反馈的预警指令，及时逃生，时效性更强。

15、本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本公开的上述技术即可得知。

16、为使本公开的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

技术特征：

1.一种地下洞室施工安全预警方法，其特征在于，应用于地下洞室施工安全预警系统的中心服务器；所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述围岩安全状态信息包括围岩深部位移、围岩应力和围岩收敛变形；

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述地下洞室内的人员佩戴有便携报警终端，所述便携报警终端与至少一个预设的基站通信；

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，向所述人员发送位置预警信息的步骤，包括：

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

7.一种地下洞室施工安全预警装置，应用于地下洞室施工安全预警系统的中心服务器；其特征在于，包括：

8.一种地下洞室施工安全预警系统，其特征在于，包括：便携报警终端、基站、围岩数据监测装置、采集分站及中心服务器，其中，所述中心服务器配置有权利要求7所示的地下洞室施工安全预警装置，用以执行权利要求1-6任一项所述的方法；

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述便携报警终端包括：mpu控制模块以及与所述mpu控制模块连接的电源管理模块、声光预警模块和uwb定位模块：

10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述围岩数据监测装置，包括采集仪以及分别与所述采集仪连接的多点位移计、锚杆应力计以及激光位移计；其中，

技术总结
本发明涉及地下洞室监测预警技术领域，具体涉及一种地下洞室施工安全预警方法、装置及系统。提供了一种地下洞室施工安全预警方法，该方法应用于地下洞室施工安全预警系统的中心服务器；包括：获取地下洞室内的人员的位置信息；根据位置信息判断人员是否处于预设的电子围栏区域；如果是，向人员发送位置预警信息，以对人员进行安全预警。将人员定位与自动化监控量测有机的结合起来，实现了地下洞室施工过程中双向联动，洞外管理人员知道洞内的安全状态与人员状态，洞内人员能知道自身所处环境安全状态同时也能接受洞外反馈的预警指令，及时逃生，时效性更强。

技术研发人员：彭振华,李俊彦,王敬奎,王金昌,刘建立,高秀宝,高飞,郭鸿雁
受保护的技术使用者：中国海洋石油集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13