一种隧道防坍塌预警监测系统的制作方法

本实用新型属于隧道安全技术领域，特别涉及一种隧道防坍塌预警监测系统。

背景技术：

隧道工程建设过程中，坍塌是最为常见的工程事故之一，约占各类重大工程事故出现概率的90％以上。坍塌一旦发生，一方面会造成工期延误，机械设备毁坏，工程费用增加和施工企业信誉降低等严重后果；另一方面会对现场施工人员的生命安全构成巨大威胁。因此应该建立一套以预防为主及时处理为辅的预防坍塌的监测系统，实时对隧道进行监测。

坍塌发生前，都会出现一定的征兆，通过观察隧道内围岩受力及变形状态，检查支护结构是否发生较大变形，观察岩层、节理裂隙是否变大，拱顶或者洞壁是否松动、掉块，喷射混凝土是否发生开裂、脱落，以及地表是否发生下沉，从而给出坍塌预测。

通过现场的实时监控量测，也是预测坍塌的重要手段。根据实测变形数据曲线，可以针对不同类型的围岩提出坍塌预警预测体系的建议标准，建立围岩失稳判据，实现坍塌趋势报警。针对监测数据的动态反馈情况及时采取措施，便于有效地对出现的围岩病害加以控制以便及时对坍塌进行预则。将各项监控量测指标进行综合分析，能更为准确的预报施工中的坍塌险情。同事，现场监控监测也是坍塌处理是否有效的检验手段。随着监测技术的发展，激光隧道围岩位移远程实时监测系统、GPS在线位移监控和预警系统、最优化的光纤监测系统等相继涌现，为坍塌预测提供了新的途径。

另外，采用一些物探手段，通过超前探测，也可以为预测坍塌灾害提供参考依据。超前探测在隧道施工中具有重要作用，尤其当地下工程发生坍塌失去对坍塌体进行直接探测的条件时，可以采用物探方法查明坍塌原因及其形态。实践证明，利用TSP探测技术可以对隧道坍塌的规模、坍塌上方孔洞大小等进行较为成功的探测。

综上所述，虽然已有不少学者应用各种理论或方法对隧道坍塌进行了预测，工程街尚未形成被社会认可的理论，在我过的隧道设计和施工规范中，对隧道坍塌预警预测的标准也没有明确的规定，随着新奥法施工技术的广泛应用，如何更加合理有效地对施工过程中出现的额工程事故进行预警，已经成为隧道工程中的一个重要课题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种系统运行稳定、监测数据真实可靠，能够实时对隧道进行监测，并将检测到的数据传送至服务器进行处理，能够避免出现坍塌危害，保障施工人员和设备的安全的隧道防坍塌预警监测系统。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种隧道防坍塌预警监测系统，包括多个设置在隧道内的数据采集装置、服务器和多个客户端；数据采集装置分别通过无线网络连接服务器，服务器通过无线网络连接多个客户端；

所述数据采集装置包括激光测距传感器和与激光测距传感器相连的数据采集仪；

激光测距传感器包括主控芯片、激光发射调制器、激光发射器、激光接收传感器、激光接收调节器、激光波长分析器、激光相位分析器、激光脉冲分析器和通信接口；主控芯片分别与激光发射调制器、激光波长分析器、激光相位分析器和激光脉冲分析器相连，主控芯片通过通信接口连接数据采集仪；

所述数据采集仪采用ARM处理器。

进一步地，所述激光测距传感器与数据采集仪之间的通信接口包括有线通信接口和无线通信接口，有线通信接口包括RS232、RS485或RS422接口，无线通信接口包括Zigbee通信接口。

本实用新型的有益效果是：系统运行稳定、监测数据真实可靠，能够实时对隧道进行监测，并将检测到的数据传送至服务器进行处理，能够避免出现坍塌危害，保障施工人员和设备的安全。

附图说明

图1为本实用新型的激光测距传感器的结构示意图；

图2为本实用新型的数据采集仪电路连接图。

具体实施方式

下面进一步说明本实用新型的技术方案。

本实用新型公开的一种隧道防坍塌预警监测系统，包括多个设置在隧道内的数据采集装置、服务器和多个客户端；数据采集装置分别通过无线网络连接服务器，服务器通过无线网络连接多个客户端；用户可通过客户端连接服务器，查看监测数据；

所述数据采集装置包括激光测距传感器和与激光测距传感器相连的数据采集仪；

如图1所示，激光测距传感器包括主控芯片、激光发射调制器、激光发射器、激光接收传感器、激光接收调节器、激光波长分析器、激光相位分析器、激光脉冲分析器和通信接口；主控芯片分别与激光发射调制器、激光波长分析器、激光相位分析器和激光脉冲分析器相连，主控芯片通过通信接口连接数据采集仪；本实用新型的激光测距传感器采用相位测距模式，结合相位、波长、脉冲多因素分析，达到稳定的高精度测量，测量精度为±1毫米。传感器采用激光为635NM红色可见激光源，且功率小于1MW，对人无伤害，测量距离可达100米。同时设计有数字量(含RS232,RS485,RS422三种)、模拟量(含三种电流，四种电压输出)、开关量(四路独立，继电器输出)等输出方式，可以满足不同场合的应用需求。

所述数据采集仪采用ARM处理器。考虑现场数据采集仪自主工作需要大容量存储以及较强计算处理能力，项目组设计数据采集仪的第二方案，本实用新型采用基于ARM9微处理器构建采集仪，其电路连接如图2所示。采集仪可以外设显示屏，ARM处理器与显示屏相连，方便现场查看采集数据。

ARM9系列微处理器在高性能和低功耗特性方面提供最佳的表现。具有以下特点：

(1)5级流水线，指令执行效率更高。

(2)提供1.1MIPS/MHz的哈佛结构。

(3)支持32位ARM指令集和16位Thumb指令集。

(4)支持32位的高速AMBA总线接口。

(5)全性能的MMU，支持Windows CE、Linux、Palm OS等多种主流嵌入式操作系统。

(6)MPU支持实时操作系统。

(7)支持数据Cache和指令Cache。

进一步地，所述激光测距传感器与数据采集仪之间的通信接口包括有线通信接口和无线通信接口，有线通信接口包括RS232、RS485或RS422接口，无线通信接口包括Zigbee通信接口。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本实用新型的原理，应被理解为本实用新型的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本实用新型公开的这些技术启示做出各种不脱离本实用新型实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本实用新型的保护范围内。