一种隧道安全在线监测系统的制作方法

1.本实用新型属于环境监测技术领域，具体涉及一种隧道安全在线监测系统。


背景技术：

2.隧道在建造和使用过程中，由于受到环境、有害物质的侵蚀，车辆、地震、疲劳、人为因素等作用，以及材料自身性能的不断退化，导致结构各部分在远没有达到设计年限前就产生不同程度的损伤和劣化。这些损伤如果不能及时得到检测和维修轻则影响行车安全和缩短隧道使用寿命，重则导致隧道突然破坏和倒塌。而传统的隧道检测在很大程度上依赖于管理者和技术人员的经验，缺乏科学系统的方法，往往对隧道特别是大型隧道的状况缺乏全面的把握和了解，信息得不到及时反馈。如果对隧道的病害估计不足，就很可能失去养护的最佳时机，加快隧道损坏的进程，缩短隧道的服务寿命。


技术实现要素：

3.为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种隧道安全在线监测系统。
4.本实用新型通过以下技术方案得以实现。
5.本实用新型提供的一种隧道安全在线监测系统，包括中控及数据处理系统和传感器系统，传感器系统与中控及数据处理系统连接，主要负责数据采集和监测，中控及数据处理系统进行传感数据处理与分析和图形显示；
6.所述传感器系统包括线性位移传感器、应变式传感器，锚力传感器，测斜仪以及土壤压力传感器；
7.其中，线性位移传感器安装于隧道内壁的上部及两侧；应变式传感器安装于隧道的外壁与内壁之间；锚力传感器安装于隧道内壁的上部与两侧，穿过隧道外壁至外壁外侧的土壤中；测斜仪安装于隧道两侧的土壤中，呈对称安装；土壤压力传感器安装于隧道外壁的上部与两侧的土壤中。
8.进一步的，所述传感器系统还包括加速度计，所述加速度计安装于隧道内，用于检测隧道的变形振动加速度。
9.进一步的，所述线性位移传感器为多个，均布于整个隧道内壁的上部及两侧，均与中控及数据处理系统连接。
10.进一步的，所述应变式传感器为多个，均布于整个隧道的外壁与内壁之间，均与中控及数据处理系统连接。
11.进一步的，所述锚力传感器为多个，均布于整个隧道内壁的上部及两侧，均与中控及数据处理系统连接。
12.进一步的，所述测斜仪为多个，均布安装于整个隧道的两侧土壤中，均与中控及数据处理系统连接。
13.进一步的，所述土壤压力传感器为多个，均布于整个隧道外壁的上部与两侧的土壤中，均与中控及数据处理系统连接。
14.进一步的，还包括路由器，所述路由器使用无线信道与传感器系统进行通信，并通过电缆与中控及数据处理系统连接，将传感器系统相关数据信息传输至中控及数据处理系统。
15.进一步的，所述传感器系统还包括温度传感器、湿度传感器以及风速传感器，所述温度传感器、湿度传感器以及风速传感器安装于隧道周围，并均与中控及数据处理系统连接。
16.本实用新型的有益效果在于：本实用新型提供的的隧道安全结构监测系统是通过对隧道结构状况参数的监控与评估，为隧道在特殊气候、交通条件下或隧道运营状况异常严重时发出预警信号，可为隧道的维护维修和管理决策提供依据与指导。
附图说明
17.图1是本实用新型的系统组成结构示意图。
具体实施方式
18.下面进一步描述本实用新型的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
19.如图1所示，一种隧道安全在线监测系统，包括中控及数据处理系统8和传感器系统，传感器系统与中控及数据处理系统8连接，主要负责数据采集和监测，中控及数据处理系统8进行传感数据处理与分析和图形显示；
20.所述传感器系统包括线性位移传感器1、应变式传感器2，锚力传感器3，测斜仪以及土壤压力传感器4；
21.其中，线性位移传感器1安装于隧道内壁的上部及两侧；应变式传感器2安装于隧道的外壁与内壁之间；锚力传感器3安装于隧道内壁的上部与两侧，穿过隧道外壁至外壁外侧的土壤中；测斜仪安装于隧道两侧的土壤中，呈对称安装；土壤压力传感器4安装于隧道外壁的上部与两侧的土壤中。
22.进一步的，所述传感器系统还包括加速度计，所述加速度计安装于隧道内，用于检测隧道的变形振动加速度。
23.进一步的，所述线性位移传感器1为多个，均布于整个隧道内壁的上部及两侧，均与中控及数据处理系统8连接。
24.进一步的，所述应变式传感器2为多个，均布于整个隧道的外壁与内壁之间，均与中控及数据处理系统8连接。
25.进一步的，所述锚力传感器3为多个，均布于整个隧道内壁的上部及两侧，均与中控及数据处理系统8连接。
26.进一步的，所述测斜仪为多个，均布安装于整个隧道的两侧土壤中，均与中控及数据处理系统8连接。
27.进一步的，所述土壤压力传感器4为多个，均布于整个隧道外壁的上部与两侧的土壤中，均与中控及数据处理系统8连接。
28.进一步的，还包括路由器，所述路由器使用无线信道与传感器系统进行通信，并通过电缆与中控及数据处理系统8连接，将传感器系统相关数据信息传输至中控及数据处理系统8。
29.进一步的，所述传感器系统还包括温度传感器、湿度传感器以及风速传感器，所述温度传感器、湿度传感器以及风速传感器安装于隧道周围，并均与中控及数据处理系统8连接。
30.具体实施时，本系统通过多种传感器协同，可实现对隧道多个安全参数的实时在线监测，这些参数包括荷载监测，变形监测，应变监测，振动监测。监测项目包括隧道周边的温度、湿度、风速风向、车辆载荷、结构沉降、倾斜、变形、应变等。
31.传感器可包括线性位移传感器1，加速度计，应变式传感器2，锚力传感器3，测斜仪，土壤压力传感器4等。
32.中控及数据处理系统8是用于采集和处理放置的传感器从网络输出的关于检测对象项目的数据，在标准开放的接口支持数据交换。
33.温度、湿度、风速、风向数据也可等由微型气象站提供。
34.测斜仪是专门用于检测的几何建筑设计和建筑施工和工作中的变形偏差，安置在监控系统的核心区块。使得配置结构的传感器网络可以检测倾角，并将数据显示在接口安装工程上。该测斜仪通过两个方式执行，用于网络关联或无线信道关联。
35.多点测压字符串允许将多个振弦式压力计连接在—个单—的电缆，以利于全程多个压力传感器的安装。使用单芯电缆防止垂直孔隙。聚氨酷护套，凯夫拉钢筋，非拉伸电缆来确保完全阻水并减少泄露。共用无导体以达到每个传感器独立可靠性的最大化。
36.使用振弦式压力计在严苛的岩土工程条件下提供长期高精度的可靠读数。振弦式压力计的电测压计的振动线装置的频率输出不受外界电噪声干扰，并能够在岩土工程的湿布线环境下工作。
37.应力传感器是在聚酰亚胺基底的全桥电路敏感元件制成，在校准后基于电桥阻抗变化程度以测量结构上的受力。
38.接口模块设计为应变式传感器2工作。电路由双声道方式与信息处理的微处理器单元时，执行电路模块与微处理器单元的双通道方案的信息处理；允许—个两轴的应变仪传感器或两个单轴应变计的同时连接。所采用的方案提供了高抗噪性，降低时长及温变给输出信号带来的稳定性问题以传输给远程设备以收集处理信息。
39.应变仪传感器的设计特征使之可以很容易地集成到称重系统确保了掺入的高可靠性。该传感器可以在任何环境中操作。压缩应变式传感器2(薄膜式)涵盖范围广泛，负载从百公斤到高达50吨。
40.风速传感器，通过超声波技术测量温度和风速风向，无移动部件。每个传感器具有数字序列号，用于在网络中识别各个单位。这些传感器用电缆连接到中控及数据处理系统8。
41.路由器是用于与监控系统的传感器控制通信，使用无线信道进行数据通信。路由器用于信息采集和处理，安置在监控系统的核心区块，路由器与中控及数据处理系统8由电缆连接。
42.土壤压力传感器4设计用于测量作用于平面的应力。应力传感器：应力仪设计用于测量长时间的拉伸压缩应变，作为自动监控的一部分。应力传感器是在聚酰亚胺基底的全桥电路敏感元件制成，在校准后基千电桥阻抗变化程度以测量结构上的受力。
43.垂直钻孔测斜仪5：垂直测斜系统可测量岩石和土壤的横向运动或人为建筑诸如
桩，挡土墙以响应对持续检测的需求。测斜仪包括一个或多个倾角传感器安放在31.75mm(1.25寸)直径的防水不锈钢外壳中。每个传感器和车轮组件从不锈钢棒下分离。杆的长度可调节以适应仪表，传感器可以集中在预期运动区。轮组件尺寸为70毫米(2.75 寸)或85毫米(3.34寸)外径的测斜管。发现运动和测斜管变形后，每个传感器可以自动检测并在远程读取。如果必要，当运动达到临界的速度或幅度时可触发警报。
44.锚力传感器3－主要用于称量容器和水箱。
45.由于应变仪传感器的设计特征使之可以很容易地集成到称重系统确保了掺入的高可靠性。该传感器可以在任何环境中操作。压缩应变式传感器2(薄膜式)涵盖范围广泛，负载从百公斤到高达50吨。
46.测斜仪：该测斜仪是专门用于检测的几何建筑设计和建筑施工和工作中的变形偏差，安置在监控系统的核心区块。使得配置结构的传感器网络可以检测倾角，并将数据显示在接口安装工程上。该测斜仪通过两个方式执行，用于网络关联或无线信道关联。
47.加速度计：加速度计用于房屋及建筑的变形振动加速度规模并执行基站监测系统工作。在相当的温度湿度范围内提供高稳定性目标参数。
48.土壤压力传感器4：土壤压力传感器4设计用于测量作用于平面的应力。是由两个圆形不锈钢板，圈绕周边焊接一起在构成。板之间的环形空间填充所需的乙二醇。每个单元通过不锈钢管连接到一个换能器而形成一个封闭的液压系统。然后应力被转变为一个信号可以通过各种便携式读取器或数据记录器远程读出。可根据现场需求采用不同类型的传感器。
49.线性位移传感器1：传感器的主要目的是控制各个结构元件之间的相对位移，包括如水坝等水工结构，钢和混凝土结构，部分的壁上的裂缝开口控制。传感器设计为室内/室外安装；传感器的电力由从中央监测系统电源线或自带的24伏直流电压的外部电源供应。传感器和所述基站之间的最大距离不应超过150米。如果超出此范围，需要 24伏或外部电源电压中继器c
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50.路由器(调制解调器)路由器是用于与监控系统的传感器控制通信，使用无线信道进行数据通信。路由器用于信息采集和处理，安置在监控系统的核心区块，路由器与中央单位由电缆连接。
51.温度与湿度传感器，湿度传感器用于测量处所的相对湿度，安置在监控系统的核心区块，提供了在传感器安装地点长期的相对湿度和环境温度的可靠和准确的测量数据，在进行测量无需进行预防和修复工作的必要。传感器控制的敏感元件由微过滤器供给，提供保护，防止外来污染。
52.风速传感器：连接风速传感器，通过超声波技术测量温度和风速风向，千且多动部件。每个传感器具有数字序列号，用于在网络中识别各个单位。这些传感器用电缆连接到中央单元。传感网络连接系统的中央单位cmc
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ge以储存，并将结果显示为图形以显示现场的每个传感器。中控及数据处理系统8可以通过以太网或gprs连接到远程监控服务，使用潜在的自由输入/输出特性自动化系统。