一种隧道智能监测装置及其监测系统的制作方法

1.本实用新型属于隧道智能巡查及监测技术领域，具体涉及一种隧道智能监测装置及其监测系统。


背景技术：

2.长隧道和特长隧道是高速公路、普通公路的重要节点，世界范围内公路长隧道、特长隧道的交通事故频发，且伤亡及灾害损失惨重。目前在隧道安全运营中主要有以下几点需求：1、隧道火灾监测及报警。隧道火灾是隧道交通事故中破坏力最强、交通伤亡最惨中的一项，也是隧道安全运营中最重要的一环。隧道内发生火灾事故后燃烧蔓延速度快、延误扩散毒性大、营救疏散难度大，对隧道火灾进行早发现、早处置至关重要；2、抛洒物智能识别监测。由于隧道内空间封闭，隧道照明难以达到空旷地段公路的自然亮度，驾驶员的视距通常较短，隧道内存在抛洒物对隧道的安全运营存在较大的行车危险，特别是货车上掉落的大件物体对于轿车等小型车辆的运行存在较大威胁。而目前主要是借助人力排查隧道抛洒物，效率低、强度大、工作环境恶劣，还存在很大的人身危险；3、隧道车辆故障识别发现。隧道内车辆发生事故后，驾驶员的视距通常较短，极易发生追尾等事故引发火灾等后续严重事故；4、隧道内环境较为恶劣，不便于设备维修，要求隧道内设备一方面是尽可能少；二是可靠性和稳定性要高；三是尽量选用免维护的产品。
3.为了对隧道内交通流进行严密的监测，目前采用的技术方案主要是在隧道内安装各种探测传感器和摄像头，现有技术方案主要存在缺点是：1、为了实现隧道内全域覆盖和保证监测精度，探测传感器和摄像头的密度高，数量庞大，建设及后期维护成本高昂；2、各种探测传感器和摄像头的位置固定，探测范围有局限，例如抛洒物智能识别摄像头的安装位置固定，距离较远处照片清晰度较低，使得识别错误率高，浪费了大量人力进行二次核查；3、高速维保人员无法对定点区域进行高精度的观测，例如观看某一处地面的细节，只能现场进入隧道内查看，不仅查看效率低，频繁进出隧道还存在一定的危险，也不可避免的会影响司机的正常行驶；4、无法实现隧道内事故人员和隧道管理处监控中心人员高效率的信息交互，发生事故后，隧道内事故人员需要报警
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接警人员了解及转接
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隧道监控人员
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查监控确认或去隧道内查看，中间环节过多，容易浪费宝贵的救援时间；5、发生火灾事故使得隧道内烟雾散开后，救援人员无法进行高效准确的搜救工作。


技术实现要素：

4.针对以上不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种隧道智能监测装置及其监测系统，减少隧道内的监控设备的数量，降低建设及后期维护成本。
5.为解决以上技术问题，本实用新型采用的技术方案是，
6.一种隧道智能监测装置，包括监测机构、监测轨道和充电机构，监测机构滑动安装在监测轨道上，充电机构可拆分式安装在监测轨道的端部和监测机构的侧壁上；监测机构包括驱动组件和监测组件，驱动组件滑动安装在监测轨道上，监测组件安装在驱动组件上。
7.进一步的，驱动组件包括安装骨架、从动轮和驱动轮组，从动轮、驱动轮组分别安装在安装骨架内，从动轮与驱动轮组相对设置，从动轮、驱动轮组均安装在监测轨道上。
8.进一步的，安装骨架包括支撑板、连接板、连接柱和监测安装板组，支撑板成对安装在连接板的两侧边缘，相邻的支撑板之间通过连接柱固定连接，监测安装板组固定安装在连接板的下端，在一侧的支撑板外侧固定安装有电机座。
9.进一步的，监测安装板组包括第一竖直安装板和第二竖直安装板，第一竖直安装板固定安装在连接板的中部，第二竖直安装板固定安装在第一竖直安装板的两侧端部，并与连接板垂直连接。
10.进一步的，监测组件包括无线通信模块、报警器、高清摄像机、温度传感器、火焰探测器和语音播报喇叭，报警器、高清摄像机、温度传感器、火焰探测器和语音播报喇叭均固定安装在第一竖直安装板的前端面上，无线通信模块固定安装在第二竖直安装板的后端面上。
11.进一步的，火焰探测器上端固定有火焰探测器安装架，火焰探测器安装架包括火焰探测器连接杆、火焰探测器铰接座、火焰探测器支架，火焰探测器支架固定连接在第一竖直安装板上，火焰探测器铰接座安装在火焰探测器支架的下端，火焰探测器连接杆与火焰探测器铰接座连接。
12.进一步的，在第一竖直安装板上固定安装有温度传感器支架，温度传感器支架上安装有温度传感器调节旋钮，温度传感器通过温度传感器调节旋钮安装在温度传感器支架的前端。
13.进一步的，充电机构包括测距传感器、电池箱、充电连接器公头、限位板、充电连接器母头和电箱，限位板固定安装在监测轨道的端部，充电连接器母头固定安装在限位板上，电箱与充电连接器母头连接，测距传感器、充电连接器公头固定安装在第二竖直安装板上，充电连接器公头与充电连接器母头相适配，充电连接器公头与电池箱连接，电池箱固定安装在第一竖直安装板的背面。
14.进一步的，限位板上固定安装有限位块，对应的，第二竖直安装板上固定安装有限位传感器，限位传感器的触板与充电连接器公头的前端位于同一水平面上。
15.上述隧道智能监测装置的监测系统，还包括控制器和监控中心，电箱与电池箱之间通过充电机构连接，报警器、温度传感器、火焰探测器、语音播报喇叭、驱动组件、测距传感器和限位传感器分别与控制器连接，控制器与监控中心之间通过无线通信模块连接，高清摄像机与控制中心直接连接。
16.本实用新型的有益效果是，1、能够与现有隧道内的机电监控设备配合，降低现有隧道内的监控摄像机、火灾探测器的安装密度和减少其数量，降低其建设及后期维护成本；
17.2、能够移动侦测隧道内行车区域的车辆和地面，及时发现车辆抛洒物，较早的发现火灾，节约人力，提高隧道监测精度及效率；
18.3、提高隧道内事故人员和隧道管理处监控中心人员的信息交互效率，节约救援时间。
附图说明
19.图1是本装置的结构示意图。
20.图2是本装置的正视图。
21.图3是监测机构的结构试图。
22.图4是图3转过一定角度后的结构示意图。
23.图5是监测机构的俯视图。
24.图6是监测机构的后视图。
25.图7是检测系统的结构示意图。
26.附图标记：监测机构1，监测轨道2，充电机构3，驱动组件4，监测组件5，安装骨架6，从动轮7，驱动轮组8，限位环9，驱动电机10，驱动轮11，电机齿轮12，齿盘13，支撑板14，连接板15，连接柱16，电机座17，第一竖直安装板18，第二竖直安装板19，无线通信模块20，报警器21，高清摄像机22，温度传感器23，火焰探测器24，语音播报喇叭25，火焰探测器安装架26，火焰探测器连接杆27，火焰探测器铰接座28，火焰探测器支架29，温度传感器支架30，温度传感器调节旋钮31，测距传感器32，电池箱33，充电连接器公头34，限位板35，充电连接器母头36，电箱37，限位块38，限位传感器39，控制器40，监控中心41，连接件42，摄像机支架43。
具体实施方式
27.下面结合附图对本实用新型进行进一步描述。
28.一种隧道智能监测装置，包括监测机构1、监测轨道2和充电机构3，监测机构1滑动安装在监测轨道2上，充电机构3可拆分式安装在监测轨道2的端部和监测机构1的侧壁上；监测轨道2通过连接件42固定安装在隧道的内壁上，本实施例中的连接件42为l形连接件，t形轨道12通过l形连接件42固定在隧道内行车方向的左侧侧壁上，当然也可根据需求将t形轨道通过l形连接件422固定在隧道内行车方向的右侧隧道壁3上，隧道内行车方向的左侧多为小客车行驶，右侧多为大货车行驶，监测组件设置在隧道内行车方向的左侧能够避免货车的阻挡，可以观察到更大的区域。监测组件位于隧道人行道的上方，监测组件的最低处距离隧道人行道上方2～6m，使得设备能够不影响隧道人行道上行人的行走，还便于对设备进行维保，通过滑动设置的监测机构1和监测轨道2的设置，便于监测机构1在隧道内移动，从而减少隧道内监控设备的用量，降低建设及后期维护成本，并且通过充电机构3的设置，便于对监测机构1进行充电，保证监测机构1可以持续运行。
29.监测机构1包括驱动组件4和监测组件5，驱动组件4滑动安装在监测轨道2上，监测组件5安装在驱动组件4上，驱动组件4可以在监测轨道2上进行自由滑动，以改变监测组件5在隧道内的相对位置，从而对长隧道进行监测。
30.驱动组件4包括安装骨架6、从动轮7和驱动轮组8，从动轮7、驱动轮组8分别安装在安装骨架6内，从动轮7与驱动轮组8相对设置，从动轮7、驱动轮组7均安装在监测轨道2上，优选的，监测轨道2呈倒置的t形，便于从动轮7、驱动轮组8安装在监测轨道2上。
31.在一些优选的方式中，从动轮7的外侧固定有限位环9，驱动轮组8包括驱动电机10、驱动轮11、电机齿轮12，驱动轮11安装在监测轨道2上，驱动轮11上连接有齿盘13，齿盘13与电机齿轮12连接，电机齿轮12安装在驱动电机10上，驱动电机10固定安装在安装骨架6上，优选的，驱动轮11、从动轮7均通过转轴转动安装在安装骨架6上，本实施例中的驱动电机10使用现有技术中的12v～24v直流电动机，优选现有技术中的24v直流减速电动机，其最
小转速不大于5r/min，最大转速不小于200r/min。
32.安装骨架6包括支撑板14、连接板15、连接柱16和监测安装板组，支撑板14成对安装在连接板15的两侧边缘，相邻的支撑板14之间通过连接柱16固定连接，通过连接柱16的设置，便于提高支撑板14、连接板15之间的连接强度，防止支撑板14、连接板15发生相对形变，用于安装监测组件5的监测安装板组固定安装在连接板15的下端，在一侧的支撑板14外侧固定安装有电机座17，驱动电机10安装在电机座17上。
33.监测安装板组包括第一竖直安装板18和第二竖直安装板19，第一竖直安装板18固定安装在连接板15的中部，第二竖直安装板19固定安装在第一竖直安装板18的两侧端部，并与连接板15垂直连接，第二竖直安装板19可以加强第一竖直安装板18的安装强度，使得第一竖直安装板18与连接板15始终保持垂直，并且第二竖直板19用于安装充电机构3。
34.监测组件5包括无线通信模块20、报警器21、高清摄像机22、温度传感器23、火焰探测器24和语音播报喇叭25，报警器21、高清摄像机22、温度传感器23、火焰探测器24和语音播报喇叭25均固定安装在第一竖直安装板18的前端面上，实现高清监控、火灾探测、语音播报、温度测量、闪烁报警和远程无线通信功能，无线通信模块20固定安装在第二竖直安装板19的后端面上，通过无线通信模块20对控制中心发送信号。
35.高清摄像机22能够进行移动通信，高清摄像机22的像素不低于200万像素，并可进行远程调节进行变焦变倍，本实施例中的高清摄像机22使用ds
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2dc4423iw型号红外网络监控球机，其具有400万像素，支持4g网络传输，具有100米的红外检测距离，使用smart智能压缩编码，支持23倍光学变倍，16倍数字变倍，与摄像机机架32配合可以远程进行旋钮，可在pc机或手机上远程观看视频，可以方便的调节监控隧道内各处需要查看的区域，实现远程监测隧道内各处的功能。高清摄像机22可以高清晰度的查看隧道内的行车区域，能够用于隧道抛洒物的智能识别、远程人工监测检查。
36.无线通信模块20也能够进行移动通信，无线通信模块20使用以sim7600ce
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t为核心板的4g通信模组，其上内置有gps定位全网通模块，支持tcp、udp、tel、http、fip、gmss的传输通信协议，能够进行语言通话、gnss定位和数据传输，同时支持移动、联通和电信三大主流运营商业务。
37.报警器21使用24v旋转式声光报警器，在隧道发生事故后可以警示隧道内的车辆及人员，温度传感器23使用t10s
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b
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hw型号非接触式红外测温仪模块，其输出rs485标准信号，使用5v电压进行供电，其能够接收红外辐射并转化为电信号，并输出温度，用于监测隧道内的物体温度，发现火灾。
38.火焰探测器24使用大空间图像火灾探测器，其工作电压12～24v，其利用智能相机控制技术与智能图像处理技术相结合，探测最远距离为300米，响应速度快，最大探测面积可达6000平方米，可实时采集分析现场视频，迅速识别火焰并产生火情报警，支持现场监控与录像取证，可方便接入监控主机及监控平台，火焰探测器24在隧道内来回移动侦测隧道内的车辆，可以较早的发现火源。
39.语音播报喇叭25使用双向语音播报喇叭，其工作电压为12～24v，额定工作功率不小于25w，能够与监控室内的语言话筒进行通讯实现双向语音交流，在隧道内发生火灾事故后，一方面监控室内人员可通过语音播报喇叭25向隧道内的车辆及人员语音播报，指导人员撤离，也可接受到隧道内的人员和环境的声音，更好的了解隧道内的状况。
40.火焰探测器24上端固定有火焰探测器安装架26，火焰探测器安装架26包括火焰探测器连接杆27、火焰探测器铰接座28、火焰探测器支架29，火焰探测器支架29固定连接在第一竖直安装板18上，火焰探测器铰接座28通过火焰探测器调节旋钮43安装在火焰探测器支架29的下端，便于对火焰探测器24进行平面方向的调节，火焰探测器连接杆27与火焰探测器铰接座28连接，便于对火焰探测器24进行竖直方向的调节。
41.在第一竖直安装板18上固定安装有温度传感器支架30，温度传感器支架30上安装有温度传感器调节旋钮31，温度传感器23通过温度传感器调节旋钮31安装在温度传感器支架30的前端，便于对温度传感器23进行竖直方向上的调节。
42.在一些优选的方式中，在高清摄像机22通过摄像机支架43固定安装在第一竖直安装板18上。
43.充电机构3包括测距传感器32、电池箱33、充电连接器公头34、限位板35、充电连接器母头36和电箱37，限位板35固定安装在监测轨道2的端部，充电连接器母头36固定安装在限位板35上，电箱37与充电连接器母头36连接，电箱37固定安装在隧道内壁上，测距传感器32、充电连接器公头34固定安装在第二竖直安装板19上，测距传感器32与驱动组件4连接，通过测距传感器32检测充电连接器公头34、充电连接器母头36之间的间距，从而控制驱动组件4的工作距离，充电连接器公头34与充电连接器母头36相适配，充电连接器公头34与电池箱33连接，电池箱33固定安装在第一竖直安装板18的背面，电池箱33用于对监测组件5内的设备进行供电。
44.在一些优选的方式中，本实施例中的测距传感器32使用hc
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sr04型号超声波测距传感器模块，其工作电压为dc 5v，探测距离为2cm～450cm，探测精度可达3mm，能够较为准确的识别到限位板103的位置；电池箱33内存储的电池箱使用电压24v、容量20ah锂电池，其储能高，续航时间长，保证单次充电能够满足隧道智能巡查及监测系统工作24h以上。
45.进一步的，限位板35上固定安装有限位块38，对应的，第二竖直安装板19上固定安装有限位传感器39，限位传感器39的触板与充电连接器公头34的前端位于同一水平面上。
46.在一些优选方式中，本实施例中的限位传感器39使用rs
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5gl12型号机械接触式微动开关，电箱、限位板距离隧道进洞口或出洞口0.5～2m，使得电箱位于隧道内能够避免外部的雨淋，保证使用安全。
47.在自动充电时，轨道行走组件带动设备运动到t形轨道的端部，测距传感器32探测识别到限位板35，并传送测量数据到plc控制器，利用plc控制器控制驱动电机10使其减速，本实施例中的plc控制器使用型号plc工控板，其容纳指令多，处理功能强大，轨道行走组件带动设备进一步的缓慢运动，直到限位传感器39的传动杆杠与限位块38接触，使得轨道行走组件完全停止，此时充电连接器公头34插接在充电连接器母头36内，利用电箱37为隧道智能巡查及监测系统供电，本实用新型的隧道智能巡查及监测系统采用电池箱供电，设备可在隧道端自动进行充电，维护简单。
48.上述隧道智能监测装置的监测系统，还包括控制器40和监控中心41，电箱37与电池箱33之间通过充电机构3连接，报警器21、高清摄像机22、温度传感器23、火焰探测器24和语音播报喇叭25、驱动组件中的驱动电机10、测距传感器32和限位传感器39分别与控制器40连接，控制器40与监控中心41之间通过无线通信模块20连接，高清摄像机22与控制中心41直接连接，或者，高清摄像机22与控制中心41通过控制器40、无线通信模块20与监控中心
41连接。
49.本实用新型的一种隧道智能巡查及监测系统利用电箱37为电池箱进行充电，电池箱为整个隧道智能巡查及监测系统供电，plc控制器采集并处理测距传感器32、温度传感器23、火焰探测器24、限位传感器39的信息，控制无线通信模块20、报警器21、驱动电机10、语音播报喇叭25的工作，并通过无线通信模块20与监控中心进行数据传输，隧道智能巡查及监测系统中的高清摄像机22单独通过4g信号与监控中心进行数据传输。
50.监测系统的工作原理是高清摄像机22、温度传感器23、火焰探测器24检测到车祸或者火灾时，发送信号至控制器40内，控制器40控制报警器21、语音播报喇叭25工作，并且控制器40通过无线通信模块20向控制中心发送警报信号。
51.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现；因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
52.尽管本文较多地使用了图中附图标记对应的术语，但并不排除使用其它术语的可能性；使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。