一种隧道监控量测智能管理系统及其使用方法与流程

1.本发明涉及隧道监测领域，特别是一种隧道监控量测智能管理系统及其使用方法。


背景技术：

2.目前隧道施工过程中的监控量测及隧道运营过程中的健康监测，主要采用的是传统监测方法，例如水准仪、全站仪、振弦式传感器，传统方法需要人员多、易损坏、寿命短等特点，在此条件下，测量频率有限，即监测人员进入施工现场，使用传统测量工具进行人工操作测量，测量完成后再对数据进行处理，然后将测量结果反馈给工程相关部门，且难做到复杂岩土地区的提前预警工作，测量过程中人为操作存在的误差难以控制，传统量测工作量大、时效性差、监测效率低、危险性大。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于：针对现有技术存在的目前隧道施工过程中的监控量测及隧道运营过程中的健康监测，存在量测工作量大、时效性差、监测效率低、危险性大的问题，提供一种隧道监控量测智能管理系统及其使用方法。
4.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
5.一种隧道监控量测智能管理系统，包括：
6.位移采集装置，包括若干红外对射光电传感器，红外对射光电传感器设置于隧道拱顶、拱腰和边墙，红外对射光电传感器用于采集洞内位移变形数据；
7.应力采集装置，包括若干光栅光纤传感器，光栅光纤传感器设置于隧道拱顶、拱腰和边墙，光栅光纤传感器用于采集洞内结构应力数据；
8.数据处置模块，分别连接位移采集装置和应力采集装置，接收并处置位移变形数据，以实时获取洞身各部位的累计位移变形量，接收并处置结构应力数据，以实时获取洞身各部位的应力应变变化值；
9.信息录入模块，连接数据处置模块，信息录入模块进行红外对射光电传感器和光栅光纤传感器的编号及所属位置、隧道的设计信息及规范允许值的录入；
10.数据共享模块，连接数据处置模块和信息录入模块，接收累计位移变形量和应力应变变化值，数据共享模块用于数据的存储、发送与共享，使各参与方实时了解隧道的变形受力情况，并将累计位移变形量和应力应变变化值与信息录入模块中的设定值进行比对，累计位移变形量或应力应变变化值到达设定值时向各参与方发送预警信号。
11.采用本发明所述的一种隧道监控量测智能管理系统，通过红外对射光电传感器实时获取隧道位移变形数据，通过光栅光纤传感器实时获取隧道结构应力数据，时效性强、监测效率高，通过数据处置模块、信息录入模块和数据共享模块，将整个隧道检测网络化，智能化，信息化，减小人工工作量，实现了远程监控，降低了危险，其可根据工程项目实际情况，自动监测隧道变形及受力情况，同时位移变形监测采用的红外对射光电传感器可循环
利用，光栅光纤传感技术的耐久性高，省去传统监测的复杂繁杂流程，该系统结构简单，使用方便，效果良好，为隧道施工安全甚至运营安全提供有利帮助。
12.优选地，该隧道监控量测智能管理系统还包括数据传输模块，数据传输模块分别连接位移采集装置、应力采集装置和数据处置模块，数据传输模块用于将位移采集装置采集的位移变形数据和应力采集装置采集的结构应力数据传输给数据处置模块。
13.进一步优选地，数据传输模块将位移变形数据和结构应力数据通过设定的频率传输给数据处置模块。
14.优选地，隧道开挖完成后，在拱顶、拱腰和边墙上设置检测杆，检测杆入岩大于或等于20cm，检测杆连接红外对射光电传感器。
15.优选地，红外对射光电传感器包括发射器和接收器。
16.本发明还提供了一种隧道监控量测智能管理系统的使用方法，利用如以上任一项所述的隧道监控量测智能管理系统，该方法包括以下步骤：
17.s1、在隧道拱顶、拱腰和边墙的预埋设点埋设红外对射光电传感器和光栅光纤传感器，采用信息录入模块进行红外对射光电传感器和光栅光纤传感器的编号及所属位置、隧道的设计信息及规范允许值的录入，设计信息包括设计允许值，将设计允许值或者规范允许值作为信息录入模块中的设定值；
18.s2、拱腰和边墙的位移变形监测采用红外对射光电传感器，通过在预定部位埋设发射器和接收器监测周边位移变形；
19.拱顶下沉监测采用红外对射光电传感器，通过在预定部位埋设接收器，在之前循环断面已稳定的部位埋设发射器，根据两点之前的水平距离与红外对射光电传感器测得值，采用三角函数关系换算实际拱顶下沉值，即拱顶位移变形；
20.采用光栅光纤传感器监测拱顶、拱腰和边墙的结构应力；
21.s3、位移变形数据和结构应力数据传输至数据处置模块，数据处置模块处理现场数据，得到累计位移变形量、应力应变变化值；
22.s4、数据处置模块将累计位移变形量、应力应变变化值传输至数据共享模块，数据共享模块用于数据的存储、发送与共享，使各参与方实时了解隧道的位移变形及受力情况；
23.数据共享模块同时将数据处置模块传输的累计位移变形量和应力应变变化值与信息录入模块中的设定值进行比对，累计位移变形量或应力应变变化值到达设定值时向各参与方发送预警信号。
24.采用本发明所述的一种隧道监控量测智能管理系统的使用方法，通过红外对射光电传感器实时获取隧道位移变形数据，通过光栅光纤传感器实时获取隧道结构应力数据，时效性强、监测效率高，通过数据处置模块、信息录入模块和数据共享模块，将整个隧道检测网络化，智能化，信息化，减小人工工作量，实现了远程监控，降低了危险，其可根据工程项目实际情况，自动监测隧道变形及受力情况，同时位移变形监测采用的红外对射光电传感器可循环利用，光栅光纤传感技术的耐久性高，省去传统监测的复杂繁杂流程，该方法步骤简单，操作方便，效果良好，为隧道施工安全甚至运营安全提供有利帮助。
25.优选地，该隧道监控量测智能管理系统的使用方法还包括：
26.s5、待预定部位位移变形基本稳定之后，将红外对射光电传感器取下，循环利用至下一监测断面。
27.优选地，s3中，数据处置模块能够根据接收的位移变形数据和结构应力数据分别处理输出位移变形-时间曲线和应力应变-时间曲线。
28.优选地，s4中，预警信号以短讯息的形式通知各参与方，短讯息包括语音留言、短信、微信、电脑程序弹窗。
29.综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
30.本发明所述的一种隧道监控量测智能管理系统及其使用方法，通过红外对射光电传感器实时获取隧道位移变形数据，通过光栅光纤传感器实时获取隧道结构应力数据，时效性强、监测效率高，通过数据处置模块、信息录入模块和数据共享模块，将整个隧道检测网络化，智能化，信息化，减小人工工作量，实现了远程监控，降低了危险，其可根据工程项目实际情况，自动监测隧道变形及受力情况，同时位移变形监测采用的红外对射光电传感器可循环利用，光栅光纤传感技术的耐久性高，省去传统监测的复杂繁杂流程，该系统结构简单，使用方便，该方法步骤简单，操作方便，效果良好，为隧道施工安全甚至运营安全提供有利帮助。
附图说明
31.图1为隧道监控量测智能管理系统框架图。
具体实施方式
32.下面结合附图，对本发明作详细的说明。
33.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
34.实施例1
35.如图1所示，本发明所述的一种隧道监控量测智能管理系统，包括位移采集装置、应力采集装置、数据传输模块、数据处置模块、信息录入模块和数据共享模块。
36.位移采集装置包括若干红外对射光电传感器，红外对射光电传感器设置于隧道拱顶、拱腰和边墙，红外对射光电传感器用于采集洞内位移变形数据，红外对射光电传感器包括发射器和接收器；具体地，隧道开挖完成后，在拱顶、拱腰和边墙上预埋设置检测杆，检测杆入岩大于或等于20cm，检测杆头部采用塑料袋包装，待喷射混凝土完成后，取下塑料袋，在检测杆头部连接红外对射光电传感器，红外对射光电传感器要求尽可能小，以减小后续施工过程中被破坏的几率，其中拱腰和边墙等周边位移监测通过在预定部位埋设发射器和接收器监测周边位移监测情况，拱顶下沉监测通过在预定部位埋设接收器，在之前循环断面已稳定的部位埋设发射器，根据两点之前的水平距离(通过激光测距仪或者全站仪测量)与红外对射光电传感器测得值，采用三角函数关系换算实际拱顶下沉值。
37.应力采集装置包括若干光栅光纤传感器，光栅光纤传感器设置于隧道拱顶、拱腰和边墙，光栅光纤传感器用于采集洞内结构应力数据；具体地，隧道开挖完成后，在衬砌结构拱顶、拱腰、边墙等预埋部位埋设对应种类的光栅光纤传感器。
38.数据传输模块分别连接位移采集装置、应力采集装置和数据处置模块，数据传输模块以dtu数据传输模块为主，通过内置cdma或者gprs通信模块将位移采集装置采集的位
移变形数据和应力采集装置采集的结构应力数据通过设定的频率传输给数据处置模块。
39.数据处置模块分别连接位移采集装置和应力采集装置，数据处置模块接收并处置位移变形数据，以实时获取洞身各部位的累计位移变形量，接收并处置结构应力数据，以实时获取洞身各部位的应力应变变化值；具体地，数据处置模块包括cpu，型号为英特尔i5-10400f，数据处置模块在接收到数据传输模块传输过来的数据后，通过anaconda内置函数处理时时获得的数据，数据处置完成后，根据设定的频率将处置的数据共享给数据共享模块。
40.信息录入模块连接数据处置模块，信息录入模块进行红外对射光电传感器和光栅光纤传感器的编号及所属位置、隧道的设计信息及规范允许值的录入；具体的，信息录入模块采用二维码扫码进入信息录入页面，在传感器布置完成后，录入传感器的编号及所属位置、隧道的设计信息及规范允许值等，信息录入完成后，将录入的数据共享给数据共享模块。
41.数据共享模块连接数据处置模块和信息录入模块，数据共享模块接收累计位移变形量和应力应变变化值，数据共享模块用于数据的存储、发送与共享，使各参与方实时了解隧道的变形受力情况，并将累计位移变形量和应力应变变化值与信息录入模块中的设定值进行比对，累计位移变形量或应力应变变化值到达设定值时向各参与方发送预警信号；具体的，数据共享模块包括数据层、展现层，在接收到数据处置模块与信息录入模块共享的数据后，数据层首先存储共享的数据，然后比较数据处置模块处置的数据与信息录入模块录入的设定值，达到设定的阈值后，自动触发预警，向各参与方发送预警信号，展现层采用移动端app供各参与方及时了解累计位移变形量或应力应变变化值。
42.利用可重复使用的红外对射光电传感器，在预埋设位置布设拱顶下沉和周边位移测点，利用发射器和接收器实时了解测点周边位移变形情况，利用发射器和接收器与三角函数原理实时了解隧道拱顶下沉变形情况，实现可循环的隧道洞身位移变形的时时监测与预警。
43.利用光栅光纤传感器，在预埋设位置布设应力应变测点，利用光栅光纤传感技术的耐久性高的特性，实时了解隧道结构应力应变情况，实现隧道洞身结构应力应变的时时监测与预警。
44.本实施例所述的一种隧道监控量测智能管理系统，通过红外对射光电传感器实时获取隧道位移变形数据，通过光栅光纤传感器实时获取隧道结构应力数据，时效性强、监测效率高，通过数据处置模块、信息录入模块和数据共享模块，将整个隧道检测网络化，智能化，信息化，减小人工工作量，实现了远程监控，降低了危险，其可根据工程项目实际情况，自动监测隧道变形及受力情况，同时位移变形监测采用的红外对射光电传感器可循环利用，光栅光纤传感技术的耐久性高，省去传统监测的复杂繁杂流程，该系统结构简单，使用方便，效果良好，为隧道施工安全甚至运营安全提供有利帮助。
45.实施例2
46.如图1所示，本发明所述的一种隧道监控量测智能管理系统的使用方法，利用如以上任一项所述的隧道监控量测智能管理系统，该方法包括以下步骤：
47.s1、在隧道拱顶、拱腰和边墙的预埋设点埋设红外对射光电传感器和光栅光纤传感器，采用信息录入模块进行红外对射光电传感器和光栅光纤传感器的编号及所属位置、
隧道的设计信息及规范允许值的录入，设计信息包括设计允许值，将设计允许值或者规范允许值作为信息录入模块中的设定值。
48.s2、拱腰和边墙的位移变形监测采用红外对射光电传感器，通过在预定部位埋设发射器和接收器监测周边位移变形；
49.拱顶下沉监测采用红外对射光电传感器，通过在预定部位埋设接收器，在之前循环断面已稳定的部位埋设发射器，根据两点之前的水平距离与红外对射光电传感器测得值，采用三角函数关系换算实际拱顶下沉值，即拱顶位移变形；
50.采用光栅光纤传感器监测拱顶、拱腰和边墙的结构应力。
51.s3、位移变形数据和结构应力数据传输至数据处置模块，数据处置模块处理现场数据，得到累计位移变形量、应力应变变化值、位移变形-时间曲线和应力应变-时间曲线。
52.s4、数据处置模块将累计位移变形量、应力应变变化值传输至数据共享模块，数据共享模块用于数据的存储、发送与共享，使各参与方实时了解隧道的位移变形及受力情况；
53.数据共享模块同时将数据处置模块传输的累计位移变形量和应力应变变化值与信息录入模块中的设定值进行比对，累计位移变形量或应力应变变化值到达设定值时向各参与方发送预警信号，预警信号以短讯息的形式通知各参与方，短讯息包括语音留言、短信、微信、电脑程序弹窗；如图1所示预警信号发送到各参与方的移动终端，可采用语音留言、短信、微信等方式。
54.s5、待预定部位位移变形基本稳定之后，将红外对射光电传感器取下，循环利用至下一监测断面。
55.本实施例所述的一种隧道监控量测智能管理系统的使用方法，通过红外对射光电传感器实时获取隧道位移变形数据，通过光栅光纤传感器实时获取隧道结构应力数据，时效性强、监测效率高，通过数据处置模块、信息录入模块和数据共享模块，将整个隧道检测网络化，智能化，信息化，减小人工工作量，实现了远程监控，降低了危险，其可根据工程项目实际情况，自动监测隧道变形及受力情况，同时位移变形监测采用的红外对射光电传感器可循环利用，光栅光纤传感技术的耐久性高，省去传统监测的复杂繁杂流程，该方法步骤简单，操作方便，效果良好，为隧道施工安全甚至运营安全提供有利帮助。
56.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。