CN105736050A - 一种隧道施工安全监控方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及隧道施工安全监控以及信息处理领域，特别是一种基于智能终端的隧道施工安全监控方法和系统。本发明的隧道施工安全监控方法包括：1）数据采集：智能终端与测量仪器通信，测量数据由所述测量仪器发送给所述智能终端；2）数据传输：所述智能终端将所述测量数据传送至数据分析处理中心；3）数据处理：生成监控量测信息并保存在服务器上，进行数据分析处理，自动生成数据处理分析结果；4）信息反馈：将所述数据处理分析结果发送给决策人员。本发明提供的技术方案，可以对隧道塌方施工安全风险进行量化预测，实现隧道塌方风险控制目标，在技术上减小隧道坍塌的概率。

Description

一种隧道施工安全监控方法和系统

技术领域

本发明涉及隧道施工安全监控以及信息处理领域，特别是一种基于智能终端的隧道施工安全监控方法和系统。

背景技术

随着我国经济的快速发展，隧道的建设项目与日俱增，隧道施工安全和隧道安全运营问题显得越来越突出。隧道施工安全是一个复杂的系统工程，中间任何一个环节没有做好都可能酿成巨大的事故。

目前，随着施工的进展，监测的环境量会不断增加。如果采用有线监测手段会存在弊端：1)布线会很复杂，增加施工的难度，而且隧道内线路的繁多，会增加事故发生的可能性；2)有线监测手段无法很好的满足监测量的增加，它的使用会增加工程成本。另外，根据对已有技术的分析，隧道施工安全监控还没有一套系统的、完整的、高效的方法和系统，难以实现对隧道塌方施工安全风险进行量化预测。

因此，本发明提出一种隧道施工安全监控方法和系统，可以对隧道塌方施工安全风险进行量化预测，实现隧道塌方风险控制目标，在技术上减小隧道坍塌的概率。

发明内容

考虑到现有的隧道施工安全监控方法难以对隧道塌方施工安全风险进行量化预测等问题而做出本发明，为此，本发明的主要目的在于提供一种隧道施工安全监控方法和系统，以解决相关问题。

为达到上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种隧道施工安全监控方法。

本发明的隧道施工安全监控方法包括：

1）数据采集：智能终端与测量仪器建立无线通讯连接，所述智能终端控制所述测量仪器进行环境测量，所述测量仪器对隧道中放置的观测元件进行测量，得到测量数据，所述测量数据由所述测量仪器发送给所述智能终端；

2）数据传输：所述智能终端通过移动通信网络将所述测量数据传送至数据分析处理中心；

3）数据处理：识别所述测量仪器采集的所述测量数据，生成监控量测信息并保存在服务器上，基于地质条件和隧道结构设定的预警值对所述监控量测信息进行数据分析处理，自动生成数据处理分析结果；

4）信息反馈：将所述数据处理分析结果发送给决策人员，以供作出相应施工控制决策和指导意见。

进一步地，所述观测元件埋设在土质稳固且不易受施工破坏的地方，采用长度35cm的Φ20钢筋，一端45°斜切面贴反光靶标，一端插入围岩，其中，所述反光靶标露出初支喷射混凝土面5cm左右，并在露出部分粘贴专用测量反射片。

进一步地，所述智能终端通过蓝牙技术与所述测量仪器进行通讯。

进一步地，所述移动通信网络在所述隧道口或地下工程施工入口处安装移动网络信号放大器，所述智能终端通过所述移动网络信号放大器将所述测量数据传送至数据分析处理中心。

优选地，根据所述智能终端通过对移动通信网络通信质量的测量确定所述移动网络信号放大器安放位置、密度及发射功率，其中，所述通信质量至少包括以下之一：传输时延、传输速度、信噪比、信干噪比。

进一步地，所述数据处理分析结果至少包括以下之一：分析图表、沉降曲线图、监测点变形情况、沉降趋势预测结果、参考意见。

进一步地，授权用户可通过网络对所述服务器上的所述监控量测信息进行操作。

优选地，所述服务器对所述授权用户的操作进行记录。

进一步地，所述数据处理分析结果发送到所述智能终端上，所述智能终端基于所述处理结果控制所述测量仪器进行环境测量。

进一步地，所述数据处理分析结果有多个级别。

为达到上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种隧道施工安全监控系统。

本发明的隧道施工安全监控系统包括：观测元件、测量仪器、智能终端、服务器、网络管理平台、客户端，其中所述测量仪器对布设在隧道中的所述观测元件进行测量，将得到的测量结果通过无线通讯的方式传送给所述智能终端，所述智能终端通过移动通信网络将所述测量结果传输给所述服务器，所述网络管理平台通过访问所述服务器上的测量结果生成数据处理分析结果，并把所述数据处理分析结果发送给决策人员，授权用户通过所述客户端对所述服务器上的所述监控量测信息进行操作。

进一步地，所述观测元件埋设在土质稳固且不易受施工破坏的地方，采用长度35cm的Φ20钢筋，一端45°斜切面贴反光靶标，一端插入围岩，其中，所述反光靶标露出初支喷射混凝土面5cm左右，并在露出部分粘贴专用测量反射片。

进一步地，所述移动通信网络在所述隧道口或地下工程施工入口处安装移动网络信号放大器，所述智能终端通过所述移动网络信号放大器将所述测量数据传送至所述服务器。

进一步地，所述数据处理分析结果至少包括以下之一：分析图表、沉降曲线图、监测点变形情况、沉降趋势预测结果、参考意见。

进一步地，所述服务器对所述授权用户的操作进行记录。

进一步地，所述数据处理分析结果有多个级别。

借助于本发明提供的技术方案，工程人员有效掌握隧道施工过程的变形动态信息，为实现隧道安全施工提供了技术保障。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明提出的隧道施工安全监控方法的流程图；

图2是本发明提出的隧道施工安全监控系统框图。

具体实施方式

功能概述

考虑到现有的隧道施工安全监控还没有一套系统的、完整的、高效的方法和系统，难以实现对隧道塌方施工安全风险进行量化预测等问题而做出本发明，为此，本发明的主要目的在于提供一种隧道施工安全监控方法和系统，以解决相关问题。

下面结合附图对本发明的实施例进行说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的技术特征可以相互结合，均在本发明的保护范围之内。此外，为了便于描述，在下文中使用了步骤号，但这不应理解为对本发明的限制，另外，在以下方法中描述的各个步骤虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

方法实施例

根据本发明的实施例，提供了一种隧道施工安全监控方法。

图1示出了根据本发明方法实施例的隧道施工安全监控方法的流程图，包括如下步骤：

步骤S102，数据采集：智能终端与测量仪器建立无线通讯连接，所述智能终端控制所述测量仪器进行环境测量，所述测量仪器对隧道中放置的观测元件进行测量，得到测量数据，所述测量数据由所述测量仪器发送给所述智能终端；

步骤S104，数据传输：所述智能终端通过移动通信网络将所述测量数据传送至数据分析处理中心；

步骤S106，数据处理：识别所述测量仪器采集的所述测量数据，生成监控量测信息并保存在服务器上，基于地质条件和隧道结构设定的预警值对所述监控量测信息进行数据分析处理，自动生成数据处理分析结果；

步骤S108，信息反馈：将所述数据处理分析结果发送给决策人员，以供作出相应施工控制决策和指导意见。

下面详细描述上述处理的细节。

（一）步骤S102

利用智能终端配合高精度测量方法进行隧道监控量测数据采集，并达到高速高效采集数据功能。

智能终端与施工测量仪器——全站仪的通讯，且智能终端控制全站仪口进行测量，使测量更快捷、数据更真实可靠。做好数据采集需要做好以下三点：

a)测点布设必须符合要求且稳固、可靠，观测元件必须埋设在土质稳固且不易受施工破坏的地方，采用长度35cm的Φ20钢筋，一端45°斜切面贴反光靶标，一端插入围岩。靶标露出初支喷射混凝土面5cm左右，并在露出的靶标上粘贴专用测量反射片，观测元件的埋设及反射片的粘贴必须确保稳固可靠，以提高监控量测精度及数据的真实可靠性；通过直尺量测检查，用钢尺测量每个断面观测标的埋设位置，控制断面观测标的埋设位置准确；断面观测标的埋设间距不合格的立即整改；

b)基准点的准确性是采集数据真实、可靠的必备条件，选用隧道或地下工程附近设计单位提供的高精度平面控制点、二等水准高程点作为监测基准网的起算数据，根据隧道或地下工程的具体位置加密布设监控量测基准点，洞外基准点平面坐标测量采用GPS三等测量方法进行测量，洞内基准点平面坐标采用四等导线测量方法进行测量；基准点高程按照二等水准测量方法进行测量。所有观测技术要求必须满足《全球定位系统（GPS）测量规范》、《国家一、二等水准测量规范》的规定。基准点必须妥善保护，严禁破坏，若在施工过程中有情况，及时进行补埋，并进行观测取得新的基准点坐标；

c)智能终端必须满足自动化采集、存储及自动传输的要求，需要编写智能终端软件，使用具有蓝牙功能的全站仪，与智能终端进行通讯，且使智能终端通过蓝牙与全站仪建立连接后，与全站仪实现同步采集原始数据并保存。

（二）步骤S104

现场采集监控量测数据准确无误及完整后，由与全站仪连接了的智能终端通过移动通信网络将数据传送至数据分析处理中心。利用移动通信网络使传输过程很快捷，大大节省了测量转序时间，实现监控量测数据点对点远程实时传输，提高数据处理的及时性。隧道施工掌子面网络信号畅通稳定，保证了完成量测后30分钟内上网传输数据。

为实现快速传输数据，在每个隧道口或地下工程施工入口处安装移动网络信号放大器，使得隧道内或地下工程施工部位有移动网络信号，确保数据传输网络的稳定与畅通。用仪器、智能终端等现场测试网络信号的强弱、传输速度等，例如，根据所述智能终端通过对移动通信网络通信质量的测量确定所述移动网络信号放大器安放位置、密度及发射功率，其中，所述通信质量至少包括以下之一：传输时延、传输速度、信噪比、信干噪比。

（三）步骤S106

编写能够自动识别各种仪器采集的原始测量数据（不同厂商生产的仪器所采用的数据格式不同）的服务器及客户端数据处理软件，提取有用的测量信息及时间信息，称为监控测量信息，对所有数据进行自动分检分析处理，生成数据分析处理结果，，这样基本避免了数据处理过程中的人为干预，确保了数据处理分析结果的客观性和真实性，较佳地，所述数据处理分析结果至少包括以下之一：分析图表、沉降曲线图、监测点变形情况、沉降趋势预测结果、参考意见。

建立监控测量信息管理系统服务器，监控测量信息管理系统软件及数据库软件装在服务器计算机上，所有监控测量信息保存至服务器，用户可以根据自身访问权限进行访问操作。经授权的用户可以随时随地通过客户端软件访问监控测量信息管理系统网站，并根据自身权限对监控测量信息进行查阅、下载等操作，所述服务器对所述授权用户的操作进行记录。

（四）步骤S108

建立信息反馈平台，系统自动将数据处理分析结果、监测点变形状况、沉降趋势预测结果附带参考意见通过系统信息平台及时发送给各级主管部门及相关领导，以供作出相应施工控制决策和指导意见。

较佳地，所述数据处理分析结果发送到所述智能终端上，所述智能终端基于所述处理结果控制所述测量仪器（例如全站仪）进行环境测量。

本发明提供了一种隧道施工安全监控系统，结合图2说明本实施方式，本实施方式的一种隧道施工安全监控系统包括观测元件（1）、测量仪器（2）、智能终端（3）、服务器（4）、网络管理平台（5）、客户端（6），其中所述测量仪器（2）对布设在隧道中的所述观测元件（1）进行测量，将得到的测量结果通过无线通讯的方式传送给所述智能终端（3），所述智能终端（3）通过移动通信网络将所述测量结果传输给所述服务器（4），所述网络管理平台（5）通过访问所述服务器（4）上的测量结果生成数据处理分析结果，并把所述数据处理分析结果发送给决策人员，授权用户通过所述客户端（6）对所述服务器（3）上的所述监控量测信息进行操作。

较佳地，所述观测元件（1）埋设在土质稳固且不易受施工破坏的地方，采用长度35cm的Φ20钢筋，一端45°斜切面贴反光靶标，一端插入围岩，其中，所述反光靶标露出初支喷射混凝土面5cm左右，并在露出部分粘贴专用测量反射片。

较佳地，所述移动通信网络在所述隧道口或地下工程施工入口处安装移动网络信号放大器，所述智能终端（3）通过所述移动网络信号放大器将所述测量数据传送至服务器（4）。

较佳地，所述数据处理分析结果至少包括以下之一：分析图表、沉降曲线图、监测点变形情况、沉降趋势预测结果、参考意见。

较佳地，授权用户通过所述客户端（6）对所述服务器（4）上的所述监控量测信息进行操作。

较佳地，所述服务器（4）对所述授权用户的操作进行记录。

较佳地，所述数据处理分析结果有多个级别。

综上所述，借助于本发明提供的技术方案，工程人员有效掌握隧道施工过程的变形动态信息，为实现隧道安全施工提供了技术保障。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种隧道施工安全监控方法，其特征在于：所述的方法包括1）数据采集：智能终端与测量仪器建立无线通讯连接，所述智能终端控制所述测量仪器进行环境测量，所述测量仪器对隧道中放置的观测元件进行测量，得到测量数据，所述测量数据由所述测量仪器发送给所述智能终端；2）数据传输：所述智能终端通过移动通信网络将所述测量数据传送至数据分析处理中心；3）数据处理：识别所述测量仪器采集的所述测量数据，生成监控量测信息并保存在服务器上，基于地质条件和隧道结构设定的预警值对所述监控量测信息进行数据分析处理，自动生成数据处理分析结果；4）信息反馈：将所述数据处理分析结果发送给决策人员，以供作出相应施工控制决策和指导意见。

2.根据权利要求1所述的隧道施工安全监控方法，其特征在于：所述观测元件埋设在土质稳固且不易受施工破坏的地方，采用长度35cm的Φ20钢筋，一端45°斜切面贴反光靶标，一端插入围岩，其中，所述反光靶标露出初支喷射混凝土面5cm左右，并在露出部分粘贴专用测量反射片。

3.根据权利要求1所述的隧道施工安全监控方法，其特征在于：所述智能终端通过蓝牙技术与所述测量仪器进行通讯。

4.根据权利要求1所述的隧道施工安全监控方法，其特征在于：所述移动通信网络在所述隧道口或地下工程施工入口处安装移动网络信号放大器，所述智能终端通过所述移动网络信号放大器将所述测量数据传送至数据分析处理中心。

5.根据权利要求4所述的隧道施工安全监控方法，其特征在于：根据所述智能终端通过对移动通信网络通信质量的测量确定所述移动网络信号放大器安放位置、密度及发射功率，其中，所述通信质量至少包括以下之一：传输时延、传输速度、信噪比、信干噪比。

6.根据权利要求1所述的隧道施工安全监控方法，其特征在于：所述数据处理分析结果至少包括以下之一：分析图表、沉降曲线图、监测点变形情况、沉降趋势预测结果、参考意见。

7.根据权利要求1所述的隧道施工安全监控方法，其特征在于：授权用户可通过网络对所述服务器上的所述监控量测信息进行操作。

8.根据权利要求7所述的隧道施工安全监控方法，其特征在于：所述服务器对所述授权用户的操作进行记录。

9.根据权利要求1所述的隧道施工安全监控方法，其特征在于：所述数据处理分析结果发送到所述智能终端上，所述智能终端基于所述处理结果控制所述测量仪器进行环境测量。

10.根据权利要求1所述的隧道施工安全监控方法，其特征在于：所述数据处理分析结果有多个级别。

11.一种隧道施工安全监控系统，其特征在于：所述的系统包括观测元件、测量仪器、智能终端、服务器、网络管理平台、客户端，其中所述测量仪器对布设在隧道中的所述观测元件进行测量，将得到的测量结果通过无线通讯的方式传送给所述智能终端，所述智能终端通过移动通信网络将所述测量结果传输给所述服务器，所述网络管理平台通过访问所述服务器上的测量结果生成数据处理分析结果，并把所述数据处理分析结果发送给决策人员，授权用户通过所述客户端对所述服务器上的所述监控量测信息进行操作。

12.根据权利要求11所述的隧道施工安全监控系统，其特征在于：所述观测元件埋设在土质稳固且不易受施工破坏的地方，采用长度35cm的Φ20钢筋，一端45°斜切面贴反光靶标，一端插入围岩，其中，所述反光靶标露出初支喷射混凝土面5cm左右，并在露出部分粘贴专用测量反射片。

13.根据权利要求11所述的隧道施工安全监控系统，其特征在于：所述移动通信网络在所述隧道口或地下工程施工入口处安装移动网络信号放大器，所述智能终端通过所述移动网络信号放大器将所述测量数据传送至所述服务器。

14.根据权利要求11所述的隧道施工安全监控系统，其特征在于：所述数据处理分析结果至少包括以下之一：分析图表、沉降曲线图、监测点变形情况、沉降趋势预测结果、参考意见。

15.根据权利要求11所述的隧道施工安全监控系统，其特征在于：所述服务器对所述授权用户的操作进行记录。

16.根据权利要求11所述的隧道施工安全监控系统，其特征在于：所述数据处理分析结果有多个级别。