CN106781289A - 一种隧道放炮施工对山体岩堆运动的监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隧道放炮施工对山体岩堆运动的监测装置，包括至少一用于将监测数据传送到监测服务器的数据传输装置，每个所述数据传输装置连接至少一用于监测岩堆信号的倾角传感器，所述倾角传感器置于所述岩堆的监测位置；用于分析所述岩堆监测数据的监测服务器，所述数据传输装置与监测服务器通过网络连接；用于接收所述监测服务器发出的危险信号的报警单元。本发明能够防止挡板倒塌或侧滑，有效地阻挡岩堆滑坡，同时使用护网和立柱，使岩堆整体都得以加固，能够满足侧面加固的强度要求，成本和工期投入低。

Description

一种隧道放炮施工对山体岩堆运动的监测装置

技术领域

本发明属于隧道施工技术领域，特别涉及一种隧道放炮施工对山体岩堆运动的监测装置。

背景技术

地球表面存在着大量的山脉，特别是我国西部，主要是以山区为主。由于风蚀、雨水、地震等作用，使山体崩塌形成大量的岩堆地质段。而铁路、公路工程，由于速度、线型的要求，不可避免地要以隧道的形式穿越这些岩堆地质段。古岩堆地质自稳能力极差、粘聚力差，存在不均匀沉降，属于不稳定岩体。在这种地质条件下，隧道施工过程中，容易形成滑坡等岩堆运动。

目前对于岩堆隧道施工过程中的检测主要还是采用传统的视频监控，但是这种监测手段不能直接作为灾害预警的依据，且不能起到及时预警监测的作用，其依赖于人工检查和分析，因此容易出现漏判和误判，远不能满足安防监控的需求。而如果不能及时发现山体岩堆在隧道放炮施工过程中存在的问题，就很容易造成后期的维护成本大大增加，甚至不得不中断施工，更有甚者可能还会对人身安全造成威胁。

发明内容

本发明的目的在于提供一种隧道放炮施工对山体岩堆运动的监测装置，以解决上述问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种隧道放炮施工对山体岩堆运动的监测装置，包括至少一用于将监测数据传送到监测服务器的数据传输装置，每个所述数据传输装置连接至少一用于监测岩堆信号的倾角传感器，所述倾角传感器置于所述岩堆的监测位置；用于分析所述岩堆监测数据的监测服务器，所述数据传输装置与监测服务器通过网络连接；用于接收所述监测服务器发出的危险信号的报警单元；

该监测装置还包括视频传感器和多个定位单元；多个定位单元用于固定在山体岩堆的不同部位，在定位单元上设置有特征点；视频传感器用于对所有的定位单元按固定时间间隔拍照并将每组照片发送给监测服务器；所述监测服务器对最初始的照片处理获得各个定位单元的特征点，然后得到各个定位单元的初始位置信息；所述监测服务器对其后多组照片进行处理获得每组照片中各个定位单元的位置信息，然后将每组位置信息与初始位置信息进行对比，得到各个定位单元在不同时间的位移；若得到的位移大于预设的位移阈值，则监测服务器向所述报警单元发送危险信号。

所述传感器与数据传输装置通过Zigbee网络连接。

该监测装置还包括多个温湿度传感器；多个温湿度传感器设置在山体岩堆内，并于所述监测服务器无线连接；多个温湿度传感器用于实时检测山体岩堆内的湿度信息，并将得到的湿度信息发送给所述监测服务器；所述监测服务器将所述湿度信息与预设的湿度阈值进行对比，若检测的湿度信息大于湿度阈值，则向所述报警单元发送危险信号。

所述监测服务器还用于根据各个定位单元的初始位置信息模拟山体岩堆的初始模型；然后将每次得到的位置信息模拟出山体岩堆在不同时刻的模型；然后将不同时刻的模型与初始模型进行对比，若不同时刻的模型与初始模型之间的形状差别超过预设的阈值，则向所述报警单元发送危险信号。

所述述传感器具有太阳能供电模块。

监测位置设置为5个，其分别为设置于隧道两侧的各2个、设置于隧道顶部的2个及设置于隧道后部的1个。

与现有技术相比，本发明具有如下的优点和积极效果：

1、本发明通过数据传输装置连接的传感器对岩堆的监测位置进行实时的状态检测，比如岩堆形变、振动及滑坡等；

2、检测的数据通过数据传输装置传送到监测服务器处理分析，借此方便的获取实时岩堆状况；

3、并将危险信息区分等级实施传递给施工人员，避免了危险的发生。

4、较易出现漏判和误判的传统视频监控，本发明预警监控预报更及时、更准确。

5、本发明能及时发现施工出现的问题，工程后期总维护成本较低，经济性好，安全久危害少。

附图说明

图1是本发明结构示意图

图1中，1、监测服务器；2、数据传输线；3、倾角传感器；4、视频传感器；5、报警单元；6、温湿度传感器；7、定位单元。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。

参见图1，一种隧道放炮施工对山体岩堆运动的监测装置，包括监测服务器1及至少一数据传输装置2，监测服务器1及数据传输装置2通过网络连接，其中：每个数据传输装置2连接有至少一倾角传感器3，实际应用中，倾角传感器3放置于置于欲施工隧道岩堆的监测位置，该监测位置位于隧道的顶部、两侧部和后部，共5个检测点，其中顶部两个，两侧部分别设置两个，后部设置一个，借此可以检测山体的变化情况，并将采集到的数据传送到数据传输装置2。具体的，倾角传感器借此可以监测山体检测点的位移、倾角、温度变化变化数据。

为了能够实时向施工人员传递危险信号，监测服务器通过无线方式与施工人员佩戴的报警单元5(可以是定制的手机，按危险等级设置为不同的信号)直接连接，将监测服务器处理后的危险信息转化成警报信息，直接传递给施工人员，以使施工人员在危险情况下能够及时撤离。

本发明采用的位移传感器及倾角传感器可以实时获取不同层次包括XYZ三轴全方位的岩堆倾斜角度和位移数据，当岩堆发生震动，任何方向的倾角的轻微变化均能灵敏感知，结合监测服务器1的模型分析，可掌握岩堆的健康和运动状况，并获取岩堆滑坡危险度的第一指标。

本发明实施例中采用的三轴位移和倾角传感器具有高精度，低温漂，响应速度快，长期稳定性好，抗冲击力强的优点。采用了差分测量原理来补偿共模误差和噪声影响，内置温度测量和补偿，具有长期的稳定性和高精度，在-40℃到125℃的温度范围内具有良好的精度。

倾角传感器3具有太阳能供电模块，可以转化太阳能为电能给倾角传感器3供电使用，借此延长电池的使用寿命，降低维护成本。当倾角传感器3将采集的岩堆数据传输到数据传输装置2，数据传输装置2通过网络发送到监测服务器1进行处理分析。监测服务器1优选为计算机，其具有GIS地理信息平台、监控预警、统计曲线、辅助决策系统、数据库及数据发布系统、危险程度等级系统等功能。监测服务器1可通过GIS平台在地图上直观显示数据传输装置2及周边倾角传感器3的情况，并显示其坐标；通过监控预警可以实时显示出各站点传感数据，突发信号的提醒；通过统计曲线绘出位移倾角实时曲线变化曲线；通过辅助决策系统可结合历史数据、经验数据库、预测模型，通过数据挖掘，分析滑坡形成临界条件，提前预测可能出现危险的情况，以人机交互、数据修正、综合数据展示等方式辅助监控中心值班人员处理，警情响应及决策功能。监测服务器1的数据库采用大型关系型数据库系Oracle/Sqlserver，借此对各节点传感器上传数据进行保存、检索；通过数据发布系统，当发生预警时，根据为危险程度等级系统的划分，给人员发送告警信息，通知施工人员紧急疏散。

本发明的另一实施例中，该监测装置还具有视频传感器4，该视频传感器4连接于数据传输装置2。具体应用中，倾角传感器3的布设区域内各节点无线自组网，通过一个或若干个2G/3G网关与Internet互联，各节点定时将自身探测到的各类传感信号值传回监测服务器1。通过位移和倾角传感器探测岩堆移位、裂缝、滑坡、崩塌等异常突变。当倾角传感器3探测到突变信号时立刻上传，突变信号可以是位移量大于预警报警阀值、倾角产生突变等，信号经过监控服务器1分析处理后，提醒监控中心人员查看，同时控制拍照装置40启动现场自动拍照功能，将现场图像自动传送到监控服务器1进行警情复核，以便启动警情响应。

本发明的实施例中，倾角传感器3采用Zigbee网络与数据传输装置2连接，且数据传输装置20作为网络的网关接收或发送数据，其通过移动基站与监测服务器1实现网络通信。Zigbee网络具有低功耗、低数据量、低成本的优点，并具有较高的抗干扰性能，以及高保密性、高集成度和高的可靠性，各节点模块之间具有自动动态组网的功能，信息在整个Zigbee网络中通过自动路由的方式进行传输，从而保证了信息传输的可靠性。

综上所述，本发明通过数据传输装置连接的传感器对岩堆的监测位置进行实时的状态检测，比如岩堆形变、地层振动等，检测的数据通过数据传输装置传送到监测服务器处理分析，借此方便的获取实时岩堆状况。

该监测装置还包括视频传感器4和多个定位单元7；多个定位单元7用于固定在山体岩堆的不同部位，在定位单元上设置有特征点；视频传感器4用于对所有的定位单元7按固定时间间隔拍照并将每组照片发送给监测服务器1；所述监测服务器对最初始的照片处理获得各个定位单元的特征点，然后得到各个定位单元的初始位置信息；所述监测服务器对其后多组照片进行处理获得每组照片中各个定位单元的位置信息，然后将每组位置信息与初始位置信息进行对比，得到各个定位单元在不同时间的位移；若得到的位移大于预设的位移阈值，则监测服务器向所述报警单元发送危险信号。

具体地，将定位单元安插在山体岩堆的不同部位，然后对各个定位单元拍照后，获取定位单元上的特征点。将多张图片整体处理分析即可得到每组图片中各个定位单元的位置信息。该方法能够实时监测到山体岩堆的某个部位是否发生位移，是否达到了预警的程度，安全可靠。

由于山体岩堆内的水分对山体滑坡的影响非常大，若山体内水分过多，隧道放炮施工时对将山体震散，从而发生滑坡危险。优选地，还包括多个温湿度传感器6；多个温湿度传感器6设置在山体岩堆内，并于所述监测服务器1无线连接；多个温湿度传感器用于实时检测山体岩堆内的湿度信息，并将得到的湿度信息发送给所述监测服务器；所述监测服务器将所述湿度信息与预设的湿度阈值进行对比，若检测的湿度信息大于湿度阈值，则向所述报警单元发送危险信号。

由于山体除了部分位置发生位移能够预警外，为了对山体整体发生位移进行预警，优选地，所述监测服务器还用于根据各个定位单元的初始位置信息模拟山体岩堆的初始模型；然后将每次得到的位置信息模拟出山体岩堆在不同时刻的模型；然后将不同时刻的模型与初始模型进行对比，若不同时刻的模型与初始模型之间的形状差别超过预设的阈值，则向所述报警单元发送危险信号。即监测服务器获得初始模型的GPS位置信息、大小信息、角度信息等等，然后将每组模型对初始模型对比，若山体整体发生位移，则对比时就能够得到得到位移的大小、角度等。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种隧道放炮施工对山体岩堆运动的监测装置，其特征在于：包括至少一用于将监测数据传送到监测服务器的数据传输装置，每个所述数据传输装置连接至少一用于监测岩堆信号的倾角传感器，所述倾角传感器置于所述岩堆的监测位置；用于分析所述岩堆监测数据的监测服务器，所述数据传输装置与监测服务器通过网络连接；用于接收所述监测服务器发出的危险信号的报警单元。

2.根据权利要求1所述的一种隧道放炮施工对山体岩堆运动的监测装置，其特征在于：该监测装置还包括视频传感器和多个定位单元；多个定位单元用于固定在山体岩堆的不同部位，在定位单元上设置有特征点；视频传感器用于对所有的定位单元按固定时间间隔拍照并将每组照片发送给监测服务器；所述监测服务器对最初始的照片处理获得各个定位单元的特征点，然后得到各个定位单元的初始位置信息；所述监测服务器对其后多组照片进行处理获得每组照片中各个定位单元的位置信息，然后将每组位置信息与初始位置信息进行对比，得到各个定位单元在不同时间的位移；若得到的位移大于预设的位移阈值，则监测服务器向所述报警单元发送危险信号。

3.根据权利要求1所述的一种隧道放炮施工对山体岩堆运动的监测装置，其特征在于：所述传感器与数据传输装置通过Zigbee网络连接。

4.根据权利要求1所述的一种隧道放炮施工对山体岩堆运动的监测装置，其特征在于：该监测装置还包括多个温湿度传感器；多个温湿度传感器设置在山体岩堆内，并于所述监测服务器无线连接；多个温湿度传感器用于实时检测山体岩堆内的湿度信息，并将得到的湿度信息发送给所述监测服务器；所述监测服务器将所述湿度信息与预设的湿度阈值进行对比，若检测的湿度信息大于湿度阈值，则向所述报警单元发送危险信号。

5.根据权利要求1所述的一种隧道放炮施工对山体岩堆运动的监测装置，其特征在于：所述监测服务器还用于根据各个定位单元的初始位置信息模拟山体岩堆的初始模型；然后将每次得到的位置信息模拟出山体岩堆在不同时刻的模型；然后将不同时刻的模型与初始模型进行对比，若不同时刻的模型与初始模型之间的形状差别超过预设的阈值，则向所述报警单元发送危险信号。

6.根据权利要求1所述的一种隧道放炮施工对山体岩堆运动的监测装置，其特征在于：所述述传感器具有太阳能供电模块。

7.根据权利要求1所述的一种隧道放炮施工对山体岩堆运动的监测装置，其特征在于：测位置设置为5个，其分别为设置于隧道两侧的各2个、设置于隧道顶部的2个及设置于隧道后部的1个。