CN108398100A - 一种隧道施工自动监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种隧道施工自动监测系统，包括若干组本地信息采集单元、移动监测单元和远程控制中心；各组本地信息采集单元沿着隧道的横向延伸方向等间隔设置，包括主信息采集单元、备用信息采集单元、第一微处理器芯片和第一无线传输模块；主信息采集单元、备用信息采集单元和第一无线传输模块均与第一微处理器芯片相连；移动监测单元分别与各组本地信息采集单元通信，获得由对应组本地信息采集单元的第一微处理器芯片发送的监测数据信息和监测点位置信息，并进行对比，根据对比结果发出报警和/或维修信息至远程控制中心，从而实现当监测系统中的某一部分出现问题时，系统可以使用，从而避免漏测，监测精度极高，大大提高了工人的生命安全性。

Description

一种隧道施工自动监测系统

技术领域

本发明属于自动监测系统领域，具体涉及一种隧道施工自动监测系统。

背景技术

随着我国经济建设的快速发展，城际列车、高速铁路、高速公路等工程项目开设隧道的需求量也在日益增长。在隧道施工过程中，往往由于不能及时获得隧道围岩压力等动态变化的数据，从而经常会发生隧道坍塌等事故，严重威胁着工人的人身安全，同时也极大影响着工程的开发进度。

为了确保隧道项目的安全施工，有效避免隧道坍塌等事故的发生，必须提供一种能够实时监测隧道施工相关数据的系统，及时发现险情并采取有效的应对措施。

目前，现有的实时监测系统大多没有备用监测系统，从而当监测系统中的某一部分出现问题时，则会导致整个系统无法使用，最终导致漏测，存在着极大的风险。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种隧道施工自动监测系统，能够实现当监测系统中的某一部分出现问题时，整个系统依旧可以使用，从而避免漏测，监测精度极高，大大提高了工人的生命安全性。

实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种隧道施工自动监测系统，包括若干组本地信息采集单元、移动监测单元和远程控制中心；

所述若干组本地信息采集单元沿着隧道的横向延伸方向顺次等间隔设置，各组本地信息采集单元的结构均相同，包括主信息采集单元、备用信息采集单元、第一微处理器芯片和第一无线传输模块；所述主信息采集单元、备用信息采集单元的数据传输端均与第一微处理器芯片的数据传输端相连，设定所述主信息采集单元处于工作状态，所述备用信息采集单元处于休眠状态，当主信息采集单元无法采集数据信息时，由第一微处理器芯片唤醒备用信息采集单元；所述第一无线传输模块的输入端与第一微处理器；

所述移动监测单元包括第二微处理器芯片、第二无线传输模块和第三无线传输模块，所述第二微处理器芯片的数据传输分别与第二无线传输模块和第三无线传输模块的数据传输端相连，所述第二无线传输模块用于与各组本地信息采集单元中的第一无线传输模块之间建立无线连接；所述第三无线传输模块用于与远程控制中心之间建立无线连接。

进一步地，所述主信息采集单元包括固定激光器和若干个光敏位移信号监测器；所述固定激光器设置在位于监测断面上的变形监测点处，所述若干个光敏位移信号监测器均设置在隧道内稳定土体的稳定接收区。

进一步地，所述光敏位移信号监测器在所述稳定接收区内呈均匀分布。

进一步地，所述备用信息采集单元包括压力传感器和位移计，二者均设置在位于监测断面上的变形监测点处。

进一步地，所述第二微处理器芯片接收第一微处理器芯片发送的监测数据信息和监测点位置信息，首先判别监测数据类型，如果判断出接收到的监测数据来自主信息采集单元，则将获得的监测数据与保存的阈值信息进行对比，若获得的监测数据超出设定的阈值，则同时发送监测点位置信息和报警信息至远程控制中心；

如果判断出接收到的监测数据来自备用信息采集单元，则将获得的监测数据与保存的阈值信息进行对比，若获得的监测数据超出设定的阈值，则同时发送主信息采集单元损坏、监测点位置信息和报警信息至远程控制中心。

进一步地，所述的一种隧道施工自动监测系统，还包括：

如果判断出接收到的监测数据来自主信息采集单元，则将获得的监测数据与保存的阈值信息进行对比，若获得的监测数据未超出设定的阈值，则不发送任何信息至远程控制中心；

如果判断出接收到的监测数据来自备用信息采集单元，则将获得的监测数据与保存的阈值信息进行对比，若获得的监测数据未超出设定的阈值，则发送主信息采集单元损坏信息和监测点位置信息至远程控制中心，通知维修人员至该监测点进行主信息采集单元维修。

进一步地，所述监测点位置信息由GPS芯片获得。

本发明的有益效果：

本发明提出一种隧道施工自动监测系统，设置了主信息采集单元和备用信息采集单元，正常情况下，设定主信息采集单元处于工作状态，备用信息采集单元处于休眠状态，当本地信息采集单元中的第一微处理器芯片监测到主信息采集单元出现问题时，其发出控制信号唤醒备用信息采集单元；移动监测单元沿着隧道的横向延伸方向移动，分别与各组本地信息采集单元通信，获得由对应组本地信息采集单元的第一微处理器芯片发送的监测数据信息和监测点位置信息，并进行对比，根据对比结果发出报警和/或维修信息至远程控制中心，从而实现当监测系统中的某一部分出现问题时，整个系统依旧可以使用，从而避免漏测，监测精度极高，大大提高了工人的生命安全性。

附图说明

图1为本发明一种实施例的结构示意图；

图2为本发明一种实施例的原理示意图。

具体实施方式

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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。

实施例1

如图1-2所示，一种隧道施工自动监测系统，包括若干组本地信息采集单元1、移动监测单元2和远程控制中心3；

所述若干组本地信息采集单元1沿着隧道4的横向延伸方向顺次等间隔设置，各组本地信息采集单元1的结构均相同，包括主信息采集单元101、备用信息采集单元102、GPS芯片105、第一微处理器芯片103和第一无线传输模块104；

所述主信息采集单元101、备用信息采集单元102的数据传输端均与第一微处理器芯片103的数据传输端相连，用于将采用到的关于隧道4的监测数据发送至第一微处理器芯片103；在本发明实施例中，所述主信息采集单元101包括固定激光器1011和若干个光敏位移信号监测器1012；所述固定激光器1011设置在位于监测断面上的变形监测点处，所述若干个光敏位移信号监测器1012均设置在隧道内稳定土体的稳定接收区，优选地，所述光敏位移信号监测器1012在所述稳定接收区内呈均匀分布；所述备用信息采集单元102包括压力传感器1021（图中未示出）和位移计（图中未示出），二者均设置在位于监测断面上的变形监测点处；在本发明的其他实施例中，所述主信息采集单元101和备用信息采集单元102还可以是其他任意能够实现隧道位移监测的器件或者组件；

设定所述主信息采集单元101处于工作状态，所述备用信息采集单元102处于休眠状态，当主信息采集单元101无法采集数据信息时，由第一微处理器芯片103唤醒备用信息采集单元102，此过程为现有技术，在此不作过多赘述；所述第一无线传输模块104的输入端与第一微处理器；

所述移动监测单元2包括第二微处理器芯片201、第二无线传输模块202和第三无线传输模块203，所述第二微处理器芯片201的数据传输分别与第二无线传输模块202和第三无线传输模块203的数据传输端相连，所述第二无线传输模块202用于与各组本地信息采集单元1中的第一无线传输模块104之间建立无线连接，本发明中的移动监测单元2沿着待测隧道来回匀速运动；所述第三无线传输模块203用于与远程控制中心3之间建立无线连接。

所述第二微处理器芯片201接收第一微处理器芯片103发送的监测数据信息和监测点位置信息（所述监测点位置信息由GPS芯片105获得），由于主信息采集单元101与备用信息采集单元102的输出数据的类型不同，因此，在本发明中可以通过数据类型的判别来判定主信息采集单元101的工作状态，具体地：

所述第二微处理器芯片201首先判别监测数据类型，如果判断出接收到的监测数据来自主信息采集单元101，则将获得的监测数据与保存的阈值信息进行对比，若获得的监测数据超出设定的阈值，则同时发送监测点位置信息和报警信息至远程控制中心3；

如果判断出接收到的监测数据来自备用信息采集单元102，则将获得的监测数据与保存的阈值信息进行对比，若获得的监测数据超出设定的阈值，则同时发送主信息采集单元101损坏、监测点位置信息和报警信息至远程控制中心3。

如果判断出接收到的监测数据来自主信息采集单元101，则将获得的监测数据与保存的阈值信息进行对比，若获得的监测数据未超出设定的阈值，则不发送任何信息至远程控制中心3；

如果判断出接收到的监测数据来自备用信息采集单元102，则将获得的监测数据与保存的阈值信息进行对比，若获得的监测数据未超出设定的阈值，则发送主信息采集单元101损坏信息和监测点位置信息至远程控制中心3，通知维修人员至该监测点进行主信息采集单元101维修。

实施例2

本实施例与实施例1的不同之处在于：所述第二微处理器芯片201中设定的阈值包括第一阈值和第二阈值，且第一阈值小于第二阈值；如果监测数据小于第一阈值，则发出该监测点情况稳定信息至远程控制中心3；如果监测数据大于第一阈值，但是小于第二阈值，则发出轻度危险信号至远程监控中心；如果监测数据大于第二阈值，则发出重度危险信号至远程监控中心。

其余均与实施例1相同。

综上所述：

本发明提出一种隧道施工自动监测系统，设置了主信息采集单元和备用信息采集单元，正常情况下，设定主信息采集单元处于工作状态，备用信息采集单元处于休眠状态，当本地信息采集单元中的第一微处理器芯片监测到主信息采集单元出现问题时，其发出控制信号唤醒备用信息采集单元；移动监测单元沿着隧道的横向延伸方向移动，分别与各组本地信息采集单元通信，获得由对应组本地信息采集单元的第一微处理器芯片发送的监测数据信息和监测点位置信息，并进行对比，根据对比结果发出报警和/或维修信息至远程控制中心，从而实现当监测系统中的某一部分出现问题时，整个系统依旧可以使用，从而避免漏测，监测精度极高，大大提高了工人的生命安全性。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种隧道施工自动监测系统，其特征在于：包括若干组本地信息采集单元、移动监测单元和远程控制中心；

所述若干组本地信息采集单元沿着隧道的横向延伸方向顺次等间隔设置，各组本地信息采集单元的结构均相同，包括主信息采集单元、备用信息采集单元、第一微处理器芯片和第一无线传输模块；所述主信息采集单元、备用信息采集单元的数据传输端均与第一微处理器芯片的数据传输端相连，设定所述主信息采集单元处于工作状态，所述备用信息采集单元处于休眠状态，当主信息采集单元无法采集数据信息时，由第一微处理器芯片唤醒备用信息采集单元；所述第一无线传输模块的输入端与第一微处理器；

所述移动监测单元包括第二微处理器芯片、第二无线传输模块和第三无线传输模块，所述第二微处理器芯片的数据传输分别与第二无线传输模块和第三无线传输模块的数据传输端相连，所述第二无线传输模块用于与各组本地信息采集单元中的第一无线传输模块之间建立无线连接；所述第三无线传输模块用于与远程控制中心之间建立无线连接。

2.根据权利要求1所述的一种隧道施工自动监测系统，其特征在于：所述主信息采集单元包括固定激光器和若干个光敏位移信号监测器；所述固定激光器设置在位于监测断面上的变形监测点处，所述若干个光敏位移信号监测器均设置在隧道内稳定土体的稳定接收区。

3.根据权利要求2所述的一种隧道施工自动监测系统，其特征在于：所述光敏位移信号监测器在所述稳定接收区内呈均匀分布。

4.根据权利要求3所述的一种隧道施工自动监测系统，其特征在于：所述备用信息采集单元包括压力传感器和位移计，二者均设置在位于监测断面上的变形监测点处。

5.根据权利要求1或4所述的一种隧道施工自动监测系统，其特征在于：

所述第二微处理器芯片接收第一微处理器芯片发送的监测数据信息和监测点位置信息，首先判别监测数据类型，如果判断出接收到的监测数据来自主信息采集单元，则将获得的监测数据与保存的阈值信息进行对比，若获得的监测数据超出设定的阈值，则同时发送监测点位置信息和报警信息至远程控制中心；

如果判断出接收到的监测数据来自备用信息采集单元，则将获得的监测数据与保存的阈值信息进行对比，若获得的监测数据超出设定的阈值，则同时发送主信息采集单元损坏、监测点位置信息和报警信息至远程控制中心。

6.根据权利要求5所述的一种隧道施工自动监测系统，其特征在于，还包括：

如果判断出接收到的监测数据来自主信息采集单元，则将获得的监测数据与保存的阈值信息进行对比，若获得的监测数据未超出设定的阈值，则不发送任何信息至远程控制中心；

如果判断出接收到的监测数据来自备用信息采集单元，则将获得的监测数据与保存的阈值信息进行对比，若获得的监测数据未超出设定的阈值，则发送主信息采集单元损坏信息和监测点位置信息至远程控制中心，通知维修人员至该监测点进行主信息采集单元维修。

7.根据权利要求5所述的一种隧道施工自动监测系统，其特征在于：所述监测点位置信息由GPS芯片获得。