CN113153434A - 一种基于物联网的隧道塌方信息应急系统及塌方判定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于物联网的隧道塌方信息应急系统及塌方判定方法，涉及检测隧道塌方技术领域，该系统包括：WF‑IoT网关和多个无线重力传感驱动电源；这样的系统，打通了隧道内部物联网络与隧道外部网络的网络通道。当出现塌方时，重力传感器模块采集无线重力传感驱动电源的实时下坠状态数据，并WF‑IoT无线通信模块用于接收实时下坠状态数据并发送给外部平台生成报警信息，便于工作人员及时发现隧道塌方情况，及时启动事故救援应急预案。该方法包括：接收WF‑IoT无线通信模块发送的下坠状态数据；若下坠加速度值达到重力加速度值，则生成一个告警信息；若同一时段收到的告警信息的数量超过预设个数时，则判定为隧道塌方。这样的判断方法，简单有效，可以准确判断隧道塌方。

Description

一种基于物联网的隧道塌方信息应急系统及塌方判定方法

技术领域

本发明涉及检测隧道塌方技术领域，具体而言，涉及一种基于物联网的隧道塌方信息应急系统及塌方判定方法。

背景技术

随着我国基本建设规模的扩大,隧道工程已经成为铁路、公路和水利水电等大型项目中的重要工程。隧道工程的重要性越来越显著,隧道工程的数量和长度明显增加,规模不断扩大。然而,不良的工程地质和水文地质以及由此而引发的塌方是隧道施工过程中不可回避的技术难题。

塌方是隧道在自然力作用下，出现的塌陷下坠的自然现象。塌方是矿井隧道施工中最常出现的重大地质灾害，约占各类重大地质灾害的90％以上。因此，塌方是矿井隧道施工中出现的最多最大的地质灾害。现在的塌方等地质监测预报，主要是使用应用了地震波预报技术(TSP)的地质预报技术TGP类仪器测量前面的地质类型，然后由分析人员根据地质类型来分析塌方。这种方法存在的缺陷是，需要分析人员具有相当丰富的经验和技术，因为同一监测数据、因分析人员不同，其预测结果也大不相同、其可靠性也会因人而异。

发明内容

为了克服上述问题或者至少部分地解决上述问题，本发明实施例提供一种基于物联网的隧道塌方信息应急系统。

本发明的实施例是这样实现的：

第一方面，本发明提供一种基于物联网的隧道塌方信息应急系统，包括：WF-IoT网关和多个无线重力传感驱动电源；

上述WF-IoT网关安装于隧道口；

多个上述无线重力传感驱动电源沿着隧道的长度方向等距安装于隧道内，任一上述无线重力传感驱动电源包括：电源模块、重力传感器模块和WF-IoT无线通信模块，重力传感器模块和WF-IoT无线通信模块一一对应设置，上述电源模块用于给重力传感器模块和WF-IoT无线通信模块供电，上述重力传感器模块用于采集上述无线重力传感驱动电源的实时下坠状态数据，并将实时下坠状态数据传输至对应的WF-IoT无线通信模块，WF-IoT无线通信模块用于接收实时下坠状态数据，并通过WF-IoT网关将实时下坠状态数据发送给外部平台。

这样的系统，打通了隧道内部物联网络与隧道外部网络的网络通道，将隧道内的塌方信息及时发送到隧道外部的平台。无线重力传感驱动电源可以连接隧道内的用电设备，如连接照明灯具，无线重力传感驱动电源与隧道内照明灯具一一对应连接。当出现塌方时，上述无线重力传感驱动电源出现坠落的情况，重力传感器模块采集上述无线重力传感驱动电源的实时下坠状态数据，并将实时下坠状态数据传输至对应的WF-IoT无线通信模块，WF-IoT无线通信模块用于接收实时下坠状态数据，并通过WF-IoT网关将实时下坠状态数据发送给外部平台，外部平台生成报警信息，便于工作人员及时发现隧道塌方情况，及时启动事故救援应急预案。上述外部平台可以是移动终端，如电脑，手机、平板等。

基于第一方面，在本发明的一些实施例中，上述电源模块包括市电供电电路和备用蓄电池供电电路，上述市电供电电路用于在市电正常时给重力传感器模块及WF-IoT无线通信模块供电，上述备用蓄电池供电电路用于在市电供电电路无法供电时给重力传感器模块及WF-IoT无线通信模块供电。

基于第一方面，在本发明的一些实施例中，上述重力传感器模块包括：

加速度测量电路，用于采集上述无线重力传感驱动电源的持续下坠信号；

信号处理电路，用于处理下坠信号并将下坠信号发送至上述WF-IoT无线通信模块。

基于第一方面，在本发明的一些实施例中，上述WF-IoT无线通信模块包括节点电路和无线通信电路，上述节点电路和无线通信电路分别与上述信号处理电路连接用于将处理后的下坠信号经上述WF-IoT网关发送给外部平台。

基于第一方面，在本发明的一些实施例中，上述加速度测量电路包括SCL3300-D01芯片，上述SCL3300-D01芯片的A_EXTC引脚经电容C6后接地，VDD引脚经电容C8后接地，D_EXTC电路经电容C7后接地，DVIO引脚经电容C9后接地，CSB引脚、MISO引脚、SCK引脚、MOSI引脚分别接入上述处理电路；上述信号处理电路包括STM32L431CBT6芯片，上述STM32L431CBT6芯片的VBAT引脚经电容C10后接地，OSC32_IN引脚与OSC32_OUT接接晶振Y1，OSC_IN引脚与OSC_OUT引脚接晶振Y2，SCK引脚、MISO引脚、MOSI引脚、CSB引脚对应连接上述SCL3300-D01芯片的SCK引脚、MISO引脚、MOSI引脚、CSB引脚；MCU_DE/RE引脚、MCU_RXD引脚、MCU_TXD引脚分别接入收发电路。

基于第一方面，在本发明的一些实施例中，上述WF-IoT无线通信模块包括节点电路和无线通信电路，上述节点电路和无线通信电路分别与上述信号处理电路连接用于将处理后的下坠信号经上述WF-IoT网关发送给外部平台；上述节点电路包括，接插件P1的3号引脚、5号引脚分别与上述STM32L431CBT6芯片的第一串口插接、第二串口插接；上述无线通信电路包括GM3085E芯片，上述GM3085E芯片的MCU_DE/RE引脚、MCU_RXD引脚、MCU_TXD引脚对应连接上述STM32L431CBT6芯片的MCU_DE/RE引脚、MCU_RXD引脚、MCU_TXD引脚。

基于第一方面，在本发明的一些实施例中，上述电源模块包括市电供电电路和备用蓄电池供电电路，上述市电供电电路用于在市电正常时给重力传感器模块及WF-IoT无线通信模块供电，上述备用蓄电池供电电路用于在市电供电电路无法供电时给重力传感器模块及WF-IoT无线通信模块供电；上述市电供电电路包括HT7333-2芯片，HT7333-2芯片经Vin引脚接收0.1A电流电路和24V电压，经Vout引脚输出3.3V电压分别接入SCL3300-D01芯片、STM32L431CBT6芯片和GM3085E芯片；上述备用蓄电池供电电路包括AM21-5W05V芯片，上述AM21-5W05V芯片的Vout引脚接入二极管D6的正极，上述二极管D6的正极接入P沟道MOS管Q1的栅极，P沟道MOS管Q1的源极作为上述备用蓄电池供电电路的输出端，上述二极管D6的负极以及P沟道MOS管Q1的漏级接电源端。

第二方面，本发明提供一种基于物联网的隧道塌方判定方法，应用于上述的系统，包括以下步骤：

接收WF-IoT无线通信模块发送的下坠状态数据，上述下坠状态数据至少包括该WF-IoT无线通信模块对应的无线重力传感驱动电源的下坠加速度值；

若下坠加速度值达到重力加速度值，则生成一个告警信息；

若同一时段收到的告警信息的数量超过预设个数时，则判定为隧道塌方。

这样的判断方法，简单有效，可以准确判断隧道塌方。具体的，当出现塌方时，平台接收WF-IoT无线通信模块发送的下坠状态数据，对下坠状态数据进行判断，当下坠加速度值达到重力加速度值，说明发生了自然下坠，考虑到有可能人为误碰到无线重力传感驱动电源让其下坠，当同一时段平台收到的告警信息的数量超过预设个数时，则判定为隧道塌方。便于工作人员及时发现隧道塌方情况，及时启动事故救援应急预案。同一时段和告警信息的数量可以根据实际情况而定，比如在同一分钟内收到10个告警信息，则说明隧道内在一分钟之内有10个无线重力传感驱动电源出现自然下坠，判定为隧道塌方。

基于第二方面，在本发明的一些实施例中，上述若同一时段收到的告警信息的数量超过预设个数时，则判定为隧道塌方的步骤中还包括：

若同一时段收到多个相邻WF-IoT无线通信模块的告警信息的数量超过预设个数时，则判定为隧道塌方。

基于第二方面，在本发明的一些实施例中，还包括以下步骤：

计算隧道塌方长度L；

L＝(n-1)*l；

其中，n为收到的告警信息的数量，l为相邻两个无线重力传感驱动电源之间的距离，任意相邻两个无线重力传感驱动电源之间等距。

本发明实施例至少具有如下优点或有益效果：

第一方面，本发明提供一种基于物联网的隧道塌方信息应急系统，包括：WF-IoT网关和多个无线重力传感驱动电源；上述WF-IoT网关安装于隧道口；多个上述无线重力传感驱动电源沿着隧道的长度方向等距安装于隧道内，任一上述无线重力传感驱动电源包括：电源模块、重力传感器模块和WF-IoT无线通信模块，重力传感器模块和WF-IoT无线通信模块一一对应设置，上述电源模块用于给重力传感器模块和WF-IoT无线通信模块供电，上述重力传感器模块用于采集上述无线重力传感驱动电源的实时下坠状态数据，并将实时下坠状态数据传输至对应的WF-IoT无线通信模块，WF-IoT无线通信模块用于接收实时下坠状态数据，并通过WF-IoT网关将实时下坠状态数据发送给外部平台。

这样的系统，打通了隧道内部物联网络与隧道外部网络的网络通道，将隧道内的塌方信息及时发送到隧道外部的平台。无线重力传感驱动电源可以连接隧道内的用电设备，如连接照明灯具，无线重力传感驱动电源与隧道内照明灯具一一对应连接。当出现塌方时，上述无线重力传感驱动电源出现坠落的情况，重力传感器模块采集上述无线重力传感驱动电源的实时下坠状态数据，并将实时下坠状态数据传输至对应的WF-IoT无线通信模块，WF-IoT无线通信模块用于接收实时下坠状态数据，并通过WF-IoT网关将实时下坠状态数据发送给外部平台，外部平台生成报警信息，便于工作人员及时发现隧道塌方情况，及时启动事故救援应急预案。上述外部平台可以是移动终端，如电脑，手机、平板等。

第二方面，本发明提供一种基于物联网的隧道塌方判定方法，应用于上述的系统，包括以下步骤：接收WF-IoT无线通信模块发送的下坠状态数据，上述下坠状态数据至少包括该WF-IoT无线通信模块对应的无线重力传感驱动电源的下坠加速度值；若下坠加速度值达到重力加速度值，则生成一个告警信息；若同一时段收到的告警信息的数量超过预设个数时，则判定为隧道塌方。

这样的判断方法，简单有效，可以准确判断隧道塌方。具体的，当出现塌方时，平台接收WF-IoT无线通信模块发送的下坠状态数据，对下坠状态数据进行判断，当下坠加速度值达到重力加速度值，说明发生了自然下坠，考虑到有可能人为误碰到无线重力传感驱动电源让其下坠，当同一时段平台收到的告警信息的数量超过预设个数时，则判定为隧道塌方。便于工作人员及时发现隧道塌方情况，及时启动事故救援应急预案。同一时段和告警信息的数量可以根据实际情况而定，比如在同一分钟内收到10个告警信息，则说明隧道内在一分钟之内有10个无线重力传感驱动电源出现自然下坠，判定为隧道塌方。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明一种基于物联网的隧道塌方信息应急系统一实施例的结构示意图；

图2为本发明一种基于物联网的隧道塌方信息应急系统一实施例的结构示意图；

图3为本发明一种基于物联网的隧道塌方信息应急系统一实施例的结构示意图；

图4为本发明一种基于物联网的隧道塌方信息应急系统一实施例的结构示意图；

图5为本发明一种基于物联网的隧道塌方信息应急系统一实施例中加速度测量电路的结构示意图；

图6为本发明一种基于物联网的隧道塌方信息应急系统一实施例中信号处理电路的结构示意图；

图7为本发明一种基于物联网的隧道塌方信息应急系统一实施例中节点电路的结构示意图。

图8为本发明一种基于物联网的隧道塌方信息应急系统一实施例中无线通信电路的结构示意图。

图9为本发明一种基于物联网的隧道塌方信息应急系统一实施例中电源模块的结构示意图；

图10为本发明一种基于物联网的隧道塌方判定方法一实施例的流程图。

图标：1、WF-IoT网关；2、无线重力传感驱动电源；21、电源模块；211、市电供电电路；212、备用蓄电池供电电路；22、重力传感器模块；221、加速度测量电路；222、信号处理电路；23、WF-IoT无线通信模块；231、节点电路；232、无线通信电路；3、隧道；4、用电设备；5、外部平台。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，若出现术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明实施例的描述中，“多个”代表至少2个。

在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

请参照图1、图2和图3，第一方面，本发明提供一种基于物联网的隧道3塌方信息应急系统，包括：WF-IoT网关1和多个无线重力传感驱动电源2；

上述WF-IoT网关1安装于隧道3口；

多个上述无线重力传感驱动电源2沿着隧道3的长度方向等距安装于隧道3内，任一上述无线重力传感驱动电源2包括：电源模块21、重力传感器模块22和WF-IoT无线通信模块23，重力传感器模块22和WF-IoT无线通信模块23一一对应设置，上述电源模块21用于给重力传感器模块22和WF-IoT无线通信模块23供电，上述重力传感器模块22用于采集上述无线重力传感驱动电源2的实时下坠状态数据，并将实时下坠状态数据传输至对应的WF-IoT无线通信模块23，WF-IoT无线通信模块23用于接收实时下坠状态数据，并通过WF-IoT网关1将实时下坠状态数据发送给外部平台5。

这样的系统，打通了隧道3内部物联网络与隧道3外部网络的网络通道，将隧道3内的塌方信息及时发送到隧道3外部的平台。无线重力传感驱动电源2可以连接隧道3内的用电设备4，如连接照明灯具，无线重力传感驱动电源2与隧道3内照明灯具一一对应连接。当出现塌方时，上述无线重力传感驱动电源2出现坠落的情况，重力传感器模块22采集上述无线重力传感驱动电源2的实时下坠状态数据，并将实时下坠状态数据传输至对应的WF-IoT无线通信模块23，WF-IoT无线通信模块23用于接收实时下坠状态数据，并通过WF-IoT网关1将实时下坠状态数据发送给外部平台5，外部平台5生成报警信息，便于工作人员及时发现隧道3塌方情况，及时启动事故救援应急预案。上述外部平台5可以是移动终端，如电脑，手机、平板等。

请参照图4，基于第一方面，在本发明的一些实施例中，上述电源模块21包括市电供电电路211和备用蓄电池供电电路212，上述市电供电电路211用于在市电正常时给重力传感器模块22及WF-IoT无线通信模块23供电，上述备用蓄电池供电电路212用于在市电供电电路211无法供电时给重力传感器模块22及WF-IoT无线通信模块23供电。

正常工作时，由市电供电电路211为上述重力传感器模块22及上述WF-IoT无线通信模块23供电，当出现塌方时，当市电供电电路211无法为重力传感器模块22及上述WF-IoT无线通信模块23供电时，此时，由蓄电池电路为重力传感器模块22及上述WF-IoT无线通信模块23进行供电，保障重力传感器模块22及WF-IoT无线通信模块23在塌方时也能正常工作。

基于第一方面，在本发明的一些实施例中，上述重力传感器模块22包括：

加速度测量电路221，用于采集上述无线重力传感驱动电源2的持续下坠信号；塌方时上述无线重力传感驱动电源2发送下坠，此时加速度测量电路221检测到上述无线重力传感驱动电源2的持续下坠信号；

信号处理电路222，用于处理下坠信号并将下坠信号发送至上述WF-IoT无线通信模块23。

基于第一方面，在本发明的一些实施例中，上述WF-IoT无线通信模块23包括节点电路231和无线通信电路232，上述节点电路231和无线通信电路232分别与上述信号处理电路222连接用于将处理后的下坠信号经上述WF-IoT网关1发送给外部平台5。

上述WF-IoT无线通信模块23与上述WF-IoT网关1通过无线自组网络与外部平台5无线通信，将处理后的下坠信号发生给外部平台5生成报警信息，便于工作人员及时发现隧道3塌方情况，及时启动事故救援应急预案。

示例性的，请参照图5，上述加速度测量电路221包括SCL3300-D01芯片，上述SCL3300-D01芯片的A_EXTC引脚经电容C6后接地，VDD引脚经电容C8后接地，D_EXTC电路经电容C7后接地，DVIO引脚经电容C9后接地，CSB引脚、MISO引脚、SCK引脚、MOSI引脚分别接入上述处理电路；请参照图6，上述信号处理电路222包括STM32L431CBT6芯片，上述STM32L431CBT6芯片的VBAT引脚经电容C10后接地，OSC32_IN引脚与OSC32_OUT接接晶振Y1，OSC_IN引脚与OSC_OUT引脚接晶振Y2，SCK引脚、MISO引脚、MOSI引脚、CSB引脚对应连接上述SCL3300-D01芯片的SCK引脚、MISO引脚、MOSI引脚、CSB引脚；MCU_DE/RE引脚、MCU_RXD引脚、MCU_TXD引脚分别接入收发电路。

示例性的，在本发明的一些实施例中，上述WF-IoT无线通信模块23包括节点电路231和无线通信电路232，上述节点电路231和无线通信电路232分别与上述信号处理电路222连接用于将处理后的下坠信号经上述WF-IoT网关1发送给外部平台5；请参照图7，上述节点电路231包括，接插件P1的3号引脚、5号引脚分别与上述STM32L431CBT6芯片的第一串口插接、第二串口插接；请参照图8，上述无线通信电路232包括GM3085E芯片，上述GM3085E芯片的MCU_DE/RE引脚、MCU_RXD引脚、MCU_TXD引脚对应连接上述STM32L431CBT6芯片的MCU_DE/RE引脚、MCU_RXD引脚、MCU_TXD引脚。

示例性的，在本发明的一些实施例中，上述电源模块21包括市电供电电路211和备用蓄电池供电电路212，上述市电供电电路211用于在市电正常时给重力传感器模块22及WF-IoT无线通信模块23供电，上述备用蓄电池供电电路212用于在市电供电电路211无法供电时给重力传感器模块22及WF-IoT无线通信模块23供电；请参照图9，上述市电供电电路211包括HT7333-2芯片，HT7333-2芯片经Vin引脚接收0.1A电流电路和24V电压，经Vout引脚输出3.3V电压分别接入SCL3300-D01芯片、STM32L431CBT6芯片和GM3085E芯片；上述备用蓄电池供电电路212包括AM21-5W05V芯片，上述AM21-5W05V芯片的Vout引脚接入二极管D6的正极，上述二极管D6的正极接入P沟道MOS管Q1的栅极，P沟道MOS管Q1的源极作为上述备用蓄电池供电电路的输出端，上述二极管D6的负极以及P沟道MOS管Q1的漏级接电源端。

请参考图10，第二方面，本发明提供一种基于物联网的隧道3塌方判定方法，应用于上述的系统，包括以下步骤：

S101：接收WF-IoT无线通信模块23发送的下坠状态数据，上述下坠状态数据至少包括该WF-IoT无线通信模块23对应的无线重力传感驱动电源2的下坠加速度值；

S102：若下坠加速度值达到重力加速度值，则生成一个告警信息；

S103：若同一时段收到的告警信息的数量超过预设个数时，则判定为隧道3塌方。

这样的判断方法，简单有效，可以准确判断隧道3塌方。具体的，当出现塌方时，平台接收WF-IoT无线通信模块23发送的下坠状态数据，对下坠状态数据进行判断，当下坠加速度值达到重力加速度值，说明发生了自然下坠，考虑到有可能人为误碰到无线重力传感驱动电源2让其下坠，当同一时段平台收到的告警信息的数量超过预设个数时，则判定为隧道3塌方。便于工作人员及时发现隧道3塌方情况，及时启动事故救援应急预案。同一时段和告警信息的数量可以根据实际情况而定，比如在同一分钟内收到10个告警信息，则说明隧道3内在一分钟之内有10个无线重力传感驱动电源2出现自然下坠，判定为隧道3塌方。

基于第二方面，在本发明的一些实施例中，上述若同一时段收到的告警信息的数量超过预设个数时，则判定为隧道3塌方的步骤中还包括：

若同一时段收到多个相邻WF-IoT无线通信模块23的告警信息的数量超过预设个数时，则判定为隧道3塌方。

同一时段和告警信息的数量可以根据实际情况而定，比如在同一分钟内收到5个相邻WF-IoT无线通信模块23的告警信息，则说明隧道3内在一分钟之内有10个相邻无线重力传感驱动电源2出现自然下坠，基本排除人为操作，判定为隧道3塌方。便于工作人员及时发现隧道3塌方情况，及时启动事故救援应急预案。

基于第二方面，在本发明的一些实施例中，还包括以下步骤：

S104：计算隧道3塌方长度L；

L＝(n-1)*l；

其中，n为收到的告警信息的数量，l为相邻两个无线重力传感驱动电源2之间的距离，任意相邻两个无线重力传感驱动电源2之间等距。

计算隧道3塌方长度后，便于工作人根据塌方的长度启动事故救援应急预案，增加工作效率。

综上，第一方面，本发明提供一种基于物联网的隧道3塌方信息应急系统，包括：WF-IoT网关1和多个无线重力传感驱动电源2；上述WF-IoT网关1安装于隧道3口；多个上述无线重力传感驱动电源2沿着隧道3的长度方向等距安装于隧道3内，任一上述无线重力传感驱动电源2包括：电源模块21、重力传感器模块22和WF-IoT无线通信模块23，重力传感器模块22和WF-IoT无线通信模块23一一对应设置，上述电源模块21用于给重力传感器模块22和WF-IoT无线通信模块23供电，上述重力传感器模块22用于采集上述无线重力传感驱动电源2的实时下坠状态数据，并将实时下坠状态数据传输至对应的WF-IoT无线通信模块23，WF-IoT无线通信模块23用于接收实时下坠状态数据，并通过WF-IoT网关1将实时下坠状态数据发送给外部平台5。

这样的系统，打通了隧道3内部物联网络与隧道3外部网络的网络通道，将隧道3内的塌方信息及时发送到隧道3外部的平台。无线重力传感驱动电源2可以连接隧道3内的用电设备4，如连接照明灯具，无线重力传感驱动电源2与隧道3内照明灯具一一对应连接。当出现塌方时，上述无线重力传感驱动电源2出现坠落的情况，重力传感器模块22采集上述无线重力传感驱动电源2的实时下坠状态数据，并将实时下坠状态数据传输至对应的WF-IoT无线通信模块23，WF-IoT无线通信模块23用于接收实时下坠状态数据，并通过WF-IoT网关1将实时下坠状态数据发送给外部平台5，外部平台5生成报警信息，便于工作人员及时发现隧道3塌方情况，及时启动事故救援应急预案。上述外部平台5可以是移动终端，如电脑，手机、平板等。

第二方面，本发明提供一种基于物联网的隧道3塌方判定方法，应用于上述的系统，包括以下步骤：接收WF-IoT无线通信模块23发送的下坠状态数据，上述下坠状态数据至少包括该WF-IoT无线通信模块23对应的无线重力传感驱动电源2的下坠加速度值；若下坠加速度值达到重力加速度值，则生成一个告警信息；若同一时段收到的告警信息的数量超过预设个数时，则判定为隧道3塌方。

这样的判断方法，简单有效，可以准确判断隧道3塌方。具体的，当出现塌方时，平台接收WF-IoT无线通信模块23发送的下坠状态数据，对下坠状态数据进行判断，当下坠加速度值达到重力加速度值，说明发生了自然下坠，考虑到有可能人为误碰到无线重力传感驱动电源2让其下坠，当同一时段平台收到的告警信息的数量超过预设个数时，则判定为隧道3塌方。便于工作人员及时发现隧道3塌方情况，及时启动事故救援应急预案。同一时段和告警信息的数量可以根据实际情况而定，比如在同一分钟内收到10个告警信息，则说明隧道3内在一分钟之内有10个无线重力传感驱动电源2出现自然下坠，判定为隧道3塌方。

以上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。

对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种基于物联网的隧道塌方信息应急系统，其特征在于，包括：WF-IoT网关和多个无线重力传感驱动电源；

所述WF-IoT网关安装于隧道口；

多个所述无线重力传感驱动电源沿着隧道的长度方向等距安装于隧道内，任一所述无线重力传感驱动电源包括：电源模块、重力传感器模块和WF-IoT无线通信模块，重力传感器模块和WF-IoT无线通信模块一一对应设置，所述电源模块用于给重力传感器模块和WF-IoT无线通信模块供电，所述重力传感器模块用于采集所述无线重力传感驱动电源的实时下坠状态数据，并将实时下坠状态数据传输至对应的WF-IoT无线通信模块，WF-IoT无线通信模块用于接收实时下坠状态数据，并通过WF-IoT网关将实时下坠状态数据发送给外部平台。

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的隧道塌方信息应急系统，其特征在于，所述电源模块包括市电供电电路和备用蓄电池供电电路，所述市电供电电路用于在市电正常时给重力传感器模块及WF-IoT无线通信模块供电，所述备用蓄电池供电电路用于在市电供电电路无法供电时给重力传感器模块及WF-IoT无线通信模块供电。

3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的隧道塌方信息应急系统，其特征在于，所述重力传感器模块包括：

加速度测量电路，用于采集所述无线重力传感驱动电源的持续下坠信号；

信号处理电路，用于处理下坠信号并将下坠信号发送至所述WF-IoT无线通信模块。

4.根据权利要求3所述的一种基于物联网的隧道塌方信息应急系统，其特征在于，所述WF-IoT无线通信模块包括节点电路和无线通信电路，所述节点电路和无线通信电路分别与所述信号处理电路连接用于将处理后的下坠信号经所述WF-IoT网关发送给外部平台。

5.根据权利要求3所述的一种基于物联网的隧道塌方信息应急系统，其特征在于，所述加速度测量电路包括SCL3300-D01芯片，所述SCL3300-D01芯片的A_EXTC引脚经电容C6后接地，VDD引脚经电容C8后接地，D_EXTC电路经电容C7后接地，DVIO引脚经电容C9后接地，CSB引脚、MISO引脚、SCK引脚、MOSI引脚分别接入所述处理电路；所述信号处理电路包括STM32L431CBT6芯片，所述STM32L431CBT6芯片的VBAT引脚经电容C10后接地，OSC32_IN引脚与OSC32_OUT接接晶振Y1，OSC_IN引脚与OSC_OUT引脚接晶振Y2，SCK引脚、MISO引脚、MOSI引脚、CSB引脚对应连接所述SCL3300-D01芯片的SCK引脚、MISO引脚、MOSI引脚、CSB引脚；MCU_DE/RE引脚、MCU_RXD引脚、MCU_TXD引脚分别接入收发电路。

6.根据权利要求5所述的一种基于物联网的隧道塌方信息应急系统，其特征在于，所述WF-IoT无线通信模块包括节点电路和无线通信电路，所述节点电路和无线通信电路分别与所述信号处理电路连接用于将处理后的下坠信号经所述WF-IoT网关发送给外部平台；所述节点电路包括，接插件P1的3号引脚、5号引脚分别与所述STM32L431CBT6芯片的第一串口插接、第二串口插接；所述无线通信电路包括GM3085E芯片，所述GM3085E芯片的MCU_DE/RE引脚、MCU_RXD引脚、MCU_TXD引脚对应连接所述STM32L431CBT6芯片的MCU_DE/RE引脚、MCU_RXD引脚、MCU_TXD引脚。

7.根据权利要求6所述的一种基于物联网的隧道塌方信息应急系统，其特征在于，所述电源模块包括市电供电电路和备用蓄电池供电电路，所述市电供电电路用于在市电正常时给重力传感器模块及WF-IoT无线通信模块供电，所述备用蓄电池供电电路用于在市电供电电路无法供电时给重力传感器模块及WF-IoT无线通信模块供电；所述市电供电电路包括HT7333-2芯片，HT7333-2芯片经Vin引脚接收0.1A电流电路和24V电压，经Vout引脚输出3.3V电压分别接入SCL3300-D01芯片、STM32L431CBT6芯片和GM3085E芯片；所述备用蓄电池供电电路包括AM21-5W05V芯片，所述AM21-5W05V芯片的Vout引脚接入二极管D6的正极，所述二极管D6的正极接入P沟道MOS管Q1的栅极，P沟道MOS管Q1的源极作为所述备用蓄电池供电电路的输出端，所述二极管D6的负极以及P沟道MOS管Q1的漏级接电源端。

8.一种基于物联网的隧道塌方判定方法，应用于权利要求1-7任一项所述的系统，其特征在于，包括以下步骤：

接收WF-IoT无线通信模块发送的下坠状态数据，所述下坠状态数据至少包括该WF-IoT无线通信模块对应的无线重力传感驱动电源的下坠加速度值；

若下坠加速度值达到重力加速度值，则生成一个告警信息；

若同一时段收到的告警信息的数量超过预设个数时，则判定为隧道塌方。

9.根据权利要求8所述的一种基于物联网的隧道塌方判定方法，其特征在于，所述若同一时段收到的告警信息的数量超过预设个数时，则判定为隧道塌方的步骤中还包括：

若同一时段收到多个相邻WF-IoT无线通信模块的告警信息的数量超过预设个数时，则判定为隧道塌方。

10.根据权利要求8所述的一种基于物联网的隧道塌方判定方法，其特征在于，还包括以下步骤：

计算隧道塌方长度L；

L＝(n-1)*l；

其中，n为收到的告警信息的数量，l为相邻两个无线重力传感驱动电源之间的距离，任意相邻两个无线重力传感驱动电源之间等距。

Images