CN115375202A - 一种铁路隧道工程安全检测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铁路隧道工程安全检测方法及系统，涉及隧道安全技术领域，包括监测中心、交通监测模块、任务发布模块和任务分配模块；任务发布模块用于结合对应隧道区域的交通热度系数和气象偏离系数，计算得到对应隧道区域的检测系数，根据检测系数确定对应隧道的检测频率为Hi，并根据检测频率Hi发布对应隧道的隧道检测任务至监测中心；能够智能识别出检测系数高的隧道进行重点监测，合理安排人力资源，提高监测效率；任务分配模块用于获取隧道检测任务并分配检配值最大的初选人员作为选中人员，进一步提高监测效率；选中人员将采集的隧道结构参数上传至监测中心，供管理员基进行分析处理，进而精准的了解隧道健康状况。

Description

一种铁路隧道工程安全检测方法及系统

技术领域

本发明涉及隧道安全技术领域，具体是一种铁路隧道工程安全检测方法及系统。

背景技术

随着社会进步和经济发展，隧道建设日新月异；越来越多的隧道工程如铁路隧道，公路隧道，海底隧道等投入运行，极大地改善了城市及周边区域的交通状况；隧道通车量大，运营条件复杂，影响因素众多，在结构方面，隧道变形、沉降、开裂、渗漏水等问题日益突出；

目前铁路隧道安全主要依靠铁路管理单位的日常巡查、定期检查进行维护；检测人员利用数据采集设备实现隧道结构参数采集，通过4G/5G等通信方式将检测数据上传监测中心，对数据进行分析处理；但是现有的隧道工程安全检测系统无法智能识别检测系数高的隧道工程进行重点巡查，从而合理安排巡查资源，提高隧道工程安全性；以及存在不能根据检配值合理分配对应的检测员进行巡查，导致检测效率较低的问题；针对以上存在的问题，本发明提出了一种铁路隧道工程安全检测方法及系统。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一；为此，本发明提出一种铁路隧道工程安全检测方法及系统。

为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例提出一种铁路隧道工程安全检测系统，包括气象监测模块、监测中心、交通监测模块、任务发布模块、任务分配模块以及数据库；

所述气象监测模块用于对各个隧道区域内的实时微气象数据进行监测并进行气象偏离系数PL分析，得到气象偏离系数序列；

所述交通监测模块用于对各个隧道区域内的交通流量信息进行监测，并进行交通热度系数CS分析，得到交通热度系数序列；

任务发布模块用于根据检测系数GK确定对应隧道的检测频率为Hi；并根据检测频率Hi发布对应隧道的隧道检测任务至监测中心；具体为：

获取对应隧道区域离当前时刻最近的交通热度系数和气象偏离系数，并依次标记为PLt和CSt；利用公式

计算得到对应隧道区域的检测系数GK，其中w1、w2为系数因子；

所述任务分配模块与监测中心相连接，用于获取隧道检测任务并分配检配值JP最大的初选人员作为选中人员；选中人员接收到隧道检测任务后到达对应隧道区域，利用检测仪实现隧道结构参数采集，并将采集的隧道结构参数通过数据上传模块上传至监测中心，供管理员分析处理；然后管理员通过电脑终端输入管理评分值至监测中心。

进一步地，所述气象监测模块的具体分析步骤为：

通过气象平台采集各个隧道区域内的实时微气象数据，根据实时微气象数据对隧道的气象值QWi进行评估；所述实时微气象数据包括风速、风向、温度、湿度、气压以及雨量预测数据；

在预设时间段内，建立气象值QWi随时间变化的曲线图；若QWi大于气象阈值，则在对应的曲线图中截取对应的曲线段并进行标注，记为偏离曲线段；统计偏离曲线段的数量为P1；将偏离曲线段上对应QWi与气象阈值的差值对时间进行积分并进行求和得到偏离参考能量E1；

利用公式PL=P1×b1+E1×b2计算得到对应隧道区域的气象偏离系数PL，其中b1、b2均为系数因子；所述气象监测模块用于将各隧道区域的气象偏离系数PL进行统合得到气象偏离系数序列，并将气象偏离系数序列打上时间戳存储至云平台。

进一步地，所述交通监测模块的具体分析步骤为：

在预设时间段内，获取各个隧道区域内每天的交通流量信息，所述交通流量信息包括车流量以及车辆类型；

将对应的隧道区域每天的车流量标记为L1；将大型车的数量标记为La，将中型车的数量标记为Lc，将小型车的数量标记为Ld；利用公式LH=L1×(La×3+Lc×2+Ld)×b3计算得到交通值LH，其中b3为系数因子；

统计LH大于交通阈值的次数占比为Zb1；当LH大于交通阈值时，获取LH与交通阈值的差值并求和得到交通超值ZT；利用公式CS=Zb1×g1+ZT×g2计算得到交通热度系数CS，其中g1、g2为系数因子；

所述交通监测模块用于将各隧道区域的交通热度系数CS进行统合得到交通热度系数序列，并将交通热度系数序列打上时间戳存储至云平台。

进一步地，数据库内存储有检测系数范围与检测频率的映射关系表。

进一步地，所述隧道检测任务包括隧道编号，每个铁路隧道均有唯一编号。

进一步地，所述任务分配模块的具体分配过程为：

获取目前处于空闲状态的检测员为初选人员；获取隧道检测任务中的隧道编号，将对应隧道位置与初选人员位置的距离差标记为检测距离GL；

采集初选人员在预设时间内的隧道检测记录，所述隧道检测记录包括检测时长和管理评分值；根据隧道检测记录对执优值ZY进行评估；

将初选人员最近一次检测结束时刻与系统当前时刻进行时间差计算得到缓冲时长HT；利用公式JP=(C1×ZY×g5)/(|HT-U|×g6+GL×g7)计算得到对应初选人员的检配值JP，其中g5、g6、g7为系数因子，U为预设值。

进一步地，其中执优值ZY的具体评估过程为：

统计初选人员的隧道检测次数为C1；将每个隧道检测记录中的检测时长标记为GTi，将管理评分值标记为PFi；利用公式

计算得到初选人员的执行值JKi，其中ƒ1、ƒ2为系数因子；

统计JKi大于执行阈值的次数占比为Zb2；当JKi大于执行阈值时，获取JKi与执行阈值的差值并求和得到执行超值ZR，利用公式ZY=Zb2×g3+ZR×g4计算得到执优值ZY，其中g3、g4为系数因子。

进一步地，一种铁路隧道工程安全检测方法，包括如下步骤：

S1：通过气象监测模块对各个隧道区域内的实时微气象数据进行监测并进行气象偏离系数分析，得到气象偏离系数序列；

S2：通过交通监测模块对各个隧道区域内的交通流量信息进行监测并进行交通热度系数分析，得到交通热度系数序列；

S3：管理员通过任务发布模块发布隧道检测任务至监测中心；具体表现为：根据检测系数GK确定对应隧道的检测频率为Hi；根据检测频率Hi发布对应隧道的隧道检测任务至监测中心；

S4：通过任务分配模块获取隧道检测任务并分配检配值JP最大的检测员作为选中人员进行检测；

S5：检测员接收到隧道检测任务后，到达对应隧道区域，利用检测仪实现隧道结构参数采集，并将采集的隧道结构参数通过数据上传模块上传至监测中心，然后管理员通过电脑终端输入管理评分值至监测中心。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明中任务发布模块用于结合对应隧道区域的交通热度系数和气象偏离系数，计算得到对应隧道区域的检测系数GK，根据检测系数GK确定对应隧道的检测频率为Hi；并根据检测频率Hi发布对应隧道的隧道检测任务至监测中心，实现监测自动化；同时能够智能识别出检测系数GK高的隧道进行重点监测，合理安排人力资源，提高监测效率，进而精准的了解隧道健康状况，降低了隧道事故的发生率；

2、本发明中任务分配模块用于获取隧道检测任务并分配对应检测员进行检测；获取目前处于空闲状态的检测员为初选人员；根据初选人员的隧道检测记录进行执优值评估，结合检测距离、隧道检测次数以及缓冲时长HT计算得到对应初选人员的检配值JP；选取检配值JP最大的初选人员作为选中人员，提高检测效率；检测员将采集的隧道结构参数通过数据上传模块上传至监测中心，供管理员进行分析处理，进而精准的了解隧道健康状况。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。

图1为本发明一种铁路隧道工程安全检测系统的系统框图。

图2为本发明一种铁路隧道工程安全检测方法的原理框图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图2所示，一种铁路隧道工程安全检测系统，包括气象监测模块、云平台、监测中心、交通监测模块、任务发布模块、任务分配模块、数据上传模块以及数据库；

气象监测模块用于对各个隧道区域内的实时微气象数据进行监测，并根据实时微气象数据进行气象偏离系数分析；具体分析步骤为：

通过气象平台采集各个隧道区域内的实时微气象数据，实时微气象数据包括风速、风向、温度、湿度、气压以及雨量预测数据；根据实时微气象数据对隧道的气象值QWi进行评估；具体为：QWi=F1×a1+F2×a2+F3×a3+F4×a4+F5×a5；其中a1、a2、a3、a4、a5为系数因子，F1代表风速，F2代表温度，F3代表湿度，F4代表气压，F5代表雨量预测数据；

在预设时间段内，建立气象值QWi随时间变化的曲线图；将气象值QWi与气象阈值相比较，若QWi大于气象阈值，则在对应的曲线图中截取对应的曲线段并进行标注，记为偏离曲线段；

统计偏离曲线段的数量为P1，将偏离曲线段上对应QWi与气象阈值的差值对时间进行积分并进行求和得到偏离参考能量E1，利用公式PL=P1×b1+E1×b2计算得到对应隧道区域的气象偏离系数PL，其中b1、b2均为系数因子；

气象监测模块用于将各隧道区域的气象偏离系数PL进行统合得到气象偏离系数序列，并将气象偏离系数序列打上时间戳存储至云平台；

交通监测模块用于对各个隧道区域内的交通流量信息进行监测，并根据交通流量信息进行交通热度系数分析；具体分析步骤为：

在预设时间段内，获取各个隧道区域内每天的交通流量信息，交通流量信息包括车流量以及车辆类型；车辆类型包括大型车、中型车以及小型车；将对应的隧道区域每天的车流量标记为L1；

将大型车的数量标记为La，将中型车的数量标记为Lc，将小型车的数量标记为Ld；其中La+Lc+Ld=L1；利用公式LH=L1×(La×3+Lc×2+Ld)×b3计算得到交通值LH，其中b3为系数因子；

将交通值LH与交通阈值相比较，统计LH大于交通阈值的次数占比为Zb1；当LH大于交通阈值时，获取LH与交通阈值的差值并求和得到交通超值ZT；利用公式CS=Zb1×g1+ZT×g2计算得到交通热度系数CS，其中g1、g2为系数因子；

交通监测模块用于将各隧道区域的交通热度系数CS进行统合得到交通热度系数序列，并将交通热度系数序列打上时间戳存储至云平台；

任务发布模块用于管理员按照预设规则发布隧道检测任务至监测中心；隧道检测任务包括隧道编号，每个铁路隧道均有唯一编号；预设规则为：

自动从云平台调取隧道区域的交通热度系数序列和气象偏离系数序列，根据隧道编号获取对应隧道区域离当前时刻最近的交通热度系数和气象偏离系数，并依次标记为PLt和CSt；

利用公式

计算得到对应隧道区域的检测系数GK，其中w1、w2为系数因子；

根据检测系数GK确定对应隧道的检测频率为Hi；任务发布模块用于根据检测频率Hi发布对应隧道的隧道检测任务至监测中心；具体为：

数据库内存储有检测系数范围与检测频率的映射关系表，其中检测系数越大，则检测频率越大，即发布隧道检测任务的间隔越短；

获取对应隧道的检测系数GK，确定GK在对应映射关系表中位于的检测系数范围区间；根据检测系数范围区间获取对应的检测频率为Hi；

本发明能够根据隧道的检测系数GK自动调整对应隧道的检测频率，实现监测自动化，同时能够智能识别出检测系数GK高(即气象恶劣、交通热度高)的隧道进行重点监测，合理安排人力资源，提高监测效率，进而精准的了解隧道健康状况，降低了隧道事故的发生率；

任务分配模块与监测中心相连接，用于获取隧道检测任务并分配对应检测员进行检测，提高检测效率；具体为：

获取目前处于空闲状态的检测员为初选人员；获取隧道检测任务中的隧道编号，将对应隧道位置与初选人员位置的距离差标记为检测距离GL；

采集初选人员在预设时间内的隧道检测记录，隧道检测记录包括检测时长和管理评分值；统计初选人员的隧道检测次数为C1；

将每个隧道检测记录中的检测时长标记为GTi，将管理评分值标记为PFi；利用公式

计算得到初选人员的执行值JKi，其中ƒ1、ƒ2为系数因子；将执行值JKi与执行阈值相比较；

统计JKi大于执行阈值的次数占比为Zb2；当JKi大于执行阈值时，获取JKi与执行阈值的差值并求和得到执行超值ZR，利用公式ZY=Zb2×g3+ZR×g4计算得到执优值ZY，其中g3、g4为系数因子；

将初选人员最近一次检测结束时刻与系统当前时刻进行时间差计算得到缓冲时长HT；利用公式JP=(C1×ZY×g5)/(|HT-U|×g6+GL×g7)计算得到对应初选人员的检配值JP，其中g5、g6、g7为系数因子，U为预设值；选取检配值JP最大的初选人员作为选中人员，任务分配模块用于将隧道检测任务发送至选中人员的手机终端；

检测员接收到隧道检测任务后，到达对应隧道区域，利用检测仪实现隧道结构参数采集，并将采集的隧道结构参数通过数据上传模块上传至监测中心，供管理员对数据进行分析处理，进而精准的了解隧道健康状况；然后管理员通过电脑终端输入管理评分值至监测中心；隧道结构参数包括岩体裂隙率、风化程度、卸荷程度以及渗漏水等；

一种铁路隧道工程安全检测方法，应用于上述一种铁路隧道工程安全检测系统，包括如下步骤：

S1：通过气象监测模块对各个隧道区域内的实时微气象数据进行监测并进行气象偏离系数分析，得到气象偏离系数序列；

S2：通过交通监测模块对各个隧道区域内的交通流量信息进行监测并进行交通热度系数分析，得到交通热度系数序列；

S3：管理员通过任务发布模块发布隧道检测任务至监测中心；具体表现为：根据检测系数GK确定对应隧道的检测频率为Hi；根据检测频率Hi发布对应隧道的隧道检测任务至监测中心；

S4：通过任务分配模块获取隧道检测任务并分配检配值JP最大的检测员作为选中人员进行检测；

S5：检测员接收到隧道检测任务后，到达对应隧道区域，利用检测仪实现隧道结构参数采集，并将采集的隧道结构参数通过数据上传模块上传至监测中心，然后管理员通过电脑终端输入管理评分值至监测中心。

上述公式均是去除量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最接近真实情况的一个公式，公式中的预设参数和预设阈值由本领域的技术人员根据实际情况设定或者大量数据模拟获得。

本发明的工作原理：

一种铁路隧道工程安全检测方法及系统，在工作时，气象监测模块用于对各个隧道区域内的实时微气象数据进行监测，并根据实时微气象数据进行气象偏离系数分析，将各隧道区域的气象偏离系数PL进行统合得到气象偏离系数序列；交通监测模块用于对各个隧道区域内的交通流量信息进行监测，并根据交通流量信息进行交通热度系数分析，各隧道区域的交通热度系数CS进行统合得到交通热度系数序列；任务发布模块用于结合对应隧道区域的交通热度系数和气象偏离系数，计算得到对应隧道区域的检测系数GK，根据检测系数GK确定对应隧道的检测频率为Hi；任务发布模块用于根据检测频率Hi发布对应隧道的隧道检测任务至监测中心，实现监测自动化；同时能够智能识别出检测系数GK高的隧道进行重点监测，合理安排人力资源，提高监测效率，进而精准的了解隧道健康状况，降低了隧道事故的发生率；

任务分配模块用于获取隧道检测任务并分配对应检测员进行检测；获取目前处于空闲状态的检测员为初选人员；根据初选人员的隧道检测记录进行执优值评估，结合检测距离、隧道检测次数以及缓冲时长HT计算得到对应初选人员的检配值JP；选取检配值JP最大的初选人员作为选中人员，并将隧道检测任务发送至选中人员的手机终端；检测员接收到隧道检测任务后，到达对应隧道区域，利用检测仪实现隧道结构参数采集，并将采集的隧道结构参数通过数据上传模块上传至监测中心，供管理员对数据进行分析处理，进而精准的了解隧道健康状况。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中；在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例；而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明；优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式；显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化；本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明；本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (8)

1.一种铁路隧道工程安全检测系统，其特征在于，包括气象监测模块、监测中心、交通监测模块、任务发布模块、任务分配模块以及数据库；

所述气象监测模块用于对各个隧道区域内的实时微气象数据进行监测并进行气象偏离系数PL分析，得到气象偏离系数序列；

所述交通监测模块用于对各个隧道区域内的交通流量信息进行监测，并进行交通热度系数CS分析，得到交通热度系数序列；

所述任务发布模块用于根据检测系数GK确定对应隧道的检测频率为Hi；并根据检测频率Hi发布对应隧道的隧道检测任务至监测中心；具体为：

获取对应隧道区域离当前时刻最近的交通热度系数和气象偏离系数，并依次标记为PLt和CSt；利用公式

计算得到对应隧道区域的检测系数GK，其中w1、w2为系数因子；

所述任务分配模块与监测中心相连接，用于获取隧道检测任务并分配检配值JP最大的初选人员作为选中人员；选中人员接收到隧道检测任务后到达对应隧道区域，利用检测仪实现隧道结构参数采集，并将采集的隧道结构参数通过数据上传模块上传至监测中心，供管理员分析处理；然后管理员通过电脑终端输入管理评分值至监测中心。

2.根据权利要求1所述的一种铁路隧道工程安全检测系统，其特征在于，所述气象监测模块的具体分析步骤为：

通过气象平台采集各个隧道区域内的实时微气象数据，根据实时微气象数据对隧道的气象值QWi进行评估；所述实时微气象数据包括风速、风向、温度、湿度、气压以及雨量预测数据；

在预设时间段内，建立气象值QWi随时间变化的曲线图；若QWi大于气象阈值，则在对应的曲线图中截取对应的曲线段并进行标注，记为偏离曲线段；

统计偏离曲线段的数量为P1，将偏离曲线段上对应QWi与气象阈值的差值对时间进行积分并进行求和得到偏离参考能量E1，利用公式PL=P1×b1+E1×b2计算得到对应隧道区域的气象偏离系数PL，其中b1、b2均为系数因子；

所述气象监测模块用于将各隧道区域的气象偏离系数PL进行统合得到气象偏离系数序列，并将气象偏离系数序列打上时间戳存储至云平台。

3.根据权利要求1所述的一种铁路隧道工程安全检测系统，其特征在于，所述交通监测模块的具体分析步骤为：

在预设时间段内，获取各个隧道区域内每天的交通流量信息，所述交通流量信息包括车流量以及车辆类型；

将对应的隧道区域每天的车流量标记为L1；将大型车的数量标记为La，将中型车的数量标记为Lc，将小型车的数量标记为Ld；利用公式LH=L1×(La×3+Lc×2+Ld)×b3计算得到交通值LH，其中b3为系数因子；

统计LH大于交通阈值的次数占比为Zb1；当LH大于交通阈值时，获取LH与交通阈值的差值并求和得到交通超值ZT；利用公式CS=Zb1×g1+ZT×g2计算得到交通热度系数CS，其中g1、g2为系数因子；

所述交通监测模块用于将各隧道区域的交通热度系数CS进行统合得到交通热度系数序列，并将交通热度系数序列打上时间戳存储至云平台。

4.根据权利要求1所述的一种铁路隧道工程安全检测系统，其特征在于，数据库内存储有检测系数范围与检测频率的映射关系表。

5.根据权利要求1所述的一种铁路隧道工程安全检测系统，其特征在于，所述隧道检测任务包括隧道编号，每个铁路隧道均有唯一编号。

6.根据权利要求5所述的一种铁路隧道工程安全检测系统，其特征在于，所述任务分配模块的具体分配过程为：

获取目前处于空闲状态的检测员为初选人员；获取隧道检测任务中的隧道编号，将对应隧道位置与初选人员位置的距离差标记为检测距离GL；

采集初选人员在预设时间内的隧道检测记录，所述隧道检测记录包括检测时长和管理评分值；根据隧道检测记录对执优值ZY进行评估；

将初选人员最近一次检测结束时刻与系统当前时刻进行时间差计算得到缓冲时长HT；利用公式JP=(C1×ZY×g5)/(|HT-U|×g6+GL×g7)计算得到对应初选人员的检配值JP，其中g5、g6、g7为系数因子，U为预设值。

7.根据权利要求6所述的一种铁路隧道工程安全检测系统，其特征在于，其中执优值ZY的具体评估过程为：

统计初选人员的隧道检测次数为C1；将每个隧道检测记录中的检测时长标记为GTi，将管理评分值标记为PFi；利用公式

计算得到初选人员的执行值JKi，其中ƒ1、ƒ2为系数因子；

统计JKi大于执行阈值的次数占比为Zb2；当JKi大于执行阈值时，获取JKi与执行阈值的差值并求和得到执行超值ZR，利用公式ZY=Zb2×g3+ZR×g4计算得到执优值ZY，其中g3、g4为系数因子。

8.一种铁路隧道工程安全检测方法，应用于如权利要求1-7任一所述的一种铁路隧道工程安全检测系统，其特征在于，包括如下步骤：

S1：通过气象监测模块对各个隧道区域内的实时微气象数据进行监测并进行气象偏离系数分析，得到气象偏离系数序列；

S2：通过交通监测模块对各个隧道区域内的交通流量信息进行监测并进行交通热度系数分析，得到交通热度系数序列；

S3：管理员通过任务发布模块发布隧道检测任务至监测中心；具体表现为：根据检测系数GK确定对应隧道的检测频率为Hi；根据检测频率Hi发布对应隧道的隧道检测任务至监测中心；

S4：通过任务分配模块获取隧道检测任务并分配检配值JP最大的检测员作为选中人员进行检测；

S5：检测员接收到隧道检测任务后，到达对应隧道区域，利用检测仪实现隧道结构参数采集，并将采集的隧道结构参数通过数据上传模块上传至监测中心，然后管理员通过电脑终端输入管理评分值至监测中心。

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