CN115394057B - 一种隧道结构水位水压监测预警方法、装置及系统 - Google Patents

一种隧道结构水位水压监测预警方法、装置及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种隧道结构水位水压监测预警方法、装置及系统，涉及城市交通隧道安全技术领域，不仅能够准确地、实时地对隧道结构侧结构水位进行监测，而且无需破坏城市交通设施，安装简便、成本低、损耗小，实现了水位实时预警。方案要点为：实时获取隧道各监测点水压；计算地下水潜水位到各监测点高度；测量各水压监测器坐标和各水压监测器高程；计算各监测点地下水潜水层水位高程；对应获取各监测水位点坐标；将各水位点连接，获取隧道沿线实时水位线；将隧道沿线实时水位线与设计抗浮水位线进行对比，获取水位对比结果；根据水位对比结果以及各监测点水压，进行隧道结构水位水压预警。本发明主要用于隧道结构水位水压监测预警。

Description

一种隧道结构水位水压监测预警方法、装置及系统
技术领域
本发明涉及城市交通隧道安全技术领域，尤其涉及一种隧道结构水位水压监测预警方法、装置及系统。
背景技术
通过入河、入海、入地的系统化补水，城市地下水水量得到了很大的改善，然而，随着城市地下水水位不断上升，城市轨道交通隧道主体结构设计抗浮稳定性安全储备越来越小，一旦地下水位上升到抗浮水位以上，会对隧道主体结构产生极大破坏，结构安全将不能保障，因此，对城市轨道交通隧道水位水压的监测与预警成为了当前亟待解决的问题。
现有技术在解决上述问题时，一般分为有损监测法和无损监测法，其中无损监测法包括地质雷达法、地震波法、瞬变电池法，但其监测准确度不高，且无法达到实时监测的目的；而有损监测法需要从路面钻孔，破坏路面结构，且耗资较大，不能反映隧道周边水位变化情况。
发明内容
本发明提供一种隧道结构水位水压监测预警方法、装置及系统，根据实时获取的隧道各监测点水压，计算地下水潜水位到监测点高度；测量各水压监测器坐标和各水压监测器高程，分别获取各监测点地下水潜水层水位高程和各监测点水位点坐标，进一步得到隧道沿线实时水位线，通过对比隧道沿线实时水位线与设计抗浮水位线，得到水位对比结果；进而根据水位对比结果和监测点水压进行隧道结构水位、水压预警，相比于现有技术，本发明不仅能够准确地、实时地对隧道结构水位进行监测，而且无需破坏城市交通设施，安装简便、成本低、损耗小，更进一步的，本发明在准确、实时监测的同时，实现了水位实时预警，当隧道结构水位存在危险时，能够直观地、及时地进行预警。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明第一方面提供一种隧道结构水位水压监测预警方法，包括：
实时获取隧道各监测点水压P1、P2、P3……Pn;各监测点水压由水压监测器测得，水压监测器与监测点一一对应。
根据公式：地下水潜水位到监测点高度h=监测点水压P÷水容重γ，计算地下水潜水位到各监测点高度h1、h2、h3……hn。
对于各水压监测器，测量各水压监测器坐标q1(x1,y1)、q2(x2,y2)、q3(x3,y3)……qn(xn,yn)和各水压监测器高程ha1、ha2、ha3……han。
计算各监测点地下水潜水层水位高程H1=h1+ha1、H2=h2+ha2、H3=h3+ha3……Hn=hn+han。
根据各水压监测器坐标与各监测点地下水潜水层水位高程，对应获取各监测点水位点坐标Q1(x1,H1)、Q2(x2,H2)、Q3(x3,H3)……Qn(xn,Hn)。
将各水位点连接，获取隧道沿线实时水位线。
将隧道沿线实时水位线与设计抗浮水位线进行对比，获取水位对比结果：
当隧道沿线实时水位线高出设计抗浮水位线时，水位对比结果为危险。
当隧道沿线实时水位线与设计抗浮水位线持平时，水位对比结果为预险。
当隧道沿线实时水位线低于设计抗浮水位线时，水位对比结果为安全。
根据水位对比结果以及各监测点水压，进行隧道结构水位、水压预警。
进一步的，所述的隧道结构水位水压监测预警方法，当隧道沿线实时水位线高出设计抗浮水位线时，包括：
计算各水位点到所述设计抗浮水位线距离d1、d2、d3……dn。
计算所有水位点到设计抗浮水位线距离的总和D=d1+d2+d3+……+dn。
根据所有水位点到设计抗浮水位线距离的总和D与预设分级阈值，确定水位对比结果危险等级，以便根据危险等级进行对应分级预警。
本发明第二方面提供一种隧道结构水位水压监测预警装置，包括：
第一获取单元，用于实时获取隧道各监测点水压P1、P2、P3……Pn;各监测点水压由水压监测器测得，水压监测器与所述监测点一一对应。
第一计算单元，用于根据公式：地下水潜水位到监测点高度h=监测点水压P÷水容重γ，计算地下水潜水位到各监测点高度h1、h2、h3……hn。
测量单元，用于对于各水压监测器，测量各水压监测器坐标q1(x1,y1)、q2(x2,y2)、q3(x3,y3)……qn(xn,yn)和各水压监测器高程ha1、ha2、ha3……han。
第二计算单元，用于计算各监测点地下水潜水层水位高程H1=h1+ha1、H2=h2+ha2、H3=h3+ha3……Hn=hn+han。
第二获取单元，根据各水压监测器坐标与各监测点地下水潜水层水位高程，对应获取各监测点水位点坐标Q1(x1,H1)、Q2(x2,H2)、Q3(x3,H3)……Qn(xn,Hn)。
连接单元，用于将各水位点连接，获取隧道沿线实时水位线。
对比单元，用于将隧道沿线实时水位线与设计抗浮水位线进行对比，获取水位对比结果：
当隧道沿线实时水位线高出设计抗浮水位线时，水位对比结果为危险。
当隧道沿线实时水位线与设计抗浮水位线持平时，水位对比结果为预险。
当隧道沿线实时水位线低于设计抗浮水位线时，水位对比结果为安全。
预警单元，用于根据水位对比结果以及各监测点水压，进行隧道结构水位、水压预警。
进一步的，所述的隧道结构水位水压监测预警装置，还包括：
第一计算模块，用于计算各水位点到所述设计抗浮水位线距离d1、d2、d3……dn。
第二计算模块，用于计算所有水位点到设计抗浮水位线距离的总和D=d1+d2+d3+……+dn。
确定模块，用于根据所有水位点到设计抗浮水位线距离的总和D与预设分级阈值，确定水位对比结果危险等级，以便根据危险等级进行对应分级预警。
本发明第三方面提供一种隧道结构水位水压监测预警系统，包括：
多个水压监测器，全站仪，无线数据传输设备，数据处理设备、预警设备和显示器。
各水压监测器用于测量隧道结构各监测点水压P1、P2、P3……Pn。
全站仪用于测量各水压监测器坐标q1(x1,y1)、q2(x2,y2)、q3(x3,y3)……qn(xn,yn)和各所述水压监测器高程ha1、ha2、ha3……han。
无线数据传输设备包含无线数据发送器和无线数据接收器，无线数据发送器安装于水压监测器和全站仪中，用于将各监测点水压数据、各水压监测器坐标信息和各水压监测器高程数据传输给无线数据接收器，无线数据接收器安装于数据处理设备中。
数据处理设备经由无线数据接收器接收各监测点水压数据、各水压监测器坐标信息和各水压监测器高程数据，计算各监测点地下水潜水层水位高程H1=h1+ha1、H2=h2+ha2、H3=h3+ha3……Hn=hn+han，并对应获取各监测点水位点坐标Q1(x1,y1+H1)、Q2(x2,y2+H2)、Q3(x3,y3+H3)……Qn(xn,yn+Hn)、隧道沿线实时水位线以及水位对比结果。
预警设备用于根据水位对比结果以及各监测点水压，进行隧道结构水位水压预警。
显示器用于显示各监测点水压数据、各水压监测器坐标信息、各水压监测器高程数据、各监测点地下水潜水层水位高程数据、各监测点水位点坐标信息、实时水位线、水位对比结果以及预警信息。
进一步的，所述的隧道结构水位水压监测预警系统，水压监测器包括：
水压监测器为数显水压表。
本发明提供一种隧道结构水位水压监测预警方法、装置及系统，根据实时获取的隧道各监测点水压，计算地下水潜水位到监测点高度；测量各水压监测器坐标和各水压监测器高程，分别获取各监测点地下水潜水层水位高程和各监测点水位点坐标，进一步得到隧道沿线实时水位线，通过对比隧道沿线实时水位线与设计抗浮水位线，得到水位对比结果；进而根据水位对比结果和监测点水压进行隧道结构水位、水压预警，相比于现有技术，本发明不仅能够准确地、实时地对隧道结构水位进行监测，而且无需破坏城市交通设施，安装简便、成本低、损耗小，更进一步的，本发明在准确、实时监测的同时，实现了水位实时预警，当隧道结构水位存在危险时，能够直观地、及时地进行预警。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，以下将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，附图仅用于示出实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。
图1为本发明实施例中一种隧道结构水位水压监测预警方法流程示意图；
图2为本发明实施例中一种隧道结构、监测点以及水压监测器示意图；
图3为本发明实施例中第一监测点对应的地下水潜水位到监测点高度、水压监测器坐标、水压监测器高程、监测点地下水潜水层水位高程以及监测点水位点坐标示意图；
图4为本发明实施例中一种隧道沿线实时水位线示意图；
图5为本发明实施例中另一种隧道结构水位水压监测预警方法流程示意图；
图6为本发明实施例中另一种隧道沿线实时水位线示意图；
图7为本发明实施例中一种隧道结构水位水压监测预警装置组成结构示意图；
图8为本发明实施例中一种隧道结构水位水压监测预警系统组成结构示意图；
图9为本发明实施例中水压监测器结构示意图；
图10为本发明实施例中数据处理设备结构示意图。
具体实施方式
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。
除非另有定义，本发明所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明术领域的技术人员通常理解的含义相同；本发明中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
在本发明实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
在本发明实施例的描述中，术语“多个”指的是两个以上（包括两个），同理，“多组”指的是两组以上（包括两组），“多片”指的是两片以上（包括两片）。
在本发明实施例的描述中，技术术语“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”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，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，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实施例的限制。
在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，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或两个元件的相互作用关系。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例中的具体含义。
实施例1
本发明实施例提供一种隧道结构水位水压监测预警方法，如图1所示，包括：
101、实时获取隧道各监测点水压P1、P2、P3……Pn;各监测点水压由水压监测器测得，水压监测器与监测点一一对应。
隧道：是指埋置于地层内的工程建筑物，是人类利用地下空间的一种形式。隧道可分为交通隧道、水工隧道、市政隧道、矿山隧道、军事隧道等，本发明实施例仅以城市轨道交通隧道为例进行说明。
监测点：本发明实施例中监测点是指隧道渗漏水具体位置，一般通过外观检测或相关仪器探测确定。
水压监测器：顾名思义，本发明实施例中水压监测器是指监测水压的仪器，优选无线数显水压表，其它适宜水压表亦可。
如图2所示，为隧道结构、监测点以及水压监测器示意图，其中，由隧道衬砌构成的隧道空腔供交通工具通行，隧道衬砌外围为隧道围岩。监测点一般位于隧道围岩中，通过外观检测或相关仪器探测确定。水压监测器一般通过在隧道衬砌侧壁钻孔安装，此处需要说明的是：钻孔深度须到达隧道围岩含水层。
102、根据公式：地下水潜水位到监测点高度h=监测点水压P÷水容重γ，计算地下水潜水位到各监测点高度h1、h2、h3……hn。
103、对于各水压监测器，测量各水压监测器坐标q1(x1,y1)、q2(x2,y2)、q3(x3,y3)……qn(xn,yn)和各水压监测器高程ha1、ha2、ha3……han。
104、计算各监测点地下水潜水层水位高程H1=h1+ha1、H2=h2+ha2、H3=h3+ha3……Hn=hn+han。
105、根据各水压监测器坐标与各监测点地下水潜水层水位高程，对应获取各监测点水位点坐标Q1(x1,H1)、Q2(x2,H2)、Q3(x3,H3)……Qn(xn,Hn)。
如图3所示，为第一监测点对应的地下水潜水位到监测点高度h1、水压监测器坐标q1、水压监测器高程ha1、监测点地下水潜水层水位高程H1以及监测点水位点坐标Q1(x1,H1)示意图。
此处需要说明的是：本发明实施例以隧道最低点为原点、以隧道水平通行方向为横轴、以垂直通行方向为纵轴建立坐标系，以便确定各水压监测器坐标和监测点水位点坐标等。
106、将各水位点连接，获取隧道沿线实时水位线。
如图4所示，本发明实施例具有多个监测点，通过上述步骤可获取各监测点水位点坐标，将各水位点连接，即可获取隧道沿线实时水位线。
107、将隧道沿线实时水位线与设计抗浮水位线进行对比，获取水位对比结果：
其中，设计抗浮水位线指为满足建设工程基础抗浮设防安全、抗浮设防设计技术经济合理的需要，根据场地的水文地质条件，地下水的长期观测资料和区域的地区经验，预测建设工程基础在施工期间和使用年限内可能遇到的地下水的最高水位线，用于设计按静水压力计算作用于建筑工程基础的最大浮力的水位。
1071、当隧道沿线实时水位线高出设计抗浮水位线时，水位对比结果为危险。
1072、当隧道沿线实时水位线与设计抗浮水位线持平时，水位对比结果为预险。
1073、当隧道沿线实时水位线低于设计抗浮水位线时，水位对比结果为安全。
108、根据水位对比结果以及各监测点水压，进行隧道结构水位、水压预警。
如图4所示，隧道沿线实时水位线高出设计抗浮水位线，且多个监测点水压较高，则进行水位、水压预警。
此处需要说明的是：本实施例对部分实施细节不再赘述，实施者可参考其它实施例对应内容。
本发明提供一种隧道结构水位水压监测预警方法，根据实时获取的隧道各监测点水压，计算地下水潜水位到监测点高度；测量各水压监测器坐标和各水压监测器高程，分别获取各监测点地下水潜水层水位高程和各监测点水位点坐标，进一步得到隧道沿线实时水位线，通过对比隧道沿线实时水位线与设计抗浮水位线，得到水位对比结果；进而根据水位对比结果和监测点水压进行隧道结构水位、水压预警，相比于现有技术，本发明不仅能够准确地、实时地对隧道结构水位进行监测，而且无需破坏城市交通设施，安装简便、成本低、损耗小，更进一步的，本发明在准确、实时监测的同时，实现了水位实时预警，当隧道结构水位存在危险时，能够直观地、及时地进行预警。
实施例2
本发明实施例提供一种隧道结构水位水压监测预警方法，如图5所示，包括：
201、实时获取隧道结构各监测点水压P1、P2、P3……Pn;各监测点水压由水压监测器测得，水压监测器与监测点一一对应。
202、根据公式：地下水潜水位到监测点高度h=监测点水压P÷水容重γ，计算地下水潜水位到各监测点高度h1、h2、h3……hn。
其中，水的容重为1000kg/立方米，例如：实时获取的某一监测点水压Pr为4500帕，则根据公式hr=4500帕÷1000kg/立方米=4.5米。
203、对于各水压监测器，测量各水压监测器坐标q1(x1,y1)、q2(x2,y2)、q3(x3,y3)……qn(xn,yn)和各水压监测器高程ha1、ha2、ha3……han。
例如:测量到某一监测点对应的水压监测器坐标为qr(3.2,1)，对应水压监测器高程har为1.5米。
204、计算各监测点地下水潜水层水位高程H1=h1+ha1、H2=h2+ha2、H3=h3+ha3……Hn=hn+han。
例如:实时获取的某一监测点水压Pr为4500帕，计算hr为4.5米，测量到该监测点对应的水压监测器高程har为1.5米，则该监测点地下水潜水层水位高程Hr=hr+har=4.5+1.5=6米。
205、根据各水压监测器坐标与各监测点地下水潜水层水位高程，对应获取各监测点水位点坐标Q1(x1,y1+H1)、Q2(x2,y2+H2)、Q3(x3,y3+H3)……Qn(xn,yn+Hn)。
例如：实时获取的某一监测点水压Pr为4500帕，计算hr为4.5米，测量到该监测点对应的水压监测器高程har为1.5米，计算该监测点地下水潜水层水位高程Hr为6米，测量到该监测点对应的水压监测器坐标为qr(3.2,1)，则对应获取该监测点水位点坐标Qr(3.2,7)。
206、将各水位点连接，获取隧道沿线实时水位线。
根据上述各步骤，同理获取各监测点水位点坐标，例如：在某一实施例中获取各监测点水位点坐标如下：
Q1(0.2,6.6)；
Q2(1.2，6.8)；
Q3(2.2,6.5)；
Qr(3.2,7)，
如图6所示，将上述Q1、Q2、Q3、Qr连接，即获取隧道沿线实时水位线。
207、将隧道沿线实时水位线与设计抗浮水位线进行对比，获取水位对比结果：
2071、当隧道沿线实时水位线高出设计抗浮水位线时，水位对比结果为危险。
如图6所示，隧道沿线实时水位线高出设计抗浮水位线，则水位对比结果为危险。
20711、计算各水位点到设计抗浮水位线距离d1、d2、d3……dn。
其中，根据设计抗浮水位线横坐标值和各监测点水位点坐标，可计算各水位点到设计抗浮水位线距离，例如：设计抗浮水位线横坐标值为5，各监测点水位点坐标为：Q1(0.2,6.6)、Q2(1.2，6.8)、Q3(2.2,6.5)、Qr(3.2,7)，计算可得：
d1=1.6米，即Q1到设计抗浮水位线距离位1.6米；
d2=1.8米，即Q2到设计抗浮水位线距离位1.8米；
d3=1.5米，即Q3到设计抗浮水位线距离位1.5米；
dr=2米，即Qr到设计抗浮水位线距离位2米。
20712、计算所有水位点到设计抗浮水位线距离的总和D=d1+d2+d3+……+dn。
例如：设计抗浮水位线横坐标值为5，各监测点水位点坐标为：Q1(0.2,6.6)、Q2(1.2，6.8)、Q3(2.2,6.5)、Qr(3.2,7)，计算得d1=1.6米、d2=1.8米、d3=1.5米、dr=2米，则所有水位点到设计抗浮水位线距离的总和D=d1+d2+d3+dr=6.9米。
20713、根据所有水位点到设计抗浮水位线距离的总和D与预设分级阈值，确定水位对比结果危险等级，以便根据危险等级进行对应分级预警。
预设分级阈值为危险等级分级表中的阈值，如表一所示：
所有水位点到设计抗浮水位线距离的总和D（米） 危险等级
0——5 低危
5——10 中危
≧10 高危
表一 危险等级分级表
则获取所有水位点到设计抗浮水位线距离的总和D之后，通过对比表一即可确定水位对比结果危险等级，例如：所有水位点到设计抗浮水位线距离的总和D为6.9米时，通过对比表一确定当前危险等级为中危。
2072、当隧道沿线实时水位线与设计抗浮水位线持平时，水位对比结果为预险。
2073、当隧道沿线实时水位线低于设计抗浮水位线时，水位对比结果为安全。
208、根据水位对比结果以及各监测点水压，进行隧道结构水位、水压预警。
一般的，当某一监测点水位高于设计抗浮水位时，其对应的水压也同时高于标准安全水压，本发明实施例根据水位对比结果进行隧道结构水位、水压预警。例如：当前危险等级为中危，多个监测点对应的水压也同时高于标准安全水压，则进行“中危警报！高水压警报！”文字预警，同时预警灯显示“橙色”。
此处需要说明的是：本实施例对部分实施细节不再赘述，实施者可参考其它实施例对应内容。
本发明提供一种隧道结构水位水压监测预警方法，根据实时获取的隧道结构各监测点水压，计算地下水潜水位到监测点高度；测量各水压监测器坐标和各水压监测器高程，分别获取各监测点地下水潜水层水位高程和各监测点水位点坐标，进一步得到隧道沿线实时水位线，通过对比隧道沿线实时水位线与设计抗浮水位线，得到水位对比结果；进而根据水位对比结果和监测点水压进行隧道结构水位、水压预警，相比于现有技术，本发明不仅能够准确地、实时地对隧道结构水位进行监测，而且无需破坏城市交通设施，安装简便、成本低、损耗小，更进一步的，本发明在准确、实时监测的同时，实现了水位实时预警，当隧道结构水位存在危险时，能够直观地、及时地进行预警。
进一步的，当隧道沿线实时水位线高出设计抗浮水位线时，水位对比结果为危险时，本发明首先计算各水位点到设计抗浮水位线距离d1、d2、d3……dn，
再计算所有水位点到设计抗浮水位线距离的总和D=d1+d2+d3+……+dn，进而根据所有水位点到设计抗浮水位线距离的总和D与预设分级阈值，确定水位对比结果危险等级，以便根据危险等级进行对应分级预警，在准确、及时预警的基础上，根据隧道沿线实时水位线高出设计抗浮水位线的具体量进行精准分级，进一步提高了预警的准确度，为及时管控以及抢险措施提供了更加精准的预警提示。
实施例3
本发明实施例提供一种隧道结构水位水压监测预警装置，如图7所示，包括：
第一获取单元31，用于实时获取隧道各监测点水压P1、P2、P3……Pn;各监测点水压由水压监测器测得，水压监测器与所述监测点一一对应。
第一计算单元32，用于根据公式：地下水潜水位到监测点高度h=监测点水压P÷水容重γ，计算地下水潜水位到各监测点高度h1、h2、h3……hn。
测量单元33，用于对于各水压监测器，测量各水压监测器坐标q1(x1,y1)、q2(x2,y2)、q3(x3,y3)……qn(xn,yn)和各水压监测器高程ha1、ha2、ha3……han。
第二计算单元34，用于计算各监测点地下水潜水层水位高程H1=h1+ha1、H2=h2+ha2、H3=h3+ha3……Hn=hn+han。
第二获取单元35，根据各水压监测器坐标与各监测点地下水潜水层水位高程，对应获取各监测点水位点坐标Q1(x1,y1+H1)、Q2(x2,y2+H2)、Q3(x3,y3+H3)……Qn(xn,yn+Hn)。
连接单元36，用于将各水位点连接，获取隧道沿线实时水位线。
对比单元37，用于将隧道沿线实时水位线与设计抗浮水位线进行对比，获取水位对比结果：
当隧道沿线实时水位线高出设计抗浮水位线时，水位对比结果为危险。
当隧道沿线实时水位线与设计抗浮水位线持平时，水位对比结果为预险。
当隧道沿线实时水位线低于设计抗浮水位线时，水位对比结果为安全。
预警单元38，用于根据水位对比结果以及各监测点水压，进行隧道结构水位水压预警。
进一步的，所述的隧道结构水位水压监测预警装置，还包括：
第一计算模块371，用于计算各水位点到所述设计抗浮水位线距离d1、d2、d3……dn。
第二计算模块372，用于计算所有水位点到设计抗浮水位线距离的总和D=d1+d2+d3+……+dn。
确定模块373，用于根据所有水位点到设计抗浮水位线距离的总和D与预设分级阈值，确定水位对比结果危险等级，以便根据危险等级进行对应分级预警。
此处需要说明的是：本实施例对部分实施细节不再赘述，实施者可参考其它实施例对应内容。
本发明提供一种隧道结构水位水压监测预警装置，包括第一获取单元实时获取的隧道各监测点水压，第一计算单元计算地下水潜水位到监测点高度；测量单元测量各水压监测器坐标和各水压监测器高程，第二计算单元和第二获取单元分别获取各监测点地下水潜水层水位高程和各监测点水位点坐标，连接单元进一步得到隧道沿线实时水位线，对比单元通过对比隧道沿线实时水位线与设计抗浮水位线，得到水位对比结果；预警单元进而根据水位对比结果和监测点水压进行隧道结构水位、水压预警，相比于现有技术，本发明不仅能够准确地、实时地对隧道结构水位进行监测，而且无需破坏城市交通设施，安装简便、成本低、损耗小，更进一步的，本发明在准确、实时监测的同时，实现了水位实时预警，当隧道结构水位存在危险时，能够直观地、及时地进行预警。
进一步的，当隧道沿线实时水位线高出设计抗浮水位线时，水位对比结果为危险时，本发明第一计算模块计算各水位点到设计抗浮水位线距离d1、d2、d3……dn，第二计算模块计算所有水位点到设计抗浮水位线距离的总和D=d1+d2+d3+……+dn，确定模块根据所有水位点到设计抗浮水位线距离的总和D与预设分级阈值，确定水位对比结果危险等级，以便根据危险等级进行对应分级预警，在准确、及时预警的基础上，根据隧道沿线实时水位线高出设计抗浮水位线的具体量进行精准分级，进一步提高了预警的准确度，为及时管控以及抢险措施提供了更加精准的预警提示。
实施例4
本发明实施例提供一种隧道结构水位水压监测预警系统，如图8所示，包括：
多个水压监测器41，全站仪42，无线数据传输设备43，数据处理设备44、预警设备45和显示器46。
各水压监测器41用于测量隧道结构各监测点水压P1、P2、P3……Pn。
全站仪42用于测量各水压监测器坐标q1(x1,y1)、q2(x2,y2)、q3(x3,y3)……qn(xn,yn)和各水压监测器高程ha1、ha2、ha3……han。
无线数据传输设备43包含无线数据发送器431和无线数据接收器432，如图9所示，无线数据发送器431安装于水压监测器41和全站仪42中，用于将各监测点水压数据、各水压监测器41坐标信息和各水压监测器41高程数据传输给无线数据接收器432，如图10所示，无线数据接收器432安装于数据处理设备44中。
数据处理设备44经由无线数据接收器432接收各监测点水压数据、各水压监测器41坐标信息和各水压监测器41高程数据，计算各监测点地下水潜水层水位高程H1=h1+ha1、H2=h2+ha2、H3=h3+ha3……Hn=hn+han，并对应获取各监测点水位点坐标Q1(x1,y1+H1)、Q2(x2,y2+H2)、Q3(x3,y3+H3)……Qn(xn,yn+Hn)、隧道沿线实时水位线以及水位对比结果。
预警设备45用于根据水位对比结果以及各监测点水压，进行隧道结构水位水压预警，其中预警设备45包含文字预警设备和灯光预警设备。
显示器46用于显示各监测点水压数据、各水压监测器41坐标信息、各水压监测器41高程数据、各监测点地下水潜水层水位高程数据、各监测点水位点坐标信息、实时水位线、水位对比结果以及预警信息。
其中，水压监测器41为数显水压表。
此处需要说明的是：本实施例对部分实施细节不再赘述，实施者可参考其它实施例对应内容。
本发明提供一种隧道结构水位水压监测预警系统，不仅能够准确地、实时地对隧道结构水位进行监测，而且无需破坏城市交通设施，安装简便、成本低、损耗小，更进一步的，本发明在准确、实时监测的同时，实现了水位实时预警，当隧道结构水位存在危险时，能够直观地、及时地进行预警。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明技术方案，非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (6)

1.一种隧道结构水位水压监测预警方法，其特征在于，包括：
实时获取隧道各监测点水压P1、P2、P3……Pn；各所述监测点水压由水压监测器测得，所述水压监测器与所述监测点一一对应；
根据公式：地下水潜水位到所述监测点高度h=所述监测点水压P÷水容重γ，计算地下水潜水位到各所述监测点高度h1、h2、h3……hn；
对于各所述水压监测器，测量各所述水压监测器坐标q1(x1,y1)、q2(x2,y2)、q3(x3,y3)……qn(xn,yn)和各所述水压监测器高程ha1、ha2、ha3……han；
计算各所述监测点地下水潜水层水位高程H1=h1+ha1、H2=h2+ha2、H3=h3+ha3……Hn=hn+han；
根据各所述水压监测器坐标与各所述监测点地下水潜水层水位高程，对应获取各所述监测点水位点坐标Q1(x1,H1)、Q2(x2,H2)、Q3(x3,H3)……Qn(xn,Hn)；
将各监测点水位点连接，获取隧道沿线实时水位线；
将所述隧道沿线实时水位线与设计抗浮水位线进行对比，获取水位对比结果：
当所述隧道沿线实时水位线高出所述设计抗浮水位线时，所述水位对比结果为危险；
当所述隧道沿线实时水位线与所述设计抗浮水位线持平时，所述水位对比结果为预险；
当所述隧道沿线实时水位线低于所述设计抗浮水位线时，所述水位对比结果为安全；
根据所述水位对比结果以及各所述监测点水压，进行隧道结构水位、水压预警。
2.根据权利要求1所述的隧道结构水位水压监测预警方法，其特征在于，当所述隧道沿线实时水位线高出所述设计抗浮水位线时，包括：
计算各所述水位点到所述设计抗浮水位线距离d1、d2、d3……dn；
计算所有所述水位点到所述设计抗浮水位线距离的总和D=d1+d2+d3+……+dn；
根据所有所述水位点到所述设计抗浮水位线距离的总和D与预设分级阈值，确定所述水位对比结果危险等级，以便根据所述危险等级进行对应分级预警。
3.一种隧道结构水位水压监测预警装置，其特征在于，包括：
第一获取单元，用于实时获取隧道各监测点水压P1、P2、P3……Pn；各所述监测点水压由水压监测器测得，所述水压监测器与所述监测点一一对应；
第一计算单元，用于根据公式：地下水潜水位到所述监测点高度h=所述监测点水压P÷水容重γ，计算地下水潜水位到各所述监测点高度h1、h2、h3……hn；
测量单元，用于对于各所述水压监测器，测量各所述水压监测器坐标q1(x1,y1)、q2(x2,y2)、q3(x3,y3)……qn(xn,yn)和各所述水压监测器高程ha1、ha2、ha3……han；
第二计算单元，用于计算各所述监测点地下水潜水层水位高程H1=h1+ha1、H2=h2+ha2、H3=h3+ha3……Hn=hn+han；
第二获取单元，根据各所述水压监测器坐标与各所述监测点地下水潜水层水位高程，对应获取各所述监测点水位点坐标Q1(x1,H1)、Q2(x2,H2)、Q3(x3,H3)……Qn(xn,Hn)；
连接单元，用于将各监测点水位点连接，获取隧道沿线实时水位线；
对比单元，用于将所述隧道沿线实时水位线与设计抗浮水位线进行对比，获取水位对比结果：
当所述隧道沿线实时水位线高出所述设计抗浮水位线时，所述水位对比结果为危险；
当所述隧道沿线实时水位线与所述设计抗浮水位线持平时，所述水位对比结果为预险；
当所述隧道沿线实时水位线低于所述设计抗浮水位线时，所述水位对比结果为安全；
预警单元，用于根据所述水位对比结果以及各所述监测点水压，进行隧道结构水位、水压预警。
4.根据权利要求3所述的隧道结构水位水压监测预警装置，其特征在于，还包括：
第一计算模块，用于计算各所述水位点到所述设计抗浮水位线距离d1、d2、d3……dn；
第二计算模块，用于计算所有所述水位点到所述设计抗浮水位线距离的总和D=d1+d2+d3+……+dn；
确定模块，用于根据所有所述水位点到所述设计抗浮水位线距离的总和D与预设分级阈值，确定所述水位对比结果危险等级，以便根据所述危险等级进行对应分级预警。
5.一种隧道结构水位水压监测预警系统，其特征在于，包括：
多个水压监测器、全站仪、无线数据传输设备、数据处理设备、预警设备和显示器；
各所述水压监测器用于测量隧道各监测点水压P1、P2、P3……Pn；
所述全站仪用于测量各所述水压监测器坐标q1(x1,y1)、q2(x2,y2)、q3(x3,y3)……qn(xn,yn)和各所述水压监测器高程ha1、ha2、ha3……han；
所述无线数据传输设备包含无线数据发送器和无线数据接收器，所述无线数据发送器安装于所述水压监测器和所述全站仪中，用于将各所述监测点水压数据、各所述水压监测器坐标信息和各所述水压监测器高程数据传输给所述无线数据接收器，所述无线数据接收器安装于所述数据处理设备中；
所述数据处理设备经由所述无线数据接收器接收各所述监测点水压数据、各所述水压监测器坐标信息和各所述水压监测器高程数据，计算各所述监测点地下水潜水层水位高程H1=h1+ha1、H2=h2+ha2、H3=h3+ha3……Hn=hn+han，并对应获取各所述监测点水位点坐标Q1(x1,H1)、Q2(x2,H2)、Q3(x3,H3)……Qn(xn,Hn)、隧道沿线实时水位线以及水位对比结果；
所述预警设备用于根据所述水位对比结果以及各所述监测点水压，进行隧道水位水压预警；
所述显示器用于显示各监测点水压数据、各所述水压监测器坐标信息、各所述水压监测器高程数据、各所述监测点地下水潜水层水位高程数据、各所述监测点水位点坐标信息、实时水位线、水位对比结果以及预警信息。
6.根据权利要求5所述的隧道结构水位水压监测预警系统，其特征在于，水压监测器包括：
所述水压监测器为数显水压表。
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