CN203867615U - 冻土隧道保温层及二次衬砌温度分布式监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种冻土隧道保温层及二次衬砌温度分布式监测系统，包括模拟传感前端装置、数据采集装置、分布式网络数据通信装置、监测系统主机和监控中心服务器；本冻土隧道保温层及二次衬砌温度分布式监测系统采用自动化监测模式取代传统人工采集模式，改善了科研人员的工作环境，同时保证了数据的准确性、实时性和完整性，能够满足高海拔地区隧道低温、低压监测的环境要求，故障率低；且其具有通信稳定，集中管理的特点，满足了冻土隧道分布式温度监测的需求。

Description

冻土隧道保温层及二次衬砌温度分布式监测系统

技术领域

本实用新型涉及一种远程分布式温度监测系统，特别涉及一种高海拔多年冻土隧道保温层及二次衬砌温度监测系统。

背景技术

冻土问题是青藏、川藏等高原、寒冷地区及我国东北寒冷地区隧道修建过程中的技术难题之一，也是隧道安全运营中的难题。温度在解决上述问题的过程中，起着关键性的作用。温度的升高和降低直接导致冻土中含冰量的减少和增加，引起冻土的融沉和冻胀，使得隧道围岩和结构不稳定，增加施工和运营过程中的安全隐患。

长期以来，冻土科研人员主要靠人工方式对冻土温度进行采集。这种方法使得科研人员必须在严酷的自然条件下工作，不仅工作效率低下，而且数据的完整性、准确性和实时性都得不到保证。国外V E Romanovsky等在东西伯利亚地区中，采用水银温度计测量方法，测试效率低且精度仅有0.3℃；P POverduina等利用传感器测试冻土温度，建立了热流动模型，分析了不同时间冻土表面热交换和能量流动的变化。在国外的研究中，研究对象大都是中高纬度的低海拔冻土，而我国的多年冻土主要分布在平均海拔高度为4000米的中、低纬度区域，因而研究成果并不能直接应用于我国隧道修建与运营管理的实际情况。在国内，冻土研究主要依靠实验室模拟研究，实验结果与数据精度并不能完全满足高原冻土特性的科研要求。

因而，建立一套冻土隧道保温层及衬砌温度的长期远程分布式监测系统，自动采集并存储冻土温度变化的第一手资料，对科研人员及时掌握冻土隧道保温层及衬砌的温度分布，进而分析和统计预测其变化规律和发展趋势，保障隧道运营安全，具有重要的科研价值和现实意义。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种冻土隧道保温层及二次衬砌温度分布式监测系统，以帮助科研人员采集、存储、统计和分析隧道保温层及二次衬砌温度信息。

本实用新型冻土隧道保温层及二次衬砌温度分布式监测系统，包括模拟传感前端装置、数据采集装置、分布式网络数据通信装置、监测系统主机和监控中心服务器；

所述模拟传感前端装置固定于待测隧道保温层及二次衬砌，模拟传感前端用于实时监测温度变化信息；

所述数据采集装置用于采集模拟传感前端装置的监测信息，并将采集到的信息传输到分布式网络数据通信装置；

所述分布式网络数据通信装置用于将数据采集装置输入的信息传输到监测系统主机；

所述监测系统主机用于对分布式网络数据通信装置上传的信息进行预处理，并通过GPRS通信装置与监控中心服务器相连；

所述监控中心服务器用于对监测系统主机上传的信息进行存储、分析处理和显示。

进一步，所述数据采集装置和分布式网络数据通信装置固定于待测隧道边墙位置，所述监测系统主机置于待测隧道两端洞口。

进一步，所述模拟传感前端装置由热敏电阻探头和信号调理电路组成。

进一步，所述冻土隧道保温层及二次衬砌温度分布式监测系统还包括与监测系统主机和数据采集装置电连接的供电装置，所述供电装置包括UPS电源和太阳能发电装置。

本实用新型的有益效果：

1、本冻土隧道保温层及二次衬砌温度分布式监测系统采用自动化监测模式取代传统人工采集模式，改善了科研人员的工作环境，同时保证了数据的准确性、实时性和完整性.

2、本冻土隧道保温层及二次衬砌温度分布式监测系统能够满足高海拔地区隧道低温、低压监测的环境要求，故障率低。

3、本冻土隧道保温层及二次衬砌温度分布式监测系统具有通信稳定，集中管理的特点，满足了冻土隧道分布式温度监测的需求。

4、本冻土隧道保温层及二次衬砌温度分布式监测系统采用UPS电源和太阳能发电双系统供电，能够自动根据系统要求自由切换供电方式，满足全天候无人值守工作的要求。

附图说明

图1为本实用新型冻土隧道保温层及二次衬砌温度分布式监测系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。

如图所示，本实施例冻土隧道保温层及二次衬砌温度分布式监测系统，包括模拟传感前端装置1、数据采集装置2、分布式网络数据通信装置3、监测系统主机4和监控中心服务器5；

所述模拟传感前端装置1固定于待测隧道保温层及二次衬砌，模拟传感前端1用于实时监测温度变化信息；所述数据采集装置2用于采集模拟传感前端装置的监测信息，并将采集到的信息传输到分布式网络数据通信装置3；

所述分布式网络数据通信装置3用于将数据采集装置2输入的信息传输到监测系统主机4；

所述监测系统主机4用于对分布式网络数据通信装置3上传的信息进行预处理，并通过GPRS通信装置6与监控中心服务器5相连；

所述监控中心服务器5用于对监测系统主机4上传的信息进行存储、分析处理和显示。

本实施例中，所述数据采集装置2和分布式网络数据通信装置3固定于待测隧道边墙位置，所述监测系统主机4置于待测隧道两端洞口。

本实施例中，所述模拟传感前端装置1由热敏电阻探头和信号调理电路组成，安装时将热敏电阻探头沿隧道径向方向置于隧道保温层和二次衬砌内部，将信号调理电路固定于待测隧道二次衬砌表面待测点附近，便于系统联调联测。

本实施例冻土隧道保温层及二次衬砌温度分布式监测系统还包括与监测系统主机4和数据采集装置2电连接的供电装置7，所述供电装置7包括UPS电源和太阳能发电装置，供电装置7能够根据系统需求自由切换供电方式，可保证系统稳定运行，满足全天候无人值守工作的要求。

本实施例冻土隧道保温层及二次衬砌温度分布式监测系统，模拟传感前端装置1将连续变化的温度信号转换为模拟电量信号；数据采集装置2由MCU及A/D转换芯片组成，将连续变化的模拟电量信号转换为数字信号，数据采集装置,2按照监测系统主机4的命令进行数据采集，并通过分布式网络数据通信装置3将采集到的数据传输至监测系统主机4，本实施例中的单台数据采集装置2支持16个测试通道，可同时连接16个模拟传感前端装置1；监测系统主机4通过预设算法对采集到的温度数据进行预处理后，并临时存储于监测主机的SD卡中，待收到传输命令后，监测系统主机4将SD卡中的数据通过GPRS网络传回至监控中心服务器5，实现远程监控中心与隧道监测系统的实时连接和数据交互；监控中心服务器5用于对采集到的温度信息进行存储、分析处理和显示。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种冻土隧道保温层及二次衬砌温度分布式监测系统，其特征在于：包括模拟传感前端装置、数据采集装置、分布式网络数据通信装置、监测系统主机和监控中心服务器；

所述模拟传感前端装置固定于待测隧道保温层及二次衬砌，模拟传感前端用于实时监测温度变化信息；

所述数据采集装置用于采集模拟传感前端装置的监测信息，并将采集到的信息传输到分布式网络数据通信装置；

所述分布式网络数据通信装置用于将数据采集装置输入的信息传输到监测系统主机；

所述监测系统主机通过GPRS通信装置与监控中心服务器相连。             

2.根据权利要求1所述的冻土隧道保温层及二次衬砌温度分布式监测系统，其特征在于：所述数据采集装置和分布式网络数据通信装置固定于待测隧道边墙位置，所述监测系统主机置于待测隧道两端洞口。

3.根据权利要求1所述的冻土隧道保温层及二次衬砌温度分布式监测系统，其特征在于：所述模拟传感前端装置由热敏电阻探头和信号调理电路组成。

4.根据权利要求1所述的冻土隧道保温层及二次衬砌温度分布式监测系统，其特征在于：还包括与监测系统主机和数据采集装置电连接的供电装置，所述供电装置包括UPS电源和太阳能发电装置。