CN208183704U - 隧道洞口边坡施工阶段的安全预警系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了隧道洞口边坡施工阶段的安全预警系统，包括现场监测组件、数据采集组件、数据传输组件、警情分析组件、中心管理组件及预警装置；所述现场监测组件包括监测装置和传感器；所述监测装置包括雨量计、土壤水分仪、测斜仪、位移计和地震仪；所述传感器包括应变计、土压力盒和锚索测力计；所述数据采集组件采集由所述现场监测组件监测的数据并通过所述数据传输组件传输给所述警情分析组件和所述中心管理组件；所述警情分析组件包括时空发展分析模块和力学规律分析模块；所述警情分析组件将分析结果传输给所述中心管理组件和所述预警装置；所述中心管理组件包括信息发布模块、数据管理模块和遥控指挥模块。

Description

隧道洞口边坡施工阶段的安全预警系统

技术领域

本实用新型涉及隧道施工安全的领域，具体而言，涉及隧道洞口边坡施工阶段的安全预警系统。

背景技术

近年来，伴随着中国基础建设的大力发展，隧道的建设量与日巨增。但由于许多隧道洞口存在着地质条件较差，地势复杂等问题，加之施工方法不得当，现场管理不到位等因素，在施工过程中容易引起边坡塌方，洞口关门等事故。因此在风险较大的隧道洞口边坡施工中建立完善的安全预警系统显得极为重要，施工单位可通过系统反馈的安全预警信息及时做出反应，保证现场施工人员人身安全，降低施工风险。

在传统的隧道洞口边坡监测中，人工监测和记录往往占据主导地位，由于隧道洞口边坡施工现场复杂，监测工作量较大，数据后期处理繁琐，导致监测效率较低且监测结果往往不能够及时回馈到管理者和现场工作人员，对隧道洞口的信息化施工造成了极大的阻碍。目前，还未有完善且有效的隧道洞口边坡施工阶段安全监测系统来对隧道洞口边坡的安全状态进行实时的监测。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供隧道洞口边坡施工阶段的安全预警系统，以解决现有技术中监测效率较低且监测结果不能够及时回馈的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型提供了一种隧道洞口边坡施工阶段的安全预警系统。该隧道洞口边坡施工阶段的安全预警系统包括现场监测组件、数据采集组件、数据传输组件、警情分析组件、中心管理组件及预警装置；所述现场监测组件包括监测装置和传感器；所述监测装置包括雨量计、土壤水分仪、测斜仪、位移计和地震仪；所述传感器包括应变计、土压力盒和锚索测力计；所述数据采集组件采集由所述现场监测组件监测的数据并通过所述数据传输组件传输给所述警情分析组件和所述中心管理组件；所述警情分析组件包括时空发展分析模块和力学规律分析模块；所述警情分析组件将分析结果传输给所述中心管理组件和所述预警装置；所述中心管理组件包括信息发布模块、数据管理模块和遥控指挥模块。

所述现场监测组件可以通过监测装置和传感器实时监测隧道洞口边坡施工现场的施工情况并将监测结果传输给所述数据采集组件。所述警情分析组件可以通过所述数据传输组件实时获取和分析所述现场监测组件采集的数据，并根据分析结果来控制预警装置发出相应的预警信号，有利于管理者远程指挥及现场工作人员及时作出应对措施。所述警情分析组件将分析结果传输给所述中心管理组件，便于管理者掌握现场情况及对监测数据作出处理。可见，本实用新型的隧道洞口边坡施工阶段的安全预警系统的结构简单，不仅可以全面采集隧道洞口边坡在施工时的状态，而且可以及时传输给所述警情分析组件进行处理，传输数据具有精确高效的优点，有助于提高监测系统的准确性和时效性。

进一步地，所述数据传输组件与所述数据采集组件之间、所述数据传输组件与所述警情分析组件之间、所述数据传输组件与所述中心管理组件之间、所述警情分析组件与所述中心管理组件之间以及所述警情分析组件和所述预警装置之间通过无线网络通信。通过无线网络进行通信不仅可以确保在任何情况下指挥人员都可以远程且实时地掌握边坡施工现场的情况，也可以在有任何安全隐患的情况下及时通知边坡及洞内施工现场的工作人员。无线网络进行信息传递可提高信息传递效率，保证管理者实时监控隧道边坡施工现场的情况，确保预警信息及时传递给现场工作人员。

进一步地，所述无线网络为GPRS网络和/或4G网络。由此，以确保在任何情况下都可实时传输隧道洞口边坡施工现场的监测数据并下发相应指令。

进一步地，所述现场监测组件与所述所述数据采集组件之间通过CAN总线连接。所述CAN总线为控制器局域网络简称，其传输数据具有精确高效的优点，有助于提高监测系统的准确性和时效性。安装时，各条测线从上往下延伸，在到达洞口位置，各条测线向一侧汇集在一起通过CAN总线与所述数据采集组件相连接。

进一步地，所述土压力盒埋设于抗滑挡土墙墙背或抗滑桩桩前和桩后两面。由此，测定抗滑挡土墙或抗滑桩与边坡土体间的压力变化。

进一步地，所述应变计安装于支挡结构上，由此测量钢筋的内力；所述锚索测力计安装于锚索上，由此测量锚索的内力。

进一步地，所述位移计为多点位移计；所述位移计埋设于隧道洞口边坡表面。由此，监测施工期间隧道洞口边坡表面的位移变化及裂缝发展情况。

进一步地，所述测斜仪为固定样式测斜仪；所述测斜仪埋设于隧道洞口边坡下2至3米深处。由此，测量边坡的深部位移。

进一步地，所述警情分析组件还包括边坡等级评定模块。由此，可以根据具体的边坡安全等级控制预警装置发出相应的预警信号，更有利于管理者远程指挥及现场工作人员及时作出应对措施。

进一步地，所述预警装置为声光报警器。由此，根据边坡稳定性评判的不同危险等级发出不同的光信号和声音信号，通过视觉和听觉的警示功能，确保边坡及隧道内施工现场的工作人员在紧急情况下及时应对。

进一步地，所述中心管理组件控制所述数据采集组件的开启、关闭及采集频率。

可见，本实用新型的隧道洞口边坡施工阶段的安全预警系统的结构简单，不仅可以全面采集隧道洞口边坡在施工时的状态，而且可以及时传输给警情分析组件，传输数据具有精确高效的优点，有助于提高监测系统的准确性和时效性。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的说明。本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来辅助对本实用新型的理解，附图中所提供的内容及其在本实用新型中有关的说明可用于解释本实用新型，但不构成对本实用新型的不当限定。

在附图中：

图1为本实用新型具体实施方式隧道洞口边坡施工阶段的安全预警系统的结构示意图。

图2为本实用新型具体实施方式的现场监测组件的示意图。

上述附图中的有关标记为：

1：雨量计；

2：土壤水分仪；

3：测斜仪；

4：位移计；

5：地震仪；

6：应变计；

7：土压力盒；

8：锚索测力计；

9：CAN总线；

10：数据采集组件。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行清楚、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本实用新型。在结合附图对本实用新型进行说明前，需要特别指出的是：

本实用新型中在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案和技术特征，在不冲突的情况下，这些技术方案和技术特征可以相互组合。

此外，下述说明中涉及到的本实用新型的实施例通常仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

关于本实用新型中术语和单位。本实用新型的说明书和权利要求书及有关的部分中的术语“包括”、“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

如图1所示的隧道洞口边坡施工阶段的安全预警系统，包括现场监测组件、数据采集组件、数据传输组件、警情分析组件、中心管理组件及预警装置；

所述现场监测组件包括监测装置和传感器；所述监测装置包括雨量计1、土壤水分仪2、测斜仪3、位移计4和地震仪5；所述传感器包括应变计6、土压力盒7和锚索测力计8；所述土压力盒7埋设于抗滑挡土墙墙背或抗滑桩桩前和桩后两面；所述应变计6安装于支挡结构上；所述锚索测力计8安装于锚索上；所述位移计4为多点位移计，所述位移计4埋设于隧道洞口边坡表面；所述测斜仪3为固定样式测斜仪，所述测斜仪埋设于隧道洞口边坡下2至3米深处。

所述现场监测组件将监测的隧道洞口边坡施工现场的土壤湿度、隧道洞口边坡土体内部及表里面位移、裂缝大小、支挡结构内力，施工爆破时引起的边坡振动相应等数据通过CAN总线传送至所述数据采集组件，所述数据采集组件将所述监测数据发送至所述数据传输组件，所述数据传输组件再将所述监测数据发送至所述警情分析组件和中心管理组件。

所述警情分析组件包括时空发展分析模块、力学规律分析模块和边坡等级评定模块；所述时空发展分析模块及力学规律分析模块主要由24位动态分析仪构成，具体型号为BR-Mini。在时空发展分析模块，设备自动记录分析边坡位移、土壤适度等数据在空间和时间的分布变化规律，进一步推测边坡发展趋势。在力学规律分析模块，设备根据土压力盒、应变计及锚索测力计的监测数据综合分析边坡结构受力，判别支护结构安全性。在边坡等级评定模块，预先对边坡安全性量化定级，将综合分析时空发展模块和力学规律分析模块的处理结果比较与预先定级比较评定边坡安全性等级并无线传输到中心管理组件。当分析结果中的边坡稳定性等级达不到要求时，所述警情分析组件将报警指令发送到所述预警装置，所述预警装置会立即根据边坡安全性等级发出相应强烈光信号和声音信号，现场人员可及时作出应对措施，保护施工人员人生安全。

所述中心管理组件包括信息发布模块、数据管理模块和遥控指挥模块。所述信息发布模块主要采用LED显示器，信息发布模块可定期将监测信息分发至业主、设计单位、施工单位及监理单位，并通过LED显示器进行公示，并且各单位可对监测信息进行批示回复，有助于信息的实时传递和发布。所述数据管理模块主要采用存储器，数据管理模块自动记录一定期限内的监测数据，并可以根据需要生成各种样式的统计图表，便于技术人员对数据的调取和分析。所述遥控指挥模块主要由四接收遥控开关构成，具体型号为KL-K400LA，遥控指挥模块通过无线网络下达数据采集指令，可控制监测设备的开关、监测频率及监测时间等工作方式，实现对设备的远程控制，提高监测效率。

中心管理组件将指令传送给所述数据采集组件，所述数据采集组件通过CAN总线控制所述现场监测组件的现场数据采集工作。如图2所示，该现场监测组件包括三条测线，各条测线从上往下延伸到达洞口位置，各条测线向一侧汇集在一起后通过CAN总线9与所述数据采集组件10相连接。

所述数据传输组件与所述数据采集组件之间、所述数据传输组件与所述警情分析组件之间、所述数据传输组件与所述中心管理组件之间、所述警情分析组件与所述中心管理组件之间、所述警情分析组件和所述预警装置之间通过无线网络通信。所述无线网络为GPRS网络。

所述预警装置为声光报警器。

以上对本实用新型的有关内容进行了说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本实用新型。基于本实用新型的上述内容，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

Claims (10)

1.隧道洞口边坡施工阶段的安全预警系统，其特征在于：包括现场监测组件、数据采集组件、数据传输组件、警情分析组件、中心管理组件及预警装置；

所述现场监测组件包括监测装置和传感器；所述监测装置包括雨量计、土壤水分仪、测斜仪、位移计和地震仪；所述传感器包括应变计、土压力盒和锚索测力计；

所述数据采集组件采集由所述现场监测组件监测的数据并通过所述数据传输组件传输给所述警情分析组件和所述中心管理组件；

所述警情分析组件包括时空发展分析模块和力学规律分析模块；所述警情分析组件将分析结果传输给所述中心管理组件和所述预警装置；

所述中心管理组件包括信息发布模块、数据管理模块和遥控指挥模块。

2.如权利要求1所述的隧道洞口边坡施工阶段的安全预警系统，其特征在于：所述数据传输组件与所述数据采集组件之间、所述数据传输组件与所述警情分析组件之间、所述数据传输组件与所述中心管理组件之间、所述警情分析组件与所述中心管理组件之间以及所述警情分析组件和所述预警装置之间通过无线网络通信。

3.如权利要求2所述的隧道洞口边坡施工阶段的安全预警系统，其特征在于：所述无线网络为GPRS网络和/或4G网络。

4.如权利要求1所述的隧道洞口边坡施工阶段的安全预警系统，其特征在于：所述现场监测组件与所述数据采集组件之间通过CAN总线连接。

5.如权利要求1所述的隧道洞口边坡施工阶段的安全预警系统，其特征在于：所述土压力盒埋设于抗滑挡土墙墙背或抗滑桩桩前和桩后两面；所述应变计安装于支挡结构上；所述锚索测力计安装于锚索上。

6.如权利要求1所述的隧道洞口边坡施工阶段的安全预警系统，其特征在于：所述位移计为多点位移计；所述位移计埋设于隧道洞口边坡表面。

7.如权利要求1所述的隧道洞口边坡施工阶段的安全预警系统，其特征在于：所述测斜仪为固定样式测斜仪；所述测斜仪埋设于隧道洞口边坡下2至3米深处。

8.如权利要求1所述的隧道洞口边坡施工阶段的安全预警系统，其特征在于：所述警情分析组件还包括边坡等级评定模块。

9.如权利要求1所述的隧道洞口边坡施工阶段的安全预警系统，其特征在于：所述预警装置为声光报警器。

10.如权利要求1所述的隧道洞口边坡施工阶段的安全预警系统，其特征在于：所述中心管理组件控制所述数据采集组件的开启、关闭及采集频率。