CN209055138U - 电力隧道结构体健康监测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种电力隧道结构体健康监测系统，包括前端在线监测系统、通信网络、电源供电系统、综合应用服务器以及综合监控平台，前端在线监测系统包括交换机、数据采集装置和前端探测器，数据采集装置包括隧道结构体上的土压检测模块、隧道结构体上的水压检测模块、隧道结构内力检测模块、隧道断面收敛变形检测模块、隧道纵向不均匀沉降和水平位移检测模块以及土砂流入量检测模块；前端在线监测系统对隧道结构体的健康状况进行检测，并将检测到的信息通过通信网络传输至综合应用服务器，同时在综合监控平台对接收到的隧道结构体健康信息进行显示，以实现隧道结构体健康状况的实时监测，并在隧道结构体健康出现异常时发出报警信号。
Description
技术领域
本实用新型属于隧道监测技术领域，特别涉及一种电力隧道结构体健康监测系统。
背景技术
尽管特高压GIL在变电站中已开始应用，但尚未有特高压GIL隧道安全防护监测控制相关方面的研究。目前有应用的GIL在线监测仅限于变电站内短距离GIL的在线监测，对于布置于江底隧道、长距离GIL没有成熟完整的应用实例，需要使用哪些在线监测手段、每种监测如何布置，各监测系统之间的联动都需要进一步研究和确定。
国内外对隧道内部气流和土壤换热的研究较多针对公路隧道和地铁隧道，由于GIL管廊的通风形式与公路和地铁有较大区别，GIL安全防护监控系统对GIL管廊隧道和设备的监控，并不是简单地根据功能需求设置相关的辅助设备分别完成相应的监视和控制功能，而是在构建完善的综合监控系统的前提下以网络化、集成化和数字化的方式将GIL管廊隧道及地面引接站内所有相互独立的实时在线监测系统，在信息充分共享的基础上实现高度智能和系统的联动，使之形成一个综合性的在线监控系统。
实用新型内容
本实用新型对隧道结构体进行在线式健康状态监测和仿真，对结构安全进行整体评估和风险评价，并提出维修和加固建议，指导隧道的管理和维护。
本实用新型具体为一种电力隧道结构体健康监测系统，所述电力隧道结构体健康监测系统包括前端在线监测系统、通信网络、电源供电系统、综合应用服务器以及综合监控平台，所述前端在线监测系统、所述综合应用服务器以及所述综合监控平台通过所述通信网络进行通信，所述电源供电系统用于给所述前端在线监测系统、所述综合应用服务器以及所述综合监控平台进行供电，所述通信网络为基于TCP/IP协议的无线通信网络；所述前端在线监测系统对隧道结构体的健康状况进行检测，并将检测到的信息通过所述通信网络传输至综合应用服务器，同时在综合监控平台对接收到的隧道结构体健康信息进行显示，以实现隧道结构体健康状况的实时监测，并在隧道结构体健康出现异常时发出报警信号；
所述前端在线监测系统包括交换机、数据采集装置和前端探测器，所述数据采集装置包括隧道结构体上的土压检测模块、隧道结构体上的水压检测模块、隧道结构内力检测模块、隧道断面收敛变形检测模块、隧道纵向不均匀沉降和水平位移检测模块以及土砂流入量检测模块；所述隧道结构体上的土压检测模块用于检测过江隧道施工过程中，以及荷载长期作用下的隧道外侧土压力量值及分布规律；所述隧道结构体上的水压检测模块用于检测过江隧道在管片拼装、结构浇筑、注浆的施工过程中，以及长期作用在过江通道外侧上的水压力量值及分布规律；所述隧道结构内力检测模块用于检测过江隧道在施工期间及长期运营阶段，过江通道结构在外侧荷载作用下所产生的内力值及其分布规律；所述隧道断面收敛变形检测模块对过江段衬砌断面的形状和椭圆度进行检测；所述隧道纵向不均匀沉降和水平位移检测模块对施工及运营期间的隧道沉降和水平位移进行检测；所述土砂流入量检测模块对漏水的范围、漏水量、水质及污浊度进行检测，以判定衬砌有无劣化的可能。
进一步的，所述隧道结构体上的土压检测模块包括土压力计和A/D转换器，所述A/D转换器用于将所述土压力计检测的土压信息转化为数字信号。
进一步的，所述隧道结构体上的水压检测模块包括水压力计和A/D转换器，所述A/D转换器用于将所述水压力计检测的水压信息转化为数字信号。
进一步的，所述隧道结构内力检测模块包括应变仪，测试断面内外侧各布置一个应变仪，应变仪和环向主筋在同一高度，测试传输电缆通过专用走线孔进行走线。
进一步的，所述隧道断面收敛变形检测模块采用光波测距仪；所述隧道纵向不均匀沉降和水平位移检测模块采用光纤光栅传感器；所述土砂流入量检测模块包括腐蚀传感器和振弦式渗压计。
进一步的，所述综合监控平台上安装有预警报警软件、隧道结构安全状况评估软件、隧道数字化管养决策支持软件以对前端在线监测系统检测到的隧道结构体健康信息进行分析和监控。
进一步的，数据采集装置采集光纤光栅传感器信号，转换后通过光纤上传至综合应用服务器，电测信号通过A/D转换器及现场数据处理装置预处理后通过光纤上传至综合应用服务器；光纤光栅传感器信号通过解调仪将测试信号转换为波长数字信号，电测信号还原为测试数字信号，存储在数据库中；综合监控平台通过专业软件根据传感器测试标定参数计算成结构参数的变化，并对采集数据进行初步分析和奇异性判断，消除异常数据后完成实时监测综合数据库的构建和数据采集工作。
进一步的，系统采集隧道结构体上的土压及水压、隧道结构内力、隧道断面收敛变形、隧道纵向不均匀沉降和水平位移、土砂流入量数据后，根据数据管理分析系统进行数据处理，直接生成分析模型，自动生成回归曲线及检测报告。
进一步的，所述电力隧道结构体健康监测系统还包括隧道结构环境仿真系统以及隧道健康分级评估系统，对隧道结构体在运行阶段进行在线式健康状态监测和仿真，对结构安全进行整体评估和风险评价，并提出维修和加固建议，指导隧道的管理和维护。
附图说明
图1为本实用新型电力隧道结构体健康监测系统的结构组成示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型电力隧道结构体健康监测系统的具体实施方式做详细阐述。
如图1所示，本实用新型的电力隧道结构体健康监测系统包括前端在线监测系统、通信网络、电源供电系统、综合应用服务器以及综合监控平台，所述前端在线监测系统、所述综合应用服务器以及所述综合监控平台通过所述通信网络进行通信，所述电源供电系统用于给所述前端在线监测系统、所述综合应用服务器以及所述综合监控平台进行供电，所述通信网络为基于TCP/IP协议的无线通信网络；所述前端在线监测系统对隧道结构体的健康状况进行检测，并将检测到的信息通过所述通信网络传输至综合应用服务器，同时在综合监控平台对接收到的隧道结构体健康信息进行显示，以实现隧道结构体健康状况的实时监测，并在隧道结构体健康出现异常时发出报警信号；
所述前端在线监测系统包括交换机、数据采集装置和前端探测器，所述数据采集装置包括隧道结构体上的土压检测模块、隧道结构体上的水压检测模块、隧道结构内力检测模块、隧道断面收敛变形检测模块、隧道纵向不均匀沉降和水平位移检测模块以及土砂流入量检测模块；所述隧道结构体上的土压检测模块用于检测过江隧道施工过程中，以及荷载长期作用下的隧道外侧土压力量值及分布规律；所述隧道结构体上的水压检测模块用于检测过江隧道在管片拼装、结构浇筑、注浆的施工过程中，以及长期作用在过江通道外侧上的水压力量值及分布规律；所述隧道结构内力检测模块用于检测过江隧道在施工期间及长期运营阶段，过江通道结构在外侧荷载作用下所产生的内力值及其分布规律；所述隧道断面收敛变形检测模块对过江段衬砌断面的形状和椭圆度进行检测；所述隧道纵向不均匀沉降和水平位移检测模块对施工及运营期间的隧道沉降和水平位移进行检测；所述土砂流入量检测模块对漏水的范围、漏水量、水质及污浊度进行检测，以判定衬砌有无劣化的可能。
所述隧道结构体上的土压检测模块包括土压力计和A/D转换器，所述A/D转换器用于将所述土压力计检测的土压信息转化为数字信号。
所述隧道结构体上的水压检测模块包括水压力计和A/D转换器，所述A/D转换器用于将所述水压力计检测的水压信息转化为数字信号。
所述隧道结构内力检测模块包括应变仪，测试断面内外侧各布置一个应变仪，应变仪和环向主筋在同一高度，测试传输电缆通过专用走线孔进行走线。
所述隧道断面收敛变形检测模块采用光波测距仪；所述隧道纵向不均匀沉降和水平位移检测模块采用光纤光栅传感器；所述土砂流入量检测模块包括腐蚀传感器和振弦式渗压计。
所述综合监控平台上安装有预警报警软件、隧道结构安全状况评估软件、隧道数字化管养决策支持软件以对前端在线监测系统检测到的隧道结构体健康信息进行分析和监控。
数据采集装置采集光纤光栅传感器信号，转换后通过光纤上传至综合应用服务器，电测信号通过A/D转换器及现场数据处理装置预处理后通过光纤上传至综合应用服务器；光纤光栅传感器信号通过解调仪将测试信号转换为波长数字信号，电测信号还原为测试数字信号，存储在数据库中；综合监控平台通过专业软件根据传感器测试标定参数计算成结构参数的变化，并对采集数据进行初步分析和奇异性判断，消除异常数据后完成实时监测综合数据库的构建和数据采集工作。
系统采集隧道结构体上的土压及水压、隧道结构内力、隧道断面收敛变形、隧道纵向不均匀沉降和水平位移、土砂流入量数据后，根据数据管理分析系统进行数据处理，直接生成分析模型，自动生成回归曲线及检测报告。
所述电力隧道结构体健康监测系统还包括隧道结构环境仿真系统以及隧道健康分级评估系统，对隧道结构体在运行阶段进行在线式健康状态监测和仿真，对结构安全进行整体评估和风险评价，并提出维修和加固建议，指导隧道的管理和维护。
最后应该说明的是，结合上述实施例仅说明本实用新型的技术方案而非对其限制。所属领域的普通技术人员应当理解到，本领域技术人员可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均在申请待批的权利要求保护范围之中。
Claims (9)
1.电力隧道结构体健康监测系统，其特征在于，所述电力隧道结构体健康监测系统包括前端在线监测系统、通信网络、电源供电系统、综合应用服务器以及综合监控平台，所述前端在线监测系统、所述综合应用服务器以及所述综合监控平台通过所述通信网络进行通信，所述电源供电系统用于给所述前端在线监测系统、所述综合应用服务器以及所述综合监控平台进行供电，所述通信网络为基于TCP/IP协议的无线通信网络；所述前端在线监测系统对隧道结构体的健康状况进行检测，并将检测到的信息通过所述通信网络传输至综合应用服务器，同时在综合监控平台对接收到的隧道结构体健康信息进行显示，以实现隧道结构体健康状况的实时监测，并在隧道结构体健康出现异常时发出报警信号；
所述前端在线监测系统包括交换机、数据采集装置和前端探测器，所述数据采集装置包括隧道结构体上的土压检测模块、隧道结构体上的水压检测模块、隧道结构内力检测模块、隧道断面收敛变形检测模块、隧道纵向不均匀沉降和水平位移检测模块以及土砂流入量检测模块；所述隧道结构体上的土压检测模块用于检测过江隧道施工过程中，以及荷载长期作用下的隧道外侧土压力量值及分布规律；所述隧道结构体上的水压检测模块用于检测过江隧道在管片拼装、结构浇筑、注浆的施工过程中，以及长期作用在过江通道外侧上的水压力量值及分布规律；所述隧道结构内力检测模块用于检测过江隧道在施工期间及长期运营阶段，过江通道结构在外侧荷载作用下所产生的内力值及其分布规律；所述隧道断面收敛变形检测模块对过江段衬砌断面的形状和椭圆度进行检测；所述隧道纵向不均匀沉降和水平位移检测模块对施工及运营期间的隧道沉降和水平位移进行检测；所述土砂流入量检测模块对漏水的范围、漏水量、水质及污浊度进行检测，以判定衬砌有无劣化的可能。
2.根据权利要求1所述的电力隧道结构体健康监测系统，其特征在于，所述隧道结构体上的土压检测模块包括土压力计和A/D转换器，所述A/D转换器用于将所述土压力计检测的土压信息转化为数字信号。
3.根据权利要求1所述的电力隧道结构体健康监测系统，其特征在于，所述隧道结构体上的水压检测模块包括水压力计和A/D转换器，所述A/D转换器用于将所述水压力计检测的水压信息转化为数字信号。
4.根据权利要求1所述的电力隧道结构体健康监测系统，其特征在于，所述隧道结构内力检测模块包括应变仪，测试断面内外侧各布置一个应变仪，应变仪和环向主筋在同一高度，测试传输电缆通过专用走线孔进行走线。
5.根据权利要求1所述的电力隧道结构体健康监测系统，其特征在于，所述隧道断面收敛变形检测模块采用光波测距仪；所述隧道纵向不均匀沉降和水平位移检测模块采用光纤光栅传感器；所述土砂流入量检测模块包括腐蚀传感器和振弦式渗压计。
6.根据权利要求1所述的电力隧道结构体健康监测系统，其特征在于，所述综合监控平台上安装有预警报警软件、隧道结构安全状况评估软件、隧道数字化管养决策支持软件以对前端在线监测系统检测到的隧道结构体健康信息进行分析和监控。
7.根据权利要求6所述的电力隧道结构体健康监测系统，其特征在于，数据采集装置采集光纤光栅传感器信号，转换后通过光纤上传至综合应用服务器，电测信号通过A/D转换器及现场数据处理装置预处理后通过光纤上传至综合应用服务器；光纤光栅传感器信号通过解调仪将测试信号转换为波长数字信号，电测信号还原为测试数字信号，存储在数据库中；综合监控平台通过专业软件根据传感器测试标定参数计算成结构参数的变化，并对采集数据进行初步分析和奇异性判断，消除异常数据后完成实时监测综合数据库的构建和数据采集工作。
8.根据权利要求7所述的电力隧道结构体健康监测系统，其特征在于，系统采集隧道结构体上的土压及水压、隧道结构内力、隧道断面收敛变形、隧道纵向不均匀沉降和水平位移、土砂流入量数据后，根据数据管理分析系统进行数据处理，直接生成分析模型，自动生成回归曲线及检测报告。
9.根据权利要求8所述的电力隧道结构体健康监测系统，其特征在于，所述电力隧道结构体健康监测系统还包括隧道结构环境仿真系统以及隧道健康分级评估系统，对隧道结构体在运行阶段进行在线式健康状态监测和仿真，对结构安全进行整体评估和风险评价，并提出维修和加固建议，指导隧道的管理和维护。
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Cited By (1)
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| CN109269571A (zh) * | 2018-11-08 | 2019-01-25 | 国网江苏省电力有限公司南通供电分公司 | 电力隧道结构体健康监测系统 |
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2018
- 2018-11-08 CN CN201821835768.0U patent/CN209055138U/zh not_active Expired - Fee Related
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