CN209312198U - 一种隧道洞口地质灾害预警系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种隧道洞口地质灾害预警系统，包括设于隧道洞口边坡上的多个红外发射器，以及设于隧道洞口边坡前方的红外视频监测仪，所述红外视频监测仪设置在支架上，且能够在支架上沿隧道横向往返运动，所述红外视频监测仪接收红外发射器的红外线信号，还包括预警平台和警报器，所述预警平台接收红外视频监测仪的数据并控制警报器工作。本实用新型能够自动实时准确地监测隧道洞口一定范围内的边坡泥石流及滑坡地质灾害，且能够及时发出预警，缩短隧道洞口泥石流及滑坡地质灾害预警处理时间，与目前所采用的人工监测预警相比，操作简便，所需操作人员少，可降低成本。

Description

一种隧道洞口地质灾害预警系统

技术领域

本实用新型涉及隧道安全施工技术领域，具体涉及一种隧道洞口地质灾害预警系统。

背景技术

我国是世界上泥石流及滑坡地质灾害威胁最为严重的国家之一，泥石流及滑坡地质灾害分布区域广、出现频率高、危害损失大，严重威胁国民经济和社会的可持续发展。而隧道建设在穿越山体时，隧道洞口结构常会面临泥石流及滑坡地质灾害问题，因此有必要对隧道洞口进行泥石流及滑坡地质灾害进行监测预警。目前对于隧道洞口泥石流及滑坡地质灾害监测预警大多采用人工监测预警。人工监测预警手段直观可信，但是会花费大量人力物力，且监测员需要具有较高的临灾判别能力，因此，急需对隧道洞口泥石流及滑坡地质灾害进行自动监控的预警系统。

实用新型内容

本实用新型目的在于：针对在进行隧道洞口地质灾害监控时，目前所采用的人工监测预警费时费力，且对监测员临灾判别能力要求较高的问题，提供一种隧道洞口地质灾害预警系统，其能够自动实时准确地监测隧道洞口一定范围内的边坡泥石流及滑坡地质灾害，并且能够及时发出预警，缩短隧道洞口泥石流及滑坡地质灾害预警的处理时间。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种隧道洞口地质灾害预警系统，包括设于隧道洞口边坡上的多个红外发射器，以及设于隧道洞口边坡前方的红外视频监测仪，所述红外视频监测仪设置在支架上，且能够在支架上沿隧道横向往返运动，所述红外视频监测仪接收红外发射器的红外线信号，还包括预警平台和警报器，所述预警平台接收红外视频监测仪的数据并控制警报器工作。

本实用新型通过设置红外发射器和红外视频监测仪，由于红外视频监测仪设置在支架上，且能够在支架上沿隧道横向往返运动，从而获取整个隧道洞口边坡的红外图像，并通过设置预警平台和警报器，该预警平台接收红外视频监测仪的实时监测数据并判断数据是否正常，当监测数据发生异常时预警平台发送信号给警报器进行报警，该系统能够自动实时准确地监测隧道洞口一定范围内的边坡泥石流及滑坡地质灾害，并且能够及时发出预警，缩短隧道洞口泥石流及滑坡地质灾害预警的处理时间，与目前所采用的人工监测预警相比，该系统操作简便，所需操作人员少，有利于降低监测成本。

作为本实用新型的优选方案，还包括用于监测隧道洞口所在区域降雨信息的自记雨量计。通过在该预警系统中设置自记雨量计，可以根据本流域历史降雨量统计数据进行设定降雨量阈值，当降雨量到达预警阈值时，从而加强对隧道洞口滑坡泥石流的观测预警。

作为本实用新型的优选方案，所述预警平台包括上位机和下位机，所述上位机与下位机通过数据线相连，且所述下位机采集监测数据传送至上位机并控制警报器工作。通过设置上位机和下位机，该上位机用于工作人员输入参数命令，同时分析下位机上传的红外视频监视仪监测数据及自记雨量计监测数据，显示隧道洞口边坡滑动控制点信息以及降雨量数据；该下位机用于采集红外视频监视仪监测数据及自记雨量计监测数据并上传上位机，接收上位机发出的预警命令并发送给警报器。

作为本实用新型的优选方案，所述红外发射器上连有UPS电源，该UPS电源可以对红外发射器进行不间断供电，以对隧道洞口边坡进行全天候监控。

作为本实用新型的优选方案，所述支架包括沿隧道横向设置的横梁，所述横梁下方设有至少两个支腿，在所述横梁上设有用于安装红外视频监测仪的托板，所述托板与横梁之间设有滑移结构，所述滑移结构使得托板能够在横梁上往返运动。

作为本实用新型的优选方案，所述滑移结构包括沿横梁设置的两根导轨，以及对应设于托板底面的两个导轨槽，在托板底面还设有丝杆螺母，所述丝杆螺母位于两根导轨之间，还包括与所述丝杆螺母相配合的丝杆，以及驱动丝杆转动的电机。通过采用电机带动丝杆转动，由丝杆螺母带动托板沿横梁运动，采用这种滑移结构使得红外视频监测仪能够沿隧道横向平稳运动。

作为本实用新型的优选方案，所述导轨的截面为矩形。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型通过设置红外发射器和红外视频监测仪，由于红外视频监测仪设置在支架上，且能够在支架上沿隧道横向往返运动，从而获取整个隧道洞口边坡的红外图像，并通过设置预警平台和警报器，该预警平台接收红外视频监测仪的实时监测数据并判断数据是否正常，当监测数据发生异常时预警平台发送信号给警报器进行报警，该系统能够自动实时准确地监测隧道洞口一定范围内的边坡泥石流及滑坡地质灾害，并且能够及时发出预警，缩短隧道洞口泥石流及滑坡地质灾害预警的处理时间，与目前所采用的人工监测预警相比，该系统操作简便，所需操作人员少，有利于降低监测成本；

2、通过在该预警系统中设置自记雨量计，可以根据本流域历史降雨量统计数据进行设定降雨量阈值，当降雨量到达预警阈值时，从而加强对隧道洞口滑坡泥石流的观测预警。

附图说明

图1为本实用新型中的隧道洞口地质灾害预警系统总体示意图。

图2为本实用新型中的隧道洞口地质灾害预警系统连接关系图。

图3为图1中的红外视频监测仪安装结构主视方向示意图。

图4为图3的断面示意图。

图中标记：1-红外视频监测仪，2-支架，21-横梁，22-支腿，23-导轨，24-托板，25-丝杆螺母，26-丝杆，27-电机，3-红外发射器，4-自记雨量计，5-警报器，6-上位机，7-下位机，8-预警平台，9-UPS电源。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

本实施例提供一种隧道洞口地质灾害预警系统；

如图1-图4所示，本实施例中的隧道洞口地质灾害预警系统，包括设于隧道洞口边坡上的多个红外发射器3，以及设于隧道洞口边坡前方的红外视频监测仪1，所述红外视频监测仪1设置在支架2上，且能够在支架2上沿隧道横向往返运动，所述红外视频监测仪接收红外发射器的红外线信号，还包括预警平台8和警报器5，所述预警平台接收红外视频监测仪的数据并控制警报器工作。

本实用新型通过设置红外发射器和红外视频监测仪，由于红外视频监测仪设置在支架上，且能够在支架上沿隧道横向往返运动，从而获取整个隧道洞口边坡的红外图像，并通过设置预警平台和警报器，该预警平台接收红外视频监测仪的实时监测数据并判断数据是否正常，当监测数据发生异常时预警平台发送信号给警报器进行报警，该系统能够自动实时准确地监测隧道洞口一定范围内的边坡泥石流及滑坡地质灾害，并且能够及时发出预警，缩短隧道洞口泥石流及滑坡地质灾害预警的处理时间，与目前所采用的人工监测预警相比，该系统操作简便，所需操作人员少，有利于降低监测成本。

本实施例中，所述预警平台8包括上位机6和下位机7，该预警平台设置在距离隧道洞口一定距离处的工作室内，所述上位机与下位机通过数据线相连，且所述下位机采集监测数据传送至上位机并控制警报器工作。通过设置上位机和下位机，该上位机用于工作人员输入参数命令，同时分析下位机上传的红外视频监视仪监测数据，显示隧道洞口边坡滑动控制点信息；该下位机用于采集红外视频监视仪监测数据并上传上位机，接收上位机发出的预警命令并发送给警报器。

本实施例中，所述红外视频监测仪通过数据线与下位机连接。红外视频监测仪设置高度应保证可以观测整个隧道洞口边坡区域，且观测点周围无振动源以保证观测过程不受影响。

本实施例中，在隧道洞口边坡区域定位布置红外发射器3的控制点，控制点按井字布置，并具有一定密度(例如2个控制点直线距离为10m，10000m²的面积则包含11²个控制点)，在定位完成的各个控制点处安装红外发射器3。

本实施例中，所述红外发射器3上连有UPS电源9，该UPS电源可以对红外发射器进行不间断供电，以对隧道洞口边坡进行全天候监控。

本实施例中，所述支架2包括沿隧道横向设置的横梁21，所述横梁21下方设有至少两个支腿22，在所述横梁21上设有用于安装红外视频监测仪的托板24，所述托板与横梁之间设有滑移结构，所述滑移结构使得托板能够在横梁上往返运动。

本实施例中，所述滑移结构包括沿横梁21设置的两根导轨23，该导轨截面为矩形，以及对应设于托板底面的两个导轨槽，在托板24底面还设有丝杆螺母25，所述丝杆螺母25位于两根导轨23之间，还包括与所述丝杆螺母25相配合的丝杆26，以及驱动丝杆26转动的电机27。通过采用电机带动丝杆转动，由丝杆螺母带动托板沿横梁运动，采用这种滑移结构使得红外视频监测仪能够沿隧道横向平稳运动，同时通过控制电机启停使得红外视频监测仪能够停在横梁上的任意位置，便于设置多个采样位置，以覆盖整个隧道洞口边坡。

本实施例中，所述警报器设置在距离隧道洞口坡脚一定距离并距离地面一定高度的位置处，并用数据线将警报器与下位机相连。

具体地，安装布置完成本系统后，操作人员接通电源系统启动预警系统，检查系统是否正常工作，确保系统正常运行后，操作人员在上位机6上输入的降雨量预警阈值与相对位移预警量。

上位机6第一次采集监控区域红外控制点图像绘制基础图，上位机6向下位机7发出采集红外控制点图像命令。下位机7向红外视频监测仪1发送采集红外控制点图像命令。红外视频监测仪运动到横梁上的不同位置处，从而形成多个采样位置，以便采集整个监控区域红外发射器3图像信号。下位机7采集红外视频监测仪1监控到的红外控制点图像数据，并上传上位机6。上位机6接收到数据后绘制红外视频监测仪1监控到的基础图，并储存基础图用做此后监控对比。

操作人员在上位机6上启动自动监控扫描对比模式。每隔120秒红外视频监测仪1拍摄一次监控区域的红外控制点的图像，上位机6将红外视频监控仪监控到的实时图像与基础图进行图形对比处理。当边坡发生滑动时，上位机6进行图形对比处理后发现控制点位移大于设定的相对位移预警量，预警平台8进入警报模式，上位机6向下位机7发出开启警报器5命令，下位机7收到信号并发送给警报器5，警报器5开始发出警报。上位机6显示隧道洞口边坡变形范围、控制点位移情况便于后续操作人员评估灾害规模。

实施例2

本实施例提供另一种隧道洞口地质灾害预警系统；

如图1-图4所示，与实施例1的不同之处在于，本实施例中，还包括用于监测隧道洞口所在区域降雨信息的自记雨量计4，其安装在隧道洞口边坡上，自记雨量计安装点选取在整个隧道洞口边坡区域几何中心处，并用数据线将自记雨量计与下位机连接，下位机将自记雨量计监测数据上传至上位机进行分析。通过在该预警系统中设置自记雨量计，可以根据本流域历史降雨量统计数据进行设定降雨量阈值，当降雨量到达预警阈值时，从而加强对隧道洞口滑坡泥石流的观测预警。

当发生降雨时，系统进入降雨预警模式。下位机7每隔2分钟采集自记雨量计4的降雨数据并上传上位机6，上位机6实时显示监控区域降雨量。操作人员在上位机6上启动自动监控扫描对比模式。每隔120秒红外视频监测仪1拍摄一次监控区域的红外控制点的图像，上位机6将红外视频监控仪监控到的实时图像与基础图进行图形对比处理。

当降雨量到达预警阈值时，每隔60秒红外视频监测仪1拍摄一次监控区域的红外控制点的图像，上位机6将红外视频监控仪监控到的实时图像与基础图进行图形对比处理。当边坡发生滑动时，上位机6进行图形对比处理后发现控制点位移大于设定的相对位移预警量，预警平台8进入警报模式，上位机6向下位机7发出开启警报器5命令，下位机7收到信号并发送给警报器5，警报器5开始发出警报。上位机6显示隧道洞口边坡变形范围、控制点位移情况便于后续操作人员评估灾害规模。

本预警系统利用图像对比技术结合红外观测技术以及雨量阈值，实现隧道滑坡的观测预警；该系统操作简便，可自动监测隧道洞口边坡的滑坡及泥石流灾害，所需操作人员少，可大大降低监测成本；且在施工完成后，拆卸本系统封装待下次使用。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的原理之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种隧道洞口地质灾害预警系统，其特征在于，包括设于隧道洞口边坡上的多个红外发射器，以及设于隧道洞口边坡前方的红外视频监测仪，所述红外视频监测仪设置在支架上，且能够在支架上沿隧道横向往返运动，所述红外视频监测仪接收红外发射器的红外线信号，还包括预警平台和警报器，所述预警平台接收红外视频监测仪的数据并控制警报器工作。

2.根据权利要求1所述的隧道洞口地质灾害预警系统，其特征在于，还包括用于监测隧道洞口所在区域降雨信息的自记雨量计。

3.根据权利要求1或2所述的隧道洞口地质灾害预警系统，其特征在于，所述预警平台包括上位机和下位机，所述上位机与下位机通过数据线相连，且所述下位机采集监测数据传送至上位机并控制警报器工作。

4.根据权利要求1所述的隧道洞口地质灾害预警系统，其特征在于，所述红外发射器上连有UPS电源。

5.根据权利要求1所述的隧道洞口地质灾害预警系统，其特征在于，所述支架包括沿隧道横向设置的横梁，所述横梁下方设有至少两个支腿，在所述横梁上设有用于安装红外视频监测仪的托板，所述托板与横梁之间设有滑移结构，所述滑移结构使得托板能够在横梁上往返运动。

6.根据权利要求5所述的隧道洞口地质灾害预警系统，其特征在于，所述滑移结构包括沿横梁设置的两根导轨，以及对应设于托板底面的两个导轨槽，在托板底面还设有丝杆螺母，所述丝杆螺母位于两根导轨之间，还包括与所述丝杆螺母相配合的丝杆，以及驱动丝杆转动的电机。

7.根据权利要求6所述的隧道洞口地质灾害预警系统，其特征在于，所述导轨的截面为矩形。