CN210981202U

CN210981202U - 一种地铁深隧工程建设安全自动连续监控系统

Info

Publication number: CN210981202U
Application number: CN201922292696.0U
Authority: CN
Inventors: 吴贤国; 冯宗宝; 秦文威; 王洪涛; 戴小松; 朱宏平; 陈虹宇; 曾铁梅; 徐文胜; 吴克宝
Original assignee: Ccteb Infrastructure Construction Investment Co ltd; Wuhan Huazhong University Of Science And Technology Civil Engineering Testing Center; Huazhong University of Science and Technology
Current assignee: Ccteb Infrastructure Construction Investment Co ltd; Wuhan Huazhong University Of Science And Technology Civil Engineering Testing Center; Huazhong University of Science and Technology
Priority date: 2019-12-18
Filing date: 2019-12-18
Publication date: 2020-07-10
Anticipated expiration: 2029-12-18

Abstract

本实用新型涉及一种地铁深隧工程建设安全自动连续监控系统，属于隧道施工安全监控、预警领域，包括由传感器单元、数据采集和传输单元、计算机、和建设安全评估程序模块；所述传感器单元采集位移、应变、沉降和倾角监测信号；所述数据采集和传输单元包括传感器无线数据收发器、无线数据中继收发器，用于倾角监测信号在各个单元之间的无线收发；所述计算机包括计算机，所述建设安全评估程序模块在被所述计算机执行时，对位移、应变、沉降和倾角监测信号数据中的至少一个进行小波包分析，识别隧道结构损伤的出现时间、损伤位置及损伤程度。本实用新型具有实时性、便捷性、高效性以及精确性。

Description

一种地铁深隧工程建设安全自动连续监控系统

技术领域

本实用新型属于隧道施工安全监控、预警领域，更具体地，涉及一种地铁深隧工程建设安全自动连续监控系统。

背景技术

地铁深隧道等工程施工由于其隐蔽性、不确定性和多变化性等特点，施工难度大，严重影响着工程施工进度、工程质量和施工安全。深隧工程施工监控的目的是及时监测掌握工程结构的应力、倾角等基本情况，用以指导工程施工，确保建设施工的安全。

由于深隧地下工程地质条件的复杂性、设计和施工方法的局限性以及各种不确定因素的影响，使得在设计阶段确定的参数在施工阶段往往可能达不到工程要求。目前隧道施工安全监控水平与信息化施工的要求还相差甚远，缺少一套统一化、标准化、科学化的研究体系，传统地下结构检测方法周期长、效率低下、维护费用高，信息化低以及隐蔽区域难以测量。因此进行隧道监控量测和信息化管理技术研究，及时进行隧道施工预警预报，指导隧道施工和优化施工方案的作用，是推动施工信息化、安全化的有效途径。

因此，亟需一种用于地铁深隧工程建设，能够解决深隧道工程施工过程中现有监控技术的效率低下、维护费用高的安全自动连续监控系统。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种地铁深隧工程建设安全自动连续监控系统，其目的在于，通过丰富的传感器搭配及无线网络传输，能够对基坑支护结构、隧道围护结构、周围环境以及岩土性质的变化进行实时监控，由此解决现有监控技术效率低下、维护费用高的技术问题。

为了实现上述目的，按照本实用新型的一个方面，提供了一种地铁深隧工程建设安全自动连续监控系统，包括由传感器单元、数据采集和传输单元及计算机构成的监测组网；

所述传感器单元包括数码位移传感器、数码动静态应变传感器、工程结构体挠度沉降测试仪和数码倾角传感器，分别用于采集位移、应变、沉降和倾角监测信号；

所述数据采集和传输单元包括传感器无线数据收发器、无线数据中继收发器；多个无线数据收发器分别与所述传感器单元中的各个传感器连接，以将采集的监测信号数据发送至无线数据中继收发器；

无线数据中继收发器连接计算机，以将接收的监测信号数据传送至计算机。

进一步地，包括多个无线数据中继收发器；各传感器无线数据收发器分别与对应的传感器进行模块化集成，以根据隧道监测范围需求，通过各无线数据中继收发器接入或撤出监测组网。

进一步地，包括红外线遥控器，用于控制各个传感器的启停。

进一步地，包括磁性固定表座，用于在隧道中以磁吸附方式可拆卸地安装各传感器。

进一步地，无线数据中继收发器接有独立电源。

总体而言，本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1.本实用新型基于完全的无线监测组网方案，搭建了一套地铁深隧工程建设安全自动连续监控系统，能够实现基坑支护结构、隧道围护结构、周围环境以及岩土性质变化的实时监控，可以高效、实时地监测和反映深隧工程结构以及工程环境的安全状态，使得工程人员能够及时有效地获知隧道状况。提高了安全监控单元的先进性与科学性，提高了深隧施工、维护的安全性及便利性，给施工安全提供保障，减少可能发生的生命财产损失。本实用新型相对于传统监测手段具有实时性、便捷性、高效性以及精确性，适用范围广，后续维护费用低。

2、通过模块化集成获得无线传感器，进而通过无线数据中继收发器实现检测区域的自由扩展，可以灵活适用于各种在建、已建、维护中的不同监测区间长度的隧道实时监控。

3、通过加设红外线遥控，可以随时针对各个传感器进行启闭控制，方便传感器的维护、更换，也可通过在非运营、非施工时段远程关闭所有传感器从而节约能源、延长使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型的系统组成示意图。

具体实施方式

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仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，本实用新型优选的一种地铁深邃工程建设安全自动连续监控系统，包括由传感器单元、数据采集和传输单元及计算机构成的监测组网；所述传感器单元包括数码位移传感器、数码动静态应变传感器、工程结构体挠度沉降测试仪和数码倾角传感器，分别用于采集位移、应变、沉降和倾角监测信号；所述数据采集和传输单元包括传感器无线数据收发器、无线数据中继收发器；多个无线数据收发器分别与所述传感器单元中的各个传感器连接，以将采集的监测信号数据发送至无线数据中继收发器；无线数据中继收发器连接计算机，以将接收的监测信号数据传送至计算机。

优选地，考虑到不同施工、监控场景下需要监控的区域范围大小不同，本实用新型还包括多个无线数据中继收发器；各传感器无线数据收发器分别与对应的传感器进行模块化集成，以根据隧道监测范围需求，通过各无线数据中继收发器接入或撤出监测组网。

优选地，包括红外线遥控器，用于控制各个传感器的启停，以利于随时进行停机维护、更换，或在非运营、非施工时段内关闭传感器以节约能源和延长使用寿命。

优选地，本实施例选用的各传感器为HY-65050F数码位移传感器、HY-65DJB3000B数码动静态应变传感器、HY-RC65D工程结构体挠度沉降测试仪和HY-65QJ数码动静高品质倾角传感器，还包括磁性固定表座和12V电源。在保证结构正常施工条件下，在地铁施工现场根据监测内容以及监测对象实际工程情况确定测点布设方案并以此布置各类传感器，还可以根据不同监测目标设定不同的监测频率和监测时间间隔，接通传感器的电源后，各类传感器分别用来监测结构体的位移、应力、挠度沉降值、倾角信号，并通过无线数据收发器传送到计算机客户端，计算机客户端根据结构状况和病害类型，建立地铁隧道区间有限元模型，并根据实测数据修正有限元模型；根据传感器所测得的损伤指标数据，再利用基于损伤指标的损伤识别和基于智能计算的损伤识别来评估整体结构性能。当变形超过有关标准或场地条件变化较大时，应加密观测。当有危险事故征兆时，则需进行连续监测。以此达到高效、实时地监测深隧工程结构以及工程环境的安全状态的目的。

安装时，所述的HY-65050F数码位移传感器被套进磁性表座的可旋转支杆上，稍微压缩一点HY-65F050直线数码位移计的可伸缩测杆，可使其测杆与被测点垂直或水平接触好，用于测量被测点发生的位移。

所述的HY-65DJB3000B数码动静态应变传感器，其应变传感器宝石测头与微动测头在接受到结构体表面变形时，其变形会被传递到宝石测头，宝石测头带动内置钐钴合金材料移动，霍尔芯片在永久磁场中移动产生电压信号。此电压信号直接在传感器内部转换为应变进行输出。

所述的HY-RC65D工程结构体挠度沉降测试仪，其本身固定于被测结构体上，用沉降仪与静止参考基准之间的相对位移变化来测得被测结构体的沉降、挠度值。使用时，测试仪安装于被测工程结构体各挠度(或沉降)测点上，将测试仪及其旋臂杆调整至与钢丝合适距离，旋臂杆以自身重力与钢丝滑动接触。当被测体在荷载或其他受力作用下发生位移时，旋臂杆与静止的钢丝发生相对运动。此值即为被测体的受力形变位移值，又称挠度或沉降值。

所述的HY-65QJ数码动静高品质倾角传感器，内部由摆杆、钐钴合金材料、霍尔芯片、16位单片机组成。传感器安放在被测结构体上，随结构一起倾斜。内部摆杆上固定霍尔芯片在磁场内移动，利用霍尔效应输出电压信号，该信号直接进入16位单片机进行采样，转换成数字信号后，对其位置非线性编码，最后直接以RS485标准输出位移数字量。

所述的传感器无线数据收发器主要用于把传感器监测的数据进行无线接收并传送。所述的无线数据中继收发器主要用于接收传感器发送的数据并将数据传送到计算机。所述的磁性固定表座主要用于安装各类传感器。所述的红外线遥控器主要用于控制传感器的接通和关闭。

总体而言，本实用新型针对地铁深隧工程建设结构特点，综合布置结构各类传感器形成建设安全监控的硬件网络，建立基于测量仪器、无线网络的深隧建设安全的监测单元集成，以使工程人员能够实时掌握监测数据，及时发现异常情况，减少施工周期内隧道突发性事故。

本领域的技术人员容易理解，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，凡在本实用新型的精神和原则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

1.一种地铁深隧工程建设安全自动连续监控系统，其特征在于，包括由传感器单元、数据采集和传输单元及计算机构成的监测组网；

2.根据权利要求1所述的一种地铁深隧工程建设安全自动连续监控系统，其特征在于，包括多个无线数据中继收发器；各传感器无线数据收发器分别与对应的传感器进行模块化集成，以根据隧道监测范围需求，通过各无线数据中继收发器接入或撤出监测组网。

3.根据权利要求1或2所述的一种地铁深隧工程建设安全自动连续监控系统，其特征在于，包括红外线遥控器，用于控制各个传感器的启停。

4.根据权利要求1或2所述的一种地铁深隧工程建设安全自动连续监控系统，其特征在于，包括磁性固定表座，用于在隧道中以磁吸附方式可拆卸地安装各传感器。

5.根据权利要求1或2所述的一种地铁深隧工程建设安全自动连续监控系统，其特征在于，无线数据中继收发器接有独立电源。