CN211524907U - 一种隧道施工监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种隧道施工监测系统，包括隧道监测装置、主控制器、GPS定位器和监控终端，隧道监测装置包括湿度传感器、粉尘浓度传感器、有毒气体传感器以及激光变形监测装置，主控制器连接有报警器，且主控制器通过无线通信电路与监控终端连接，监控终端包括监测服务器，GPS定位器分别与监测服务器和主控制器连接。本实用新型通过配置隧道监测装置，根据监测数据制定施工计划，并通过GPS定位器对施工人员和施工设备进行定位监控，提高施工安全性；配置激光变形监测装置，并通过无线通信电路将监测信息传输至监测服务器，实现监测数据的实时预报、及时反馈，提高施工效率和管理水平。

Description

一种隧道施工监测系统

技术领域

本实用新型涉及隧道施工技术领域，具体是指一种隧道施工监测系统。

背景技术

随着社会经济的发展，隧道工程建设迈入了快速发展阶段，与此同时，近几年隧道施工的安全事故也频频发生，尤其是重大事故的不断发生，给路桥隧道的安全生产工作敲响了警钟。隧道工程是在地下进行施工，施工过程具有极大的未知性和不确定性。隧道施工过程中的监控量测，作为信息化施工的一个重要手段，通过施工现场的监控量测，为判断围岩稳定性，支护、衬砌可靠性，二次衬砌合理施工时间，以及修改施工方法、调整围岩级别、变更支护设计参数提供依据，指导日常施工管理，确保施工安全和质量。隧道施工监测主要包括围岩变形和支护结构内里、拱顶下沉、水平收敛等。隧道施工监测是了解隧道变形情况、保障施工人员安全的重要手段。

现有的隧道施工监测是以人工测量为依托，进行简单数据收集，人工成本高、效率低并且容易造成数据混乱和丢失，影响监测实施。此外，传统的隧道施工监测，需要依靠施工人员丰富的工程经验，由于专业性很强，并且数据分析实时性差，难以实现实时预报、及时反馈，无法满足信息化施工的需求，降低了施工效率和管理水平。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种隧道施工监测系统，通过设置湿度传感器、粉尘浓度传感器以及有毒气体传感器，根据监测数据制定施工计划，保障施工人员的安全，通过GPS定位器对施工人员和施工设备进行定位监控，进一步提高施工安全性；通过配置激光变形监测装置，并通过无线通信电路将监测信息传输至监测服务器，实现监测数据的实时预报、及时反馈，提高施工效率和管理水平。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种隧道施工监测系统，包括隧道监测装置、主控制器、GPS定位器和监控终端，所述隧道监测装置包括湿度传感器、粉尘浓度传感器、有毒气体传感器以及激光变形监测装置，所述湿度传感器、粉尘浓度传感器、有毒气体传感器以及激光变形监测装置分别通过ZigBee协调器与主控制器连接，所述主控制器连接有报警器，且主控制器通过无线通信电路与监控终端连接，所述监控终端包括监测服务器，所述GPS定位器包括GPS电路和GPRS电路，且GPS定位器通过GPS电路与主控制器电连接，GPS定位器通过GPRS电路与监测服务器信号连接。

进一步的所述激光变形监测装置包括激光测距仪和安装座，所述安装座上端设有转盘，转盘上端对称设有两根支撑杆，贯穿两根支撑杆设有转轴，所述转轴与转盘分别连接有驱动电机，所述激光测距仪套设在转轴上，安装座上还设有微控制器，所述微控制器与驱动电机电连接。

进一步的所述激光测距仪采用optoNCDT ILR 1191激光测距仪。

进一步的所述报警器采用TGSG-07声光报警器。

进一步的所述湿度传感器采用STH11单芯片传感器。

进一步的所述粉尘浓度传感器的型号为GCG1000。

进一步的所述有毒气体传感器的型号为H2S-A1。

进一步的所述GPRS电路采用基于TCP/IP的物联网协议MQTT与监测服务器进行数据传输。

进一步的所述无线通信电路采用4G或3G或2G通信。

进一步的所述主控制器采用MSP430F149芯片构建电路。

本实用新型与现有技术相比，具有的有益效果为：

（1）本实用新型通过设置湿度传感器、粉尘浓度传感器以及有毒气体传感器，并通过无线传输的方式对监测数据进行传送，实现监测数据的实时预报、及时反馈，施工管理人员可根据各个传感器的监测结果制定施工计划，保障施工人员的安全、延长施工设备使用寿命。

（2）本实用新型通过设置GPS定位器，对施工人员和施工设备进行定位监控，提高施工安全性，减少安全隐患。

（3）本实用新型通过配置激光变形监测装置，激光变形监测装置通过激光测距的方式获取隧道变形数据，并通过无线通信电路将监测信息传输至监测服务器，以便后台分析，实现实时自动监测隧道内部围岩变形情况，提高施工效率和管理水平。

（4）本实用新型通过转盘、转轴以及驱动电机的配合，使激光测距仪可在水平方向与垂直方向进行旋转，以便激光测距仪调整测距角度，以此分析隧道不同点位的形变状态。

（5）本实用新型采用的激光测距仪为高精度激光测距仪optoNCDT ILR 1191，以满足隧道施工中的隧道形变测量需求。

（6）本实用新型采用TGSG-07声光报警器，具有良好的防水防尘性能，并且采用多种语音提示，可根据隧道施工要求定制，便于现场操作人员分辨故障原因，进一步提高施工安全性。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为激光变形监测装置的结构示意图。

附图标记说明：

1、安装座；2、转盘；3、转轴；4、激光测距仪；5、支撑杆；6、驱动电机；7、微控制器。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1：

如图1所示，本实用新型为了克服现有技术的缺陷，通过设置湿度传感器、粉尘浓度传感器以及有毒气体传感器，根据监测结果制定施工计划，保障施工人员的安全，通过GPS定位器对施工人员和施工设备进行定位监控，提高施工安全性，减少安全隐患；通过配置激光变形监测装置，并通过无线通信电路将监测信息传输至监测服务器，实现监测数据的实时预报、及时反馈，提高施工效率和管理水平。

一种隧道施工监测系统，包括隧道监测装置、主控制器、GPS定位器和监控终端，所述隧道监测装置包括湿度传感器、粉尘浓度传感器、有毒气体传感器以及激光变形监测装置；其中，湿度传感器采用STH11单芯片传感器，粉尘浓度传感器的型号为GCG1000，测量速度快速准确、灵敏度高且性能稳定，有毒气体传感器的型号为H2S-A1；所述湿度传感器、粉尘浓度传感器、有毒气体传感器以及激光变形监测装置分别通过ZigBee协调器与主控制器连接，ZigBee协调器采用CC2530芯片构建电路，主控制器采用MSP430F149芯片构建电路，且主控制器通过无线通信电路与监控终端连接，无线通信电路采用4G或3G或2G通信，所述主控制器连接有报警器，报警器采用TGSG-07声光报警器，声音洪亮，具有良好的防水防尘性能，并且采用多种语音提示，可根据隧道施工要求定制，便于现场操作人员分辨故障原因，进一步提高施工安全性；所述激光变形监测装置包括激光测距仪4和安装座1，所述安装座1上端设有转盘2，转盘2上端对称设有两根支撑杆5，贯穿两根支撑杆5设有转轴3，所述转轴3与转盘2分别连接有驱动电机6，所述激光测距仪4采用高精度的激光测距仪optoNCDT ILR1191，且激光测距仪4套设在转轴3上，安装座1上还设有微控制器7，所述微控制器7与驱动电机6电连接，所述监控终端包括监测服务器，所述GPS定位器位于施工人员或施工设备上，用于实施定位施工人员以及施工设备的位置，提高隧道施工的安全性，减少安全隐患，GPS定位器采用GT360便携式定位器，GPS定位器包括GPS电路和GPRS电路，且GPS定位器通过GPS电路与主控制器电连接，且GPS电路，GPS定位器通过GPRS电路与监测服务器信号连接，且GPRS电路采用基于TCP/IP的物联网协议MQTT与监测服务器进行数据传输。其中，湿度传感器、粉尘浓度传感器、有毒气体传感器、激光测距仪4、报警器、ZigBee协调器、主控制器可根据上述型号描述直接购买使用。

使用时，湿度传感器、粉尘浓度传感器和有毒气体传感器分别检测隧道内的湿度信息、粉尘浓度信息以及有毒气体浓度信息，激光变形监测装置采用激光测距的方式获取隧道变形数据，激光变形监测装置包括激光测距仪4和安装座1，且安装座1上设有微控制器7，将安装座1固定安装于隧道内侧壁，微控制器7控制驱动电机6的工作状态，当需要调整激光测距仪4的测距角度时，控制器控制驱动电机6启动工作，即驱动电机6驱动转盘2和/或转轴3转动，转盘2控制激光侧距仪4在水平方向转动，转轴3控制激光测距仪4在垂直方向转动，通过转盘2、转轴3、微控制器7以及驱动电机6的配合，使激光测距仪4可在水平与垂直方向进行旋转，以便激光测距仪4调整测距角度，以此分析隧道不同点位的形变状态。湿度传感器、粉尘浓度传感器、有毒气体传感器以及激光测距仪4分别将检测到的信息通过ZigBee协调器传输至主控制器，使用ZigBee进行通信，可靠性高、数据可以相互转发，若网络中几个节点出现故障，不会影响整个无线网络正常工作，主控制器进一步将接收到的检测数据传输至监测服务器，监测服务器接收到信息后将数据存入数据库，并同时对检测数据进行分析和处理，然后根据检测数据以及设定的安全阈值对数据进行安全分析，为后续隧道施工计划做准备，提高隧道施工的施工效率和管理水平。其中，若主控制器接收到检测数据不在预设的安全范围以内，则主控制器控制报警器发出报警提示，报警器采用TGSG-07声光报警器，具有良好的防水防尘性能，并且采用多种语音提示，可根据隧道施工要求定制，便于现场操作人员分辨故障原因，进一步提高施工安全性。在施工人员或施工设备上配置有GPS定位器，GPS定位器包括GPS电路和GPRS电路，GPS定位器通过GPS电路获取施工人员或施工设备的位置信息，并通过GPRS电路将获取到的信息传输至监测服务器，其中，GPRS电路采用基于TCP/IP的物联网协议MQTT与监测服务器进行数据传输，实时传输数据，进一步提高施工安全性与施工监测效率，减少安全隐患。以上技术方案中，湿度传感器、粉尘浓度传感器、有毒气体传感器以及激光测距仪分别将监测信息通过ZigBee协调器传输至主控制器，主控制器进一步根据接收到的监测数据控制报警器工作，这一过程虽涉及软件设置，但均为现有技术，本领域技术人员只需根据上述描述无需进行软件更改，即可实现本实用新型的技术效果，其中，湿度传感器、粉尘浓度传感器、有毒气体传感器、ZigBee协调器、主控制器以及激光测距仪可根据上述型号描述直接购买使用。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种隧道施工监测系统，包括隧道监测装置、主控制器、GPS定位器和监控终端，其特征在于：所述隧道监测装置包括湿度传感器、粉尘浓度传感器、有毒气体传感器以及激光变形监测装置，所述湿度传感器、粉尘浓度传感器、有毒气体传感器以及激光变形监测装置分别通过ZigBee协调器与主控制器连接，所述主控制器连接有报警器，且主控制器通过无线通信电路与监控终端连接，所述监控终端包括监测服务器，所述GPS定位器包括GPS电路和GPRS电路，且GPS定位器通过GPS电路与主控制器电连接，GPS定位器通过GPRS电路与监测服务器信号连接。

2.根据权利要求1所述的一种隧道施工监测系统，其特征在于：所述激光变形监测装置包括激光测距仪（4）和安装座（1），所述安装座（1）上端设有转盘（2），转盘（2）上端对称设有两根支撑杆（5），贯穿两根支撑杆（5）设有转轴（3），所述转轴（3）与转盘（2）分别连接有驱动电机（6），所述激光测距仪（4）套设在转轴（3）上，安装座（1）上还设有微控制器（7），所述微控制器（7）与驱动电机（6）电连接。

3.根据权利要求2所述的一种隧道施工监测系统，其特征在于：所述激光测距仪（4）采用optoNCDT ILR 1191激光测距仪。

4.根据权利要求1所述的一种隧道施工监测系统，其特征在于：所述报警器采用TGSG-07声光报警器。

5.根据权利要求1所述的一种隧道施工监测系统，其特征在于：所述湿度传感器采用STH11单芯片传感器。

6.根据权利要求1所述的一种隧道施工监测系统，其特征在于：所述粉尘浓度传感器的型号为GCG1000。

7.根据权利要求1所述的一种隧道施工监测系统，其特征在于：所述有毒气体传感器的型号为H2S-A1。

8.根据权利要求1所述的一种隧道施工监测系统，其特征在于：所述GPRS电路采用基于TCP/IP的物联网协议MQTT与监测服务器进行数据传输。

9.根据权利要求1所述的一种隧道施工监测系统，其特征在于：所述无线通信电路采用4G或3G或2G通信。

10.根据权利要求1所述的一种隧道施工监测系统，其特征在于：所述主控制器采用MSP430F149芯片构建电路。

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