CN215833317U - 用于监测隧道状况的监测系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种用于监测隧道状况的监测系统。所述监测系统包括：多个传感器单元，其布置于监测隧道状况的相关位置，以用于车辆经过时获取所述隧道的声音信号；数据处理单元，其与所述多个传感器单元连接，并且配置成分析所述声音信号，以便生成分析结果；以及预警单元，其与所述数据处理单元连接，并且配置成根据所述分析结果来执行预警操作。本公开的监测系统可以针对车辆经过时获取的隧道声音信号进行分析来确定隧道状况，从而有效增加了隧道监测的准确性且提高了监测效率，使得对隧道状况的预警更加准确及时。

Description

用于监测隧道状况的监测系统

技术领域

本公开一般地涉及监测领域。具体地，本公开涉及一种用于监测隧道状况的监测系统。

背景技术

隧道是在既有的建筑或土石结构中挖出来用作地下通道的工程建筑物。为了保证隧道的安全性和稳定性，需要对隧道进行定期巡查。目前的巡查方式主要以人工巡查为主，其自动化、信息化和智能化的水平相对较低。另外，人工巡查周期和对隧道状况的巡检评估往往依赖巡检人员的经验来确定。因此人工巡检数据的有效性、真实性和完整性不易保证，并且后续难以充分利用。

实用新型内容

为了至少解决上述的一个或多个技术问题，本公开提供一种用于监测隧道状况的监测系统。该监测系统包括：多个传感器单元，其布置于监测隧道状况的相关位置，以用于车辆经过时获取所述隧道的声音信号；数据处理单元，其与所述多个传感器单元连接，并且配置成分析所述声音信号，以便生成分析结果；以及预警单元，其与所述数据处理单元连接，并且配置成根据所述分析结果来执行预警操作。

在一个实施例中，每个所述传感器单元包括第一声音传感器和第二声音传感器。

在另一个实施例中，所述多个传感器单元布置于所述隧道的内侧和/或外侧的多个位置。

在又一个实施例中，所述隧道的内侧包括隧道顶壁和隧道侧壁。

在又一个实施例中，所述隧道的外侧包括隧道外壁和邻近所述隧道的隧道口的位置。

在又一个实施例中，所述第一声音传感器和所述第二声音传感器相邻布置，并且所述第一声音传感器以附着的方式布置在所述隧道上，所述第二声音传感器通过立杆或隔音件布置在所述隧道上。

在又一个实施例中，所述第一声音传感器和所述第二声音传感器是电阻式声音传感器、电容式声音传感器和磁电式声音传感器中的任一种。

在又一个实施例中，所述隧道监测系统还包括多个信号采集单元，所述多个信号采集单元中的每个连接所述多个传感器单元中的一部分传感器单元。

在又一个实施例中，所述监测系统还包括信号采集单元，所述信号采集单元配置成接收所述传感器单元获取的声音信号，以对所述声音信号进行模数转换，并将经模数转换后的声音信号发送给所述数据处理单元。

在又一个实施例中，所述信号采集单元与所述数据处理单元通过有线或无线的方式进行通信连接。

在又一个实施例中，所述监测系统还包括监控中心，所述预警单元还配置成与所述监控中心通过有线或无线的方式进行通信连接，以便将预警信息发送至所述监控中心。

根据本公开的监测系统，可以利用声音传感器获取隧道的声音信号，通过对声音信号的分析结果来确定隧道的状况，并且提供预警信息来执行相应的预警操作。这有效增加了隧道监测的准确性并且提高了监测效率，使得对隧道状况的预警更加准确及时。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本公开示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本公开的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分其中：

图1是示出根据本公开实施例的用于监测隧道状况的监测系统的示意性框图；

图2是示出根据本公开实施例的监测系统的传感器单元的示意性框图；

图3是示出根据本公开另一个实施例的用于监测隧道状况的监测系统的示意性框图；以及

图4至图7是示出根据本公开实施例的布置有传感器单元的隧道的侧视图。

具体实施方式

下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

本公开涉及的隧道是指在既有的建筑或土石结构中挖出来地、埋置于地层内的用作地下通道的工程建筑物。通常可以是以某种用途、在地面下用任何方法按规定形状和尺寸修筑的断面积大于2平方米的硐室。

隧道由于自然灾害或长期使用等原因会产生病害，例如：隧道的水害，隧道衬砌裂损，隧道冻害，隧道衬砌腐蚀等。以上病害的发生往往造成巨大的安全隐患，因此需要做到及时的监控及维护。尤其隧道衬砌裂损腐蚀更是重点监测内容，其中隧道衬砌则是指支持和维护隧道的长期稳定和耐久性的永久结构物。

本公开可以在隧道的相关位置安装传感器，并对传感器采集的隧道在车辆经过时的声音信号进行分析，由于隧道的病害会导致声音信号的异常，因此可实现对隧道的有效监测。

下面结合附图来详细描述本公开的具体实施方式。

本公开提供一种用于监测隧道状况的监测系统。图1是示出根据本公开实施例的监测系统100的示意性框图。如图1所示，该监测系统100包括多个传感器单元110、数据处理单元120和预警单元130。传感器单元110可以布置于监测隧道状况的相关位置，以用于车辆经过时获取所述隧道的声音信号。数据处理单元120可以与所述多个传感器单元110连接，并且配置成分析所述声音信号，以便生成分析结果。预警单元130可以与所述数据处理单元120连接，并且配置成根据所述分析结果来执行预警操作。

本公开的监测系统100可以利用传感器单元获取隧道的声音信号，通过对声音信号的分析结果来确定隧道的状况，并且提供预警信息来执行相应的预警操作。这有效增加了隧道监测的准确性并且提高了监测效率，使得对隧道状况的预警更加准确及时。

参照图2，图2是示出根据本公开实施例的图1中的传感器单元110的示意性框图。如图2所示，每个传感器单元110可以包括第一声音传感器111和第二声音传感器112。并且第一声音传感器111和所述第二声音传感器112相邻布置，并且第一声音传感器111以附着的方式布置在隧道上，第二声音传感器112通过立杆或隔音件布置在所述隧道上。此外，第一声音传感器111和第二声音传感器112可以是电阻式声音传感器、电容式声音传感器和磁电式声音传感器中的任一种。多个传感器单元110可以布置于监测隧道状况的相关位置(下面将结合图4至图7描述)，在车辆经过隧道时，通过布置于隧道的声音传感器来获取声音信号。

根据本公开的实施例，数据处理单元120可以接收多个传感器单元110获取的声音信号，并配置成分析所述声音信号，以便生成分析结果。具体地，数据处理单元120可以对接收到的传感器单元110中的第一声音传感器111和第二声音传感器112的声音信号进行分析。

由于第一声音传感器111以附着的方式布置在隧道上，因此该第一声音传感器111用于获取车辆经过隧道时隧道的整体声音，包括环境声音和隧道结构的声音。由于第二声音传感器112通过立杆或隔音件布置在所述隧道上，使得第二声音传感器112与隧道结构隔开，因此该第二声音传感器112主要用于获取车辆经过隧道时的环境声音。此外，由于第一声音传感器111和所述第二声音传感器112相邻布置，因此可以确保它们获取的声音信号对应于隧道的同一结构区域。从而结合第一声音传感器111和第二声音传感器112获取的声音信号，可以获得隧道结构的声音信息，根据该声音信息，判断隧道结构是否发生变化，因此，可以对隧道状况进行监测而获得分析结果。

根据本公开的实施例，所述预警单元130可以根据所述分析结果生成预警信息。

在该实施例中，该预警信息根据情况可以分为不同的预警级别。例如：第一级预警，代表可能有所损坏或损坏程度低，需要维护员进行勘察；第二级预警，代表损坏程度较高，需要维护员立即进行勘察；第三级预警，代表损坏严重，需要维护员立即进行勘察和维护。

根据另一个实施例，还可以根据全部传感器单元110或相关区域内的多个传感器单元所对应的声音信号的分析结果进行综合判断来生成预警信息。

图3是示出根据本公开另一个实施例的用于监测隧道状况的监测系统200的示意性框图。图3中所示的监测系统200与图1中所示的监测系统100的区别在于，监测系统200还包括多个信号采集单元210和监控中心220。由于前文已经结合图1对多个传感器单元110、数据处理单元120和预警单元130的进行了详细描述，在此将不再赘述。

如图3所示，多个信号采集单元210中的每个连接多个传感器单元110中的一部分传感器单元。信号采集单元210可以配置成接收传感器单元110(第一声音传感器和第二声音传感器)获取的声音信号，以对所述声音信号进行模数转换，并将经模数转换后的声音信号发送给数据处理单元120。如图2所示，每个信号采集单元210接收一部分传感器单元110获取的声音信号。

在一个实施例中，信号采集单元210与所述数据处理单元120可以通过有线方式例如利用光纤或网线，或者无线方式例如4G或5G技术进行通信连接。

根据本公开的实施例，监测系统200还可以包括监控中心220，其与前述预警单元130可以通过有线或无线的方式进行通信连接，以便预警单元130将预警信息发送至所述监控中心220。由于预警单元130和监控中心220之间的通信连接与信号采集单元210和数据处理单元120之间的通信连接具有相同的传输方式，使用相同的传输技术，因此在此不再赘述。

监控中心220在接收到预警信息后，可以根据预警信息通知维护员对隧道进行相应的维护处理，也可以同时提醒行经该隧道的车辆留意。在一个实施例中，监控中心220可以根据预警级别(例如以上结合图1描述的第三级预警)将预警信息发送至交通管理部门或交通路况预报系统，通过交通管理部门或交通路况预报系统将向车辆发送提醒信息。在另一个实施例中，监控中心220也可以与车辆上的专用设备进行通信，以提醒车辆留意该隧道路况。

根据本公开的未示出的实施例，监测系统还可以包括供电单元，其配置成对所述监测系统供电，具体地对传感器单元、数据处理单元和预警单元供电。供电单元还包括有多个电源芯片以便满足不同工作电压的需求。在一个实施例中，供电单元可以包括供电模块和/或供电电池。

结合上文的描述，本领域技术人员应理解，可以根据应用需求将信号采集单元、数据处理单元、供电单元和预警单元等布置于隧道内、靠近隧道或远离隧道的不同位置，本公开不作限制。

以上结合图1、图2和图3对监测系统的整体架构及功能进行了详细描述。下面将结合图4-图7详细描述传感器单元在隧道处的不同布置，以用于在车辆经过时获取隧道不同位置的声音信号。

图4至图7是示例性地示出根据本公开实施例的布置有传感器单元的隧道的侧视图。其中图4至图7所示出的传感器单元的布置位置和布置方式可以应用于图1至图3所示出的监测系统中。因此，图1至图3所描述的技术细节同样适用于图4至图7。

根据本公开的实施例，多个传感器单元可以布置于所述隧道的内侧和/或外侧的多个位置。进一步，隧道的内侧可以包括隧道顶壁和隧道侧壁。隧道的外侧可以包括隧道外壁和邻近所述隧道的路侧。值得注意的是，可以根据隧道的结构尺寸来确定需要布置的传感器单元的数量，以保证对隧道关键部位的全面监测。

此外，每个传感器单元可以包括第一声音传感器和第二声音传感器。第一声音传感器和第二声音传感器相邻布置，并且第一声音传感器以附着的方式布置在隧道上，第二声音传感器通过立杆或隔音件布置在隧道上。

另外，第一声音传感器和第二声音传感器可以是电阻式声音传感器、电容式声音传感器和磁电式声音传感器中的任一种。在一个实施例中，第一声音传感器和第二声音传感器之间可以选用不同的声音传感器，各个传感器单元之间也可以选用不同的声音传感器。

另外，在图4至图7中，双向箭头所示方向为车辆行驶方向，即行车方向。并且在图4至图7中，示例性地示出隧道，应当理解，本公开的隧道可以是任意形式的隧道，在此不作限制。如图4所示，隧道401包括衬砌，该衬砌可包括拱圈10、边墙20及仰拱30。本公开可以在与衬砌各部分相对应的相关位置布置多个传感器单元。

根据本公开的实施例，多个传感器单元可以布置于隧道内侧。如图4所示，2个传感器单元110布置于隧道401内侧的顶壁410来获取隧道的声音信号。4个传感器单元110布置于隧道401侧壁430来获取隧道的声音信号。

根据本公开的又一实施例，多个传感器单元中的一部分可以布置于隧道的内侧，其另一部分可以布置于隧道外侧的弧形外壁。如图5所示，4个传感器单元110布置于隧道501内侧的侧壁430，一个传感器单元110布置于隧道501内侧的顶壁410，一个传感器单元110布置于隧道501的外侧，具体地布置于隧道的外侧出入口处的弧形外壁510。

根据本公开的又一实施例，多个传感器单元中的一部分可以布置于隧道的内侧，其另一部分可以布置于隧道外侧的竖直外壁。如图6所示，2个传感器单元110布置于隧道601内侧的侧壁430，2个传感器单元110布置于隧道601内侧的顶壁410，2个传感器211布置于隧道601外侧出入口处的竖直外壁610。

根据本公开的又一实施例，多个传感器单元中的一部分可以布置于隧道的内侧，其另一部分可以布置于隧道的外侧。如图7所示，2个传感器单元110布置于隧道701内侧的侧壁430，1个传感器单元110布置于隧道701内侧的顶壁410，1个传感器单元110布置于隧道701外侧出入口处的弧形外壁510，2个传感器单元110布置于隧道701外侧出入口处的竖直外壁610。

根据本公开的实施例，传感器单元还可以设置在邻近所述隧道的隧道口的位置。例如，传感器单元可以设置在邻近隧道的隧道口的专用支撑件上。

根据本公开的实施例，在多个传感器单元的情况下，传感器单元之间的距离可以根据传感器单元的相应感测距离和精度来设置。

值得注意的是，以上结合图4至图7对传感器单元的不同安装位置和安装方式的描述仅仅是示例性的而非限制性的。本领域技术人员可以理解，根据不同的应用需求，多个传感器单元可以根据需要以任意其它安装位置和安装方式的组合进行安装。

应当理解，本公开的权利要求、说明书及附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。本公开的说明书和权利要求书中使用的术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本公开说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的，而并不意在限定本公开。如在本公开说明书和权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。还应当进一步理解，在本公开说明书和权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如在本说明书和权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

虽然本文已经示出和描述了本披露的多个实施例，但对于本领域技术人员显而易见的是，这样的实施例只是以示例的方式来提供。本领域技术人员可以在不偏离本披露思想和精神的情况下想到许多更改、改变和替代的方式。应当理解的是在实践本披露的过程中，可以采用对本文所描述的本披露实施例的各种替代方案。所附权利要求书旨在限定本披露的保护范围，并因此覆盖这些权利要求范围内的等同或替代方案。

Claims (8)

1.一种用于监测隧道状况的监测系统，其特征在于，所述监测系统包括：

多个传感器单元，其布置于监测隧道状况的相关位置，以用于车辆经过时获取所述隧道的声音信号；

数据处理单元，其与所述多个传感器单元连接，并且配置成分析所述声音信号，以便生成分析结果；以及

预警单元，其与所述数据处理单元连接，并且配置成根据所述分析结果来执行预警操作；

所述传感器单元包括第一声音传感器和第二声音传感器；所述第一声音传感器和所述第二声音传感器相邻布置，并且所述第一声音传感器以附着的方式布置在所述隧道上，所述第二声音传感器通过立杆或隔音件布置在所述隧道上。

2.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于，所述多个传感器单元布置于所述隧道的内侧和/或外侧的多个位置。

3.根据权利要求2所述的监测系统，其特征在于，所述隧道的内侧包括隧道顶壁和隧道侧壁。

4.根据权利要求2所述的监测系统，其特征在于，所述隧道的外侧包括隧道外壁和邻近所述隧道的隧道口的位置。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的监测系统，其特征在于，所述第一声音传感器和所述第二声音传感器是电阻式声音传感器、电容式声音传感器和磁电式声音传感器中的任一种。

6.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于，所述隧道监测系统还包括多个信号采集单元，所述多个信号采集单元中的每个连接所述多个传感器单元中的一部分传感器单元。

7.根据权利要求6所述的监测系统，其特征在于，所述信号采集单元配置成接收所述传感器单元获取的声音信号，以对所述声音信号进行模数转换，并将经模数转换后的声音信号发送给所述数据处理单元。

8.根据权利要求7所述的监测系统，其特征在于，所述信号采集单元与所述数据处理单元通过有线或无线的方式进行通信连接。

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