一種用於隧道內監控量測的自動監測預警系統及方法
2023-05-15 00:02:26
一種用於隧道內監控量測的自動監測預警系統及方法
【專利摘要】本發明公開了一種用於隧道監控量測自動監測預警系統及監測預警方法，包括自動監測系統、無線傳輸系統、操作平臺、信息分析處理系統、自動預警系統。自動監測系統預先埋設在隧道指定斷面相應位置，接到操作平臺發出的指令後，自動監測系統發射並接收信號，通過無線傳輸系統傳遞給信息分析處理系統，數據分析完成後，操作平臺再發出相應的指令，通過無線傳輸系統傳遞給自動監測系統，若遇到較大的變形情況，則會觸發自動預警系統的報警器和報警燈，發出預警信號。本發明有利於減少監測人員工作量並提高監控量測的精度，遇到危險及時預警，保護隧道內作業人員生命安全，指導實際工程的安全施工，同時具有結構簡單，組裝方便，便於操作的優點。
【專利說明】一種用於隧道內監控量測的自動監測預警系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及隧道監控量測及安全預警【技術領域】，尤其涉及一種用於隧道內監控量測的自動監測預警系統及監測預警方法。
【背景技術】
[0002]由於巖土工程的複雜性和特殊性，在隧道施工過程中一般需要根據施工過程中洞內外地質調查、洞內觀察、現場監控量測及巖土物理力學實驗等施工反饋信息，進一步分析確定圍巖的物理力學參數，以最終確定和修改隧道施工方法和支護方式。本隧道支護結構應用新奧法原理採用複合襯砌，要求施工單位在施工過程中必須進行現場監控量測，及時掌握圍巖在開挖過程中的動態和支護結構的穩定狀態，提供有關隧道施工的全面、系統信息資料，以便及時調整支護參數，通過對量測數據的分析和判斷，對圍巖一支護體系的穩定狀態進行監控和預測，並據此制定相應的施工措施，以確保洞室周邊巖體的穩定以及支護結構的安全。
[0003]目前在隧道監控量測的施作過程中，出於施工現場各種幹擾，這樣帶來了很多弊端，主要表現為:
[0004](I)監控量測人員進入隧道內進行監控量測時，現場實際操作條件往往不能滿足，可能存在噴錨、出渣或大型車輛出入等情況，會耽誤監控量測人員工作，影響監測效率；
[0005](2)監控量測有時不能保證實時性，針對變形較大地段，不能迅速測量出變形量，並及時預警，不能及時通知相關作業隊伍疏散逃生，可能會帶來人員財產損失；
[0006](3)由於人工測量具有偶然性和隨機性，可能會造成較大誤差，不能保證測量結果的精度；
[0007](4)監測時需要人工操作，耗費較多時間和精力。
【發明內容】
[0008]本發明的目的就是為了解決上述問題，提供一種用於隧道內監控量測的自動監測預警系統及監測預警方法。本設備可用於隧道內水平收斂和拱頂沉降的監控量測，並通過無線傳輸系統自動監測分析處理數據，針對變形較大地段及時預警，有利於減少監測人員工作量並提高監控量測的精度，遇到危險及時預警，保護隧道內作業人員生命安全，指導實際工程的安全施工，同時具有結構簡單，組裝方便，便於操作的優點。
[0009]為了實現上述目的，本發明採用如下技術方案:
[0010]一種用於隧道內監控量測的自動監測預警系統，包括自動監測系統、無線傳輸系統、操作平臺、信息分析處理系統、自動預警系統，
[0011]自動監測系統預先埋設在隧道指定斷面相應位置，接到操作平臺發出的指令後，自動監測系統發射並接收信號，
[0012]所述自動監測系統包括可調式雷射測距儀和多面稜鏡，所述可調式雷射測距儀包括水平旋轉轉盤、支撐杆、豎直伸縮槽、膨脹螺栓、雷射發射接收裝置；所述豎直伸縮槽兩端分別與支撐杆的一端、膨脹螺栓的一端鉸接，支撐杆的另一端與雷射發射接收裝置連接。
[0013]所述雷射發射接收裝置包括雷射發射儀、雷射接收器，所述雷射發射接收裝置可以通過無線信號接收器接收遙控指令，通過水平旋轉轉盤和豎直伸縮槽調整合適的角度，通過雷射發射儀發射雷射，通過埋設好的多面稜鏡反射，再由雷射接收器接收，再通過無線信號發射器發送給信息分析處理系統分析處理數據。
[0014]所述多面稜鏡包括相互連接的膨脹螺栓和多面體鏡面。
[0015]所述無線傳輸系統包括無線信號發射器和無線信號接收器。
[0016]所述信息分析處理系統，對自動監測系統發來的數據分析，並可以通過操作平臺發出相應的指令，通過無線傳輸系統傳遞給自動監測系統。
[0017]所述自動預警系統，在遇到較大的變形情況時，則會觸發自動預警系統，發出預警信號。
[0018]作為本發明的進一步改進，所述可調式雷射測距儀還包括鋁合金防護外殼，所述鋁合金防護外殼用於保護雷射發射儀和雷射接收器，防水防塵。
[0019]所述自動預警系統包括報警器和報警燈。
[0020]所述水平旋轉轉盤和豎直伸縮槽組合使用，可以自由轉動，保證可調式雷射測距儀360度全方位發射雷射，並通過多面稜鏡發射後接收。
[0021]所述膨脹螺栓需要小型電鑽在隧道指定斷面鑽孔後，旋轉固定在隧道指定斷面內。
[0022]所述雷射接收器可以接收多面稜鏡反射回來的雷射，並測算出相應的時間，從而
測量距離。
[0023]所述報警器和報警燈均由無線信號接收器接收到的預警信號觸發。
[0024]一種用於隧道內監控量測的自動監測預警系統的監測預警方法，包括以下步驟:
[0025](I)利用小型電鑽在隧道指定斷面上鑽孔，將可調式雷射測距儀和多面稜鏡通過膨脹螺栓固定在指定斷面的相應位置上；
[0026](2)通過操作平臺經行控制，發出監測指令；
[0027](3)無線傳輸系統傳輸操作平臺發出的指令，傳達給自動監測系統的無線信號接收器；
[0028](4)無線信號接收器接到信號後，通過水平旋轉轉盤和豎直伸縮槽自動調整相應的角度，採用雷射發射儀發出雷射並由多面稜鏡反射由雷射接收器接收，記錄距離；
[0029](5)無線信號發射器將記錄的距離通過無線傳輸系統傳遞給信息分析處理系統；
[0030](6)信息分析處理系統處理完成數據後，通過操作平臺實時顯示；
[0031](7)若遇到變形較大的情況，操作平臺發出預警指令，通過無線傳輸系統傳輸，由自動監測系統的無線信號接收器接收信號，再通過自動預警系統的報警器和報警燈發出警報。
[0032]本發明的有益效果:
[0033]1、本發明採用操作平臺進行控制，減少監控量測人員在未知隧道的危險地方活動，減少了由於隧道塌方掉塊而對監測人員生命安全帶來的威脅；
[0034]2、本發明採用自動監測系統，不需要人工操作，減少了監測人員的勞動量，方便可行，大大提聞了監測效率；[0035]3、本發明採用無線傳輸信號，大大降低因為埋設線路帶來的多餘操作，並且不會造成施工中誤碰線路造成的監測中斷；
[0036]4、本發明的自動預警系統，及時有效地提供隧道內的危險信息，能夠最大程度的保證施工人員財產安全。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0037]圖1為本發明系統結構組成示意圖。
[0038]圖2為自動監測系統布設示意圖。
[0039]圖3為自動監測系統、自動預警系統和無線傳輸系統的結構示意圖。
[0040]圖4為多面稜鏡結構示意圖。
[0041]其中，1、自動監測系統；2、自動預警系統；3、信息分析處理系統；4、操作平臺；5、無線傳輸系統；6、招合金防護外殼；7、水平旋轉轉盤；8、豎直伸縮槽；9、第一膨脹螺栓；10、雷射發射儀；11、雷射接收器；12、無線信號發射器；13、無線信號接收器；14、報警器；15、報警燈；16、第二膨脹螺栓；17、多面體鏡面；18、可調式雷射測距儀；19、多面稜鏡；20、支撐杆。
【具體實施方式】
[0042]下面結合附圖與實施例對本發明作進一步說明。
[0043]如圖1-圖4所示，一種用於隧道內監控量測的自動監測預警系統，包括自動監測系統1、無線傳輸系統5、操作平臺4、信息分析處理系統3、自動預警系統2，其中，自動監測系統I由可調式雷射測距儀18和多面稜鏡19組成，無線傳輸系統5由無線信號發射器12和無線信號接收器13組成，自動預警系統2由報警器14和報警燈15組成。自動監測系統I預先埋設在隧道指定斷面相應位置，接到操作平臺4發出的指令後，自動監測系統I發射並接收信號，通過無線傳輸系統5傳遞給信息分析處理系統3，數據分析完成後，操作平臺4再發出相應的指令，通過無線傳輸系統5傳遞給自動監測系統1，若遇到較大的變形情況，則會觸發自動預警系統2的報警器14和報警燈15，發出預警信號。
[0044]所述可調式雷射測距儀18由鋁合金防護外殼6、水平旋轉轉盤7、豎直伸縮槽8、第一膨脹螺栓9、雷射發射儀10、雷射接收器11、支撐杆20，所述豎直伸縮槽8兩端分別與支撐杆20的一端、第一膨脹螺栓9的一端鉸接，支撐杆20的另一端與雷射發射儀10、雷射接收器11連接。
[0045]所述多面稜鏡19由第二膨脹螺栓16和多面體鏡面17組成。
[0046]所述鋁合金防護外殼6用於保護雷射發射儀10和雷射接收器11，防水防塵。
[0047]所述水平旋轉轉盤7和豎直伸縮槽8組合使用，可以自由轉動，保證可調式雷射測距儀18能夠360度全方位發射雷射，並通過多面稜鏡19發射後接收信號。
[0048]所述第一膨脹螺栓9、第二膨脹螺栓16需要小型電鑽在隧道指定斷面鑽孔後，旋轉固定在隧道指定斷面內。
[0049]所述雷射發射儀10可以通過無線信號接收器13接收遙控指令，通過水平旋轉轉盤7和豎直伸縮槽8調整合適的角度，通過雷射發射儀10發射雷射，通過埋設好的多面稜鏡19反射，由雷射接收器11接收，再通過無線信號發射器12發送給信息分析處理系統3分析處理數據。
[0050]所述雷射接收器11可以接收多面稜鏡19反射回來的雷射，並測算出相應的時間，從而測量距離。
[0051]所述報警器14和報警燈15均由無線信號接收器13接收到的預警信號觸發。
[0052]一種用於隧道內監控量測的自動監測預警系統的監測預警方法，包括以下步驟:
[0053](I)利用小型電鑽在隧道指定斷面上鑽孔，將可調式雷射測距儀18和多面稜鏡19通過第一膨脹螺栓9、第二膨脹螺栓16固定在指定斷面的相應位置上；
[0054](2)通過操作平臺4經行控制，發出監測指令；
[0055](3)無線傳輸系統5傳輸操作平臺4發出的指令，傳達給自動監測系統I的無線信號接收器13 ；
[0056](4)無線信號接收器13接到信號後，通過水平旋轉轉盤7和豎直伸縮槽8自動調整相應的角度，採用雷射發射儀9發出雷射並由多面稜鏡19反射由雷射接收器11接收，記錄距離；
[0057](5)無線信號發射器12將記錄的距離通過無線傳輸系統5傳遞給信息分析處理系統3 ;
[0058](6)信息分析處理系統3處理完成數據後，通過操作平臺4實時顯示；
[0059](7)若遇到變形較大的情況，操作平臺4發出預警指令，通過無線傳輸系統5傳輸，由自動監測系統I的無線信號接收器13接收信號，再通過自動預警系統I的報警器14和報警燈15發出警報。
[0060]上述雖然結合附圖對本發明的【具體實施方式】進行了描述，但並非對本發明保護範圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發明的保護範圍以內。
【權利要求】
1.一種用於隧道內監控量測的自動監測預警系統，其特徵是，包括自動監測系統、無線傳輸系統、操作平臺、信息分析處理系統、自動預警系統，自動監測系統預先埋設在隧道斷面位置，接到操作平臺發出的指令後，自動監測系統發射並接收信號，所述自動監測系統包括可調式雷射測距儀和多面稜鏡，所述可調式雷射測距儀包括水平旋轉轉盤、支撐杆、豎直伸縮槽、膨脹螺栓、雷射發射接收裝置；所述豎直伸縮槽兩端分別與支撐杆的一端、膨脹螺栓的一端鉸接，支撐杆的另一端與雷射發射接收裝置連接；所述雷射發射接收裝置包括雷射發射儀、雷射接收器，通過雷射發射儀發射雷射，通過埋設好的多面稜鏡反射，由雷射接收器接收；所述多面稜鏡包括相互連接的膨脹螺栓和多面體鏡面；所述無線傳輸系統包括無線信號發射器和無線信號接收器；所述信息分析處理系統，對自動監測系統發來的數據分析，並通過操作平臺發出相應的指令，通過無線傳輸系統傳遞給自動監測系統；所述自動預警系統，在觸發時，發出預警信號。
2.如權利要求1所述的用於隧道內監控量測的自動監測預警系統，其特徵是，所述可調式雷射測距儀還包括用於保護雷射發射儀和雷射接收器防護外殼。
3.如權利要求1所述的用於隧道內監控量測的自動監測預警系統，其特徵是，所述自動預警系統包括報警器和報警燈。
4.如權利要求1所述的用於隧道內監控量測的自動監測預警系統，其特徵是，所述雷射接收器接收多面稜鏡反射回來的雷射，並測算出時間，從而測量距離。
5.如權利要求1所述的用於隧道內監控量測的自動監測預警系統，其特徵是，所述報警器和報警燈均由無線信號接收器接收到的信號觸發。
6.如權利要求3所述的用於隧道內監控量測的自動監測預警系統的監測預警方法，其特徵是，包括以下步驟: (1)在隧道斷面上鑽孔，將可調式雷射測距儀和多面稜鏡通過膨脹螺栓固定在斷面的相應位置上； (2)通過操作平臺經行控制，發出監測指令； (3)無線傳輸系統傳輸操作平臺發出的指令，傳達給自動監測系統的無線信號接收器； (4)無線信號接收器接到信號後，通過水平旋轉轉盤和豎直伸縮槽自動調整相應的角度，採用雷射發射儀發出雷射並由多面稜鏡反射由雷射接收器接收，記錄距離； (5)無線信號發射器將記錄的距離通過無線傳輸系統傳遞給信息分析處理系統； (6)信息分析處理系統處理完成數據後，通過操作平臺實時顯示； (7)自動預警系統在觸發時發出警報，所述觸發條件為，操作平臺發出預警指令，通過無線傳輸系統傳輸，由自動監測系統的無線信號接收器接收信號。
【文檔編號】G08C17/02GK103646527SQ201310724525
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月24日 優先權日:2013年12月24日
【發明者】李術才, 郭明, 李利平, 許振浩, 林鵬, 孫超群, 孫尚渠, 王康, 陳迪楊 申請人:山東大學