一种隧道施工的安全预警系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种隧道施工的安全预警系统，包括现场检测系统、数据采集系统、数据传输系统、信息预警分析系统、中心控制平台及预警装置；所述现场检测系统包括传感器和检测装置，所述现场检测系统通过CAN总线与数据采集系统连接；所述数据传输系统包括依次连接的微控制模块和数据传输模块；所述数据采集系统采集由现场检测系统检测的数据并通过所述数据传输系统传输给信息预警分析系统进行分析；所述信息预警分析系统将分析结果传输给中心控制平台；所述信息预警分析系统根据分析结果来控制预警装置的开启和关闭；所述中心控制平台控制数据采集系统的开启和关闭。

【技术实现步骤摘要】
一种隧道施工的安全预警系统
本技术属于隧道施工
，尤其涉及一种隧道施工的安全预警系统。
技术介绍
近年来我国隧道建设呈现大规模的高速发展趋势，但由于片面的追求工期、对地下工程的客观规律认识不透彻、施工与设计存在偏差、现场管理不科学、施工人员安全意识淡薄等众多原因，致使在隧道施工过程中频发安全事故。因此在隧道施工尤其是高风险地质段的隧道施工中，施工的安全预警显得尤其重要，施工单位不仅能通过预警信息及时获取隧道施工的现场情况，而且能够有效的指导隧道施工，保证了隧道的安全施工。在传统的隧道监测中，通常以“人工监测，纸质报告”的模式为主，由于隧道施工现场的复杂性及人为因素的干扰，导致现场检测数据的真实性与可靠性较差，施工信息往往得不到及时、正确的反馈，使得管理者难以实现对施工全程的实时管理，极大地阻碍了隧道的信息化施工。
技术实现思路
基于上述现有技术的不足，本技术所要解决的技术问题是提供一种可实时获取隧道施工现场安全情况并可实时管理隧道施工现场的预警系统。本技术解决上述技术问题所采用的技术方案为，一种隧道施工的安全预警系统，包括现场检测系统、数据采集系统、数据传输系统、信息预警分析系统、中心控制平台及预警装置；所述现场检测系统包括传感器和检测装置，所述现场检测系统通过CAN总线与数据采集系统连接；所述数据传输系统包括依次连接的微控制模块和数据传输模块；所述数据采集系统采集由现场检测系统检测的数据并通过所述数据传输系统传输给信息预警分析系统进行分析；所述信息预警分析系统将分析结果传输给中心控制平台；所述信息预警分析系统根据分析结果来控制预警装置的开启和关闭；所述中心控制平台控制数据采集系统的开启和关闭。现场检测系统可以通过传感器和检测装置实时检测隧道施工现场环境并将检测结果实时传输至信息预警分析系统。信息预警分析系统通过将检测结果与预设值进行比较即可确认隧道施工现场是否存在安全隐患，而且可以在存在安全隐患时及时通过预警装置进行提醒，便于指挥人员远程指挥及隧道现场的工作人员做出及时的应对措施。信息预警分析系统将分析结果传输给中心控制平台，便于指挥人员实时掌控隧道施工现场情况。通过CAN总线传输数据的安全性高且准确度高，有助于及时准确地传输现场检测系统的检测数据。所述CAN总线是控制器局域网络的简称，是国际上应用最为广泛的现场总线之一。作为上述一种隧道施工的安全预警系统的进一步改进，所述中心控制平台与数据传输模块之间、微控制模块与数据采集系统之间、数据传输模块与信息预警分析系统之间、信息预警分析系统与中心控制平台和预警装置之间采用无线网络通信。通过无线网络进行通信可以确保在任何情况下位于中心控制平台的指挥人员都可以远程且实时地掌握隧道施工现场的情况，也可以在有任何安全隐患的情况下及时通知隧道施工现场的工作人员。作为上述一种隧道施工的安全预警系统的进一步改进，所述无线网络为GPRS和/或3G网络，以确保在任何情况下都可实时传输隧道施工现场的检测数据并下发相应指令。作为上述一种隧道施工的安全预警系统的进一步改进，所述传感器包括一氧化碳传感器、甲烷传感器、烟雾传感器和温度传感器；所述检测装置包括混凝土应变计、表面计、三维激光断面仪。所述混凝土应变计埋设于混凝土支撑中，所述表面计安装在钢支撑表面，用于检测隧道支撑轴力的大小。所述三维激光断面仪用于检测隧道施工现场的表面位移以及三维变形。上述传感器和检测装置协同作用，能在最大程度上将可能存在的安全隐患及时传输给信息预警分析系统进行分析，有助于提升隧道施工的安全性。作为上述一种隧道施工的安全预警系统的进一步改进，所述三维激光断面仪设置于隧道拱顶和/或拱腰处。在拱顶处设置的三维激光断面仪可以检测隧道的下沉量，在拱腰处设置的三维激光断面仪可对隧道的周边收敛程度进行检测。作为上述一种隧道施工的安全预警系统的进一步改进，所述微控制模块的型号为MSP430F149单片机。经验证，采用MSP430F149单片机作为微控制模块可以确保在隧道施工这种特殊作业环境下仍保持较高的处理能力。作为上述一种隧道施工的安全预警系统的进一步改进，所述中心控制平台包括系统管理模块、数据管理模块、指令分发模块。在系统管理模块，用户可以建立不同的工程信息及监测项目，从而实现多个工程同时管理及对具体工程现场检测系统采集的数据的分类管理。在数据管理模块，对于检测的数据，可以按监测里程与时间生成各种样式的统计图，便于分析隧道施工风险情况，同时，还可以接入隧道施工现场的监控视频，实现可视化操作，有助于全面多方位地了解隧道施工现场的状况。在指令分发模块，通过无线网络下达数据采集指令，控制现场的采集频率等作业方式，实现现场的远程控制，便于指挥人员进行管理。作为上述一种隧道施工的安全预警系统的进一步改进，所述预警装置包括LED报警灯和/或蜂鸣报警器。通过LED报警灯在视觉上的警示功能以及蜂鸣报警器在听觉上的警示功能，可以确保隧道施工现场的工作人员在紧急情况下及时应对。附图说明图1为本技术的一种隧道施工的安全预警系统的结构示意图。具体实施方式如图1所示的预警系统，包括现场检测系统、数据采集系统、数据传输系统、信息预警分析系统、中心控制平台及预警装置；所述现场检测系统包括一氧化碳传感器、甲烷传感器、烟雾传感器、温度传感器、混凝土应变计、表面计和三维激光断面仪，其中，在隧道拱腰和拱顶处均设置有三维激光断面仪。所述数据传输系统包括微控制模块和数据传输模块，所述为控制模块为MSP430F149单片机。所述预警装置包括LED报警灯和蜂鸣报警器。所述中心控制平台包括系统管理模块、数据管理模块和指令分发模块。中心控制平台的指令分发模块通过GPRS网络下发数据采集指令；数据传输系统的数据传输模块在接收到数据采集指令后，通过有线连接的方式再将指令传送给微控制模块，微控制模块通过GPRS网络将指令传送给数据采集系统，数据采集系统通过CAN总线将指令传送至现场检测系统。现场检测系统将检测的隧道施工现场的一氧化碳浓度、甲烷浓度、烟雾浓度、温度、支撑轴力和隧道位移数据通过CAN总线传送至数据采集系统，数据采集系统将检测数据用GPRS网络无线发送至微控制模块，再通过数据传输模块将检测数据通过GPRS网络无线发送至信息预警分析系统。信息预警分析系统在获取预设位置处现场检测系统所检测的数据之后将对检测数据进行分析处理，并将分析结果发送至中心控制平台的数据管理模块。特别的，当分析结果中的超限浓度、超限时间、变形量、变形速率中任一指标大于对应的预设值时，信息预警分析系统将报警指令通过GPRS网络无线发送到预警装置，预警装置立即发出强烈闪光和高音警铃声，施工现场根据预警装置及时采取相对措施，保障了安全施工。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种隧道施工的安全预警系统，其特征在于：包括现场检测系统、数据采集系统、数据传输系统、信息预警分析系统、中心控制平台及预警装置；所述现场检测系统包括传感器和检测装置，所述现场检测系统通过CAN总线与数据采集系统连接；所述数据传输系统包括依次连接的微控制模块和数据传输模块；所述数据采集系统采集由现场检测系统检测的数据并通过所述数据传输系统传输给信息预警分析系统进行分析；所述信息预警分析系统将分析结果传输给中心控制平台；所述信息预警分析系统根据分析结果来控制预警装置的开启和关闭；所述中心控制平台控制数据采集系统的开启和关闭。

【技术特征摘要】
1.一种隧道施工的安全预警系统，其特征在于：包括现场检测系统、数据采集系统、数据传输系统、信息预警分析系统、中心控制平台及预警装置；所述现场检测系统包括传感器和检测装置，所述现场检测系统通过CAN总线与数据采集系统连接；所述数据传输系统包括依次连接的微控制模块和数据传输模块；所述数据采集系统采集由现场检测系统检测的数据并通过所述数据传输系统传输给信息预警分析系统进行分析；所述信息预警分析系统将分析结果传输给中心控制平台；所述信息预警分析系统根据分析结果来控制预警装置的开启和关闭；所述中心控制平台控制数据采集系统的开启和关闭。2.如权利要求1所述的一种隧道施工的安全预警系统，其特征在于：所述中心控制平台与数据传输模块之间、微控制模块与数据采集系统之间、数据传输模块与信息预警分析系统之间、信息预警分析系统与中心控制平台和预警装置之间采用无...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志杰，季晓峰，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：新型
国别省市：四川,51