隧道突水突泥智能预警系统技术方案

本发明专利技术公开了隧道突水突泥智能预警系统，包括隧道监测器和智能预警中心，隧道监测器包括微处理器，微处理器的输入端连接有围岩压力传感器、渗流水压力传感器、摄像机和电源，微处理器的输出端连接有预警器Ⅰ，智能预警中心包括中央处理器，中央处理器的输入端连接有无线网关，微处理器与无线通信模块、无线通信模块与无线网关均进行双向通信连接，中央处理器的输出端分别接有移动终端和预警器Ⅱ。本发明专利技术的有益效果：结构简单、成本低、智能化等优点，实时无线远程监测隧道的施工状态和突水突泥发生的潜在可能性，且具有预警功能，有利于保护隧道安全施工，且工作人员和监察人员能同时收到预警信号，更安全、可靠。

【技术实现步骤摘要】
隧道突水突泥智能预警系统
本专利技术涉及隧道以及地下工程施工领域，具体来说涉及隧道突水突泥智能预警系统。
技术介绍
铁路、公路隧道以及地下工程施工安全控制始终是个难题。隧道施工中塌方时有发生，对施工人员的生命安全构成了威胁。特别是地下水丰富的南方山区，如南龙铁路荆西隧道在开挖过程中，出现了大量塌方，突水突泥严重，给施工安全造成了严重影响。因此开发隧道施工过程安全监控预警具有十分重要的工程意义。国内外在隧道施工物联网与计算机安全预警研究方面尚少，截至目前尚未见集隧道开挖应力-渗流耦合作用数值模型、智能应力反分析模型以及三维可视化安全预警平台于一体的隧道初期支护受力稳定性三维远程数字安全预警的文献报道。
技术实现思路
针对相关技术中的问题，本专利技术基于abaqus之流体—岩石耦合作用模型、岩石力学基本理论等，建立地下隧道工程某一断面围岩应力-孔隙水压力参数模型；并且基于压力、孔隙水渗流传感器、远程数据采集系统和智能预警系统组成一套隧道突水突泥智能预警系统。为实现上述技术目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：隧道突水突泥智能预警系统，包括隧道监测器和智能预警中心，所述隧道监测器包括微处理器，所述微处理器的输入端连接有围岩压力传感器、渗流水压力传感器、摄像机和电源，所述微处理器的输出端连接有预警器Ⅰ，所述微处理器与无线通信模块进行双向通信连接，所述智能预警中心包括中央处理器，所述中央处理器的输入端连接有无线网关，所述无线通信模块与无线网关进行双向通信连接，所述中央处理器的输出端分别接有移动终端和预警器Ⅱ。进一步的，所述移动终端包括工作人员手机和监察人员手机。进一步的，所述微处理器包括abaqus反分析系统。进一步的，所述渗流水压力传感器设置于隧道。进一步的，所述围岩压力传感器设置在隧道拱顶、拱腰与拱脚。本专利技术的有益效果：具有结构简单、低成本、高可靠、智能化、人性化等优点，能够通过传感器、中央处理器和摄像机实时无线远程监测隧道的施工状态和突水突泥发生的潜在可能性，且具有预警功能，有利于保护隧道安全施工、避免出现人员伤亡，且工作人员和监察人员能同时收到预警信号，更安全、可靠。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是根据本专利技术实施例所述隧道突水突泥智能预警系统的结构框图；图2是根据本专利技术实施例所述围岩压力传感器布置横断面图；图3是根据本专利技术实施例所述渗流水压力传感器布置横断面图。图中：1、微处理器；2、围岩压力传感器；3、渗流水压力传感器；4、无线通信模块；5、摄像机；6、预警器Ⅰ；7、电源；8、中央处理器；9、无线网关；10、工作人员手机；11、监察人员手机；12、预警器Ⅱ；13、渗水点。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1-3所示，隧道突水突泥智能预警系统，包括隧道监测器和智能预警中心，所述隧道监测器包括微处理器1，所述微处理器1的输入端连接有围岩压力传感器2、渗流水压力传感器3、摄像机5和电源7，所述微处理器1的输出端连接有预警器Ⅰ6，所述微处理器1与无线通信模块4进行双向通信连接，所述智能预警中心包括中央处理器8，所述中央处理器8的输入端连接有无线网关9，所述无线通信模块4与无线网关9进行双向通信连接，所述中央处理器8的输出端分别接有移动终端和预警器Ⅱ12。所述移动终端包括工作人员手机10和监察人员手机11。所述微处理器1包括abaqus（有限元）反分析系统。所述渗流水压力传感器3设置于隧道的渗水点13上。所述围岩压力传感器2设置在隧道拱顶、拱腰与拱脚。为了方便对上述技术方案的进一步理解，现对其具体使用过程进行详细说明：通过隧道突水突泥监测器中的围岩压力传感器2、渗流水压力传感器3和摄像机5采集实时的隧道突水突泥和人员的相关监测数据，然后传送给微处理器1，再通过与微处理器1相连的无线通信模块4将采集到的实时监测数据发送到智能预警中心中的无线网关9，最后通过无线网关9无线连接的中央处理器8将接收到的所有的实时监测数据进行反分析，通过abaqus围岩应力—孔隙水压力模型进行反分析，最终判断当前隧道开挖是否存在突水突泥风险，若存在，则立即报警，将报警信号和实时信息通过无线通信模块4传递至工作人员手机10和监察人员手机11中，有利于保护隧道突水突泥避免故障损坏。以上仅为本专利技术的较佳实施例而已，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.隧道突水突泥智能预警系统，其特征在于，包括隧道监测器和智能预警中心，所述隧道监测器包括微处理器（1），所述微处理器（1）的输入端连接有围岩压力传感器（2）、渗流水压力传感器（3）、摄像机（5）和电源（7），所述微处理器（1）的输出端连接有预警器Ⅰ（6），所述微处理器（1）与无线通信模块（4）进行双向通信连接，所述智能预警中心包括中央处理器（8），所述中央处理器（8）的输入端连接有无线网关（9），所述无线通信模块（4）与无线网关（9）进行双向通信连接，所述中央处理器（8）的输出端分别接有移动终端和预警器Ⅱ（12）。

【技术特征摘要】
1.隧道突水突泥智能预警系统，其特征在于，包括隧道监测器和智能预警中心，所述隧道监测器包括微处理器（1），所述微处理器（1）的输入端连接有围岩压力传感器（2）、渗流水压力传感器（3）、摄像机（5）和电源（7），所述微处理器（1）的输出端连接有预警器Ⅰ（6），所述微处理器（1）与无线通信模块（4）进行双向通信连接，所述智能预警中心包括中央处理器（8），所述中央处理器（8）的输入端连接有无线网关（9），所述无线通信模块（4）与无线网关（9）进行双向通信连接，所述中央处理器（8）的输出端分...

【专利技术属性】
技术研发人员：马栋，张强，王海涛，郭志永，卢庆钊，吴奇，覃显贵，
申请(专利权)人：中铁十六局集团第一工程有限公司，中铁十六局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11