隧道运营阶段洞口边坡安全监测系统技术方案

本实用新型专利技术公开了隧道运营阶段洞口边坡安全监测系统，包括GPS监测组件、激光扫描组件、监测组件、数据处理组件和控制组件；所述GPS监测组件包括GPS监测器、发送天线和接收天线；所述GPS监测器包括GPS接收机；所述激光扫描组件包括至少两个激光扫描仪；所述监测组件包括边坡状态采集装置、智能采集器和微控制器；所述数据处理组件包括数据处理中心；所述控制组件包括控制器和数据储存器。本实用新型专利技术的结构简单，可以有效监测隧道运营阶段洞口边坡的状态，控制器处理监测数据，如若与预设阈值有较大出入则立即报告给相关部门，然后及时采取相应措施，从而保障隧道运营阶段洞口边坡的安全。

【技术实现步骤摘要】
隧道运营阶段洞口边坡安全监测系统
本技术涉及隧道洞口安全的
，具体而言，涉及隧道运营阶段洞口边坡安全监测系统。
技术介绍
随着中国经济的高速发展和西部大开发的不断推进，公路和铁路在内的多种基础设施建设已经进入极速发展的阶段。我国国土面积大，跨越的地域广，地质条件差异大，特别在我国西部地区，公路和铁路的建设是离不开隧道的，而隧道出入口边坡的稳定性是隧道工程建设是否成功的关键因素。隧道洞口段一般处于山体斜坡面上，并且往往都受到地表水的侵蚀，风化严重。加上在洞口段隧道埋深往往较浅,结构上部岩土体难以形成承载拱,所以洞口仰坡地表坡面容易受拉开裂,当边坡不能靠自身的调整达到平衡时，边坡的变形将进一步加剧，表现为开裂、塌陷等。当边坡变形超过其允许范围时，隧道洞口边坡将产生最终的失稳破坏。在隧道运营阶段，如若洞口边坡发生滑坡和坍塌，这会对交通的通畅和人民的安全造成严重威胁。为保证隧道的运营安全，必须对隧道洞口边坡进行长期的安全监测，以此了解隧道结构在严酷环境中的受力及内环境状况，从而及时了解隧道结构损伤位置及损伤程度，进而对结构安全状况、内环境做出评估并加以有效处理，目前，还未有完善且有效的隧道运营阶段安全监测系统来对隧道洞口边坡的安全状态进行实时的监测。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种可以监测隧道洞口边坡状态的隧道运营阶段洞口边坡安全监测系统。为了实现上述目的，本技术提供了一种隧道运营阶段洞口边坡安全监测系统。该隧道运营阶段洞口边坡安全监测系统包括GPS监测组件、激光扫描组件、监测组件、数据处理组件和控制组件；所述GPS监测组件包括GPS监测器、发送天线和接收天线；所述GPS监测器包括GPS接收机；所述激光扫描组件包括至少两个激光扫描仪；所述监测组件包括边坡状态采集装置、智能采集器和微控制器；所述数据处理组件包括数据处理中心；所述控制组件包括控制器和数据储存器。GPS监测组件通过GPS监测器对隧道洞门边坡进行监测并将获取的隧道洞门边坡的三维变形信息通过所述接收天线和发射天线传输给所述数据处理中心。激光扫描组件利用激光扫描仪收集目标边坡面的图像并通过无线网络将图像发送至所述数据处理中心，从而有助于判断是否有滑坡和泥石流的可能性。监测组件可以通过边坡状态采集装置实时监测隧道洞口边坡环境并将监测结果实时传输至所述数据处理中心。数据处理中心实时接收GPS监测器、激光扫描仪和边坡状态采集装置的监测数据并将该监测数据传输给数据储存器进行保存和查询，然后控制器处理该监测数据，如若与预设阈值有较大出入则立即报告给相关部门，然后及时采取相应措施，从而保障隧道运营阶段洞口边坡的安全。所述控制器还可控制GPS监测组件、激光扫描组件和监测组件的运行或停止。进一步地，所述GPS接收机为四个。由此，获得的实时位移数据更加准确。进一步地，所述四个GPS接收机中，其中一个设于基准站上，另外三个设于流动站上；或所述四个GPS接收机中，其中一个设于基准站上，另外三个设于另外一个基准站上进行流动观测。由此，获得的实时位移数据更加准确。进一步地，还包括太阳能供电系统。所述太阳能供电系统为GPS监测组件、激光扫描组件、监测组件、数据处理组件和控制组件中任意几个供电，通过设置太阳能供电系统可以降低供电施工难度与监测系统的费用。进一步地，所述边坡状态采集装置包括倾角计、测缝仪、钢筋计、雨量计和锚索测力计；上述各个装置协同作用，能在最大程度上将可能存在的安全隐患及时传输给数据处理中心进行分析，有助于提升隧道洞口边坡的安全运营。其中，所述的倾角计主要采用表面倾斜观测，使用基康GK6300；所述测缝仪主要观测岩体和支护结构的内部和表面的接缝和裂缝变化情况；所述钢筋计串联在锚杆上，所述钢筋计优选为振弦式钢筋计；所述雨量计主要对降雨量进行监测，所述雨量计优选为翻斗式雨量计；所述锚索测力计主要监测锚索预应力，所述锚索测力计优选为振弦式锚索测力计。所述边坡状态采集装置通过CAN总线与所述智能采集器连接。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监测数据。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。进一步地，所述激光扫描组件与所述数据处理中心之间采用无线网络通信；所述微控制器与所述数据处理中心之间采用无线网络通信。由此，确保在任何情况下都可实时传输监测数据并下发相应指令。进一步地，所述无线网络为GPRS和/或3G网络。进一步地，所述智能采集器采用DT80智能采集器；DT80智能采集器具有128MB大容量的备用内部数据存储器，具有18位高分辨率A/D转换，并具有自检、自诊断功能。进一步地，所述GPS监测组件还包括第一路由器和第一调制解调器；所述数据处理组件还包括第二路由器和第二调制解调器。由此，提升数据传输的稳定性和有效性。进一步地，所述激光扫描仪为ILRIS3D三维激光扫描仪，所述激光扫描仪的测量控制点与待观测点之间的距离≤100m。ILRIS3D三维激光扫描仪是目前测距能力最长的地面三维激光扫描仪之一，同时比起其他扫描仪，它具有最高点密度的扫描能力，能在全天候进行扫描，由此，可以获得更好的目标边坡面的3D图像，更有助于判断是否有滑坡和泥石流的可能性。可见，本技术的隧道运营阶段洞口边坡安全监测系统的结构简单，首先，GPS监测组件通过GPS监测器对隧道洞门边坡进行监测并将获取的隧道洞门边坡的三维变形信息通过所述接收天线和发射天线传输给所述数据处理中心，其次，激光扫描组件利用激光扫描仪收集目标边坡面的图像并通过无线网络将图像发送至所述数据处理中心，从而有助于判断是否有滑坡和泥石流的可能性，同时，监测组件可以通过边坡状态采集装置实时监测隧道洞口边坡环境并将监测结果实时传输至所述数据处理中心。数据处理中心实时接收GPS监测器、激光扫描仪和边坡状态采集装置的监测数据并将该监测数据传输给数据储存器进行保存和查询，然后控制器处理该监测数据，如若与预设阈值有较大出入则立即报告给相关部门，然后及时采取相应措施，从而保障隧道运营阶段洞口边坡的安全。下面结合附图和具体实施方式对本技术做进一步的说明。本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。附图说明构成本技术的一部分的附图用来辅助对本技术的理解，附图中所提供的内容及其在本技术中有关的说明可用于解释本技术，但不构成对本技术的不当限定。在附图中：图1为本技术具体实施方式的隧道运营阶段洞口边坡安全监测系统的结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本技术进行清楚、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本技术。在结合附图对本技术进行说明前，需要特别指出的是：本技术中在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案和技术特征，在不冲突的情况下，这些技术方案和技术特征可以相互组合。此外，下述说明中涉及到的本技术的实施例通常仅是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。关于本技术中术语和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.隧道运营阶段洞口边坡安全监测系统，其特征在于：包括GPS监测组件、激光扫描组件、监测组件、数据处理组件和控制组件；所述GPS监测组件包括GPS监测器、发送天线和接收天线；所述GPS监测器包括GPS接收机；所述激光扫描组件包括至少两个激光扫描仪；所述监测组件包括边坡状态采集装置、智能采集器和微控制器；所述数据处理组件包括数据处理中心；所述控制组件包括控制器和数据储存器。

【技术特征摘要】
1.隧道运营阶段洞口边坡安全监测系统，其特征在于：包括GPS监测组件、激光扫描组件、监测组件、数据处理组件和控制组件；所述GPS监测组件包括GPS监测器、发送天线和接收天线；所述GPS监测器包括GPS接收机；所述激光扫描组件包括至少两个激光扫描仪；所述监测组件包括边坡状态采集装置、智能采集器和微控制器；所述数据处理组件包括数据处理中心；所述控制组件包括控制器和数据储存器。2.如权利要求1所述的隧道运营阶段洞口边坡安全监测系统，其特征在于：所述GPS接收机为四个。3.如权利要求2所述的隧道运营阶段洞口边坡安全监测系统，其特征在于：所述四个GPS接收机中，其中一个设于基准站上，另外三个设于流动站上；或所述四个GPS接收机中，其中一个设于基准站上，另外三个设于另外一个基准站上进行流动观测。4.如权利要求1所述的隧道运营阶段洞口边坡安全监测系统，其特征在于：还包括太阳能供电系统。5.如权利要求1所述的隧道运营阶段洞口边坡安全监测系统，其特征在于：所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志杰，王李，雷飞亚，徐君祥，李瑞尧，侯伟名，唐力，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：新型
国别省市：四川,51