一种用于隧道结构健康全生命周期实时监测系统技术方案

本发明专利技术公开了隧道监测技术领域的一种用于隧道结构健康全生命周期实时监测系统，包括静力水准仪、基岩变位计、钢筋计、砼应变计、锚索计、多点位移计、土压力计、渗压计和锚杆应力计，且均信号连接通信设备，通信设备信号连接隧道结构健康监测平台，隧道结构健康监测平台包括中心数据库系统、隧道结构健康监测标准专家库和用户界面系统，用户界面系统分别与中心数据库系统和隧道结构健康监测标准专家库信号连接，通过结合物联网、无线通信，针对隧道结构建设的实际情况建立一套信息化、自动化、智能化的一体化在线安全物联网监测平台，覆盖隧道施工过程阶段和运营阶段，实现了隧道结构健康的全生命周期实时监测。

A Real-time Monitoring System for the Whole Life Cycle of Tunnel Structural Health

【技术实现步骤摘要】
一种用于隧道结构健康全生命周期实时监测系统
本专利技术涉及隧道监测
，具体为一种用于隧道结构健康全生命周期实时监测系统。
技术介绍
近年来，我国高速公路、铁路和轨道交通等基础设施建设快速发展，随之而来的是隧道工程安全事故的频发，为了确保隧道工程安全，通过完善的管理系统对隧道工程进行监测，科学评估和预测以趋利避害，已成为现代隧道工程建设与管理的迫切要求。随着现代电子、通讯和计算机技术的发展，各种先进的自动远程监测系统相继问世，为隧道工程的全天候、自动化远程监测创造了条件。目前国内的同类系统主要实现的是隧道运营阶段的结构健康监测，而未实现隧道施工过程中的结构健康实时监测，主要的瓶颈在于隧道在施工阶段，无通讯手段，现场实施布线困难，数据无法传输，供电问题无法解决，现阶段国内在隧道施工阶段的结构健康数据的采集主要还是采用人工的方式。存在误差大、实时性不强，导致无法进行准确的趋势分析预测的弊端，基于此，本专利技术设计了一种用于隧道结构健康全生命周期实时监测系统，以解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于隧道结构健康全生命周期实时监测系统，以解决上述
技术介绍
中提出的现有隧道自动远程监测系统的弊端的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种用于隧道结构健康全生命周期实时监测系统，包括岩体和隧道，所述隧道前后贯穿于岩体，所述隧道的内壁铺设有混凝土层，所述混凝土层的直部和弯部内分别镶嵌固定有钢筋计和砼应变计，所述隧道的内腔底部设有基岩层，所述基岩层的左侧设有排水沟，所述排水沟的内腔固定连接有量水堰，所述基岩层的上表面一侧固定有静力水准仪，所述基岩层两侧均内嵌固定有基岩变位计，所述混凝土层的直部一侧上下分别固定有DAU采集单元和环境监测装置，所述岩体上竖向设有地下水位孔，所述地下水位孔的内腔底部和靠近隧道的直部和弯部均设置有渗压计，所述隧道外壁上间隔贯穿插接有五组多点位移计，所述隧道的弯部间隔均匀贯穿插接有三组锚索计，所述岩体内靠近隧道弯部外侧均匀间隔设置有三组锚杆应力计和土压力计，所述静力水准仪、基岩变位计、钢筋计、砼应变计、锚索计、多点位移计、土压力计、渗压计和锚杆应力计均信号连接通信设备，所述通信设备信号连接隧道结构健康监测平台，所述隧道结构健康监测平台包括中心数据库系统、隧道结构健康监测标准专家库和用户界面系统，所述中心数据库系统分别与用户界面系统和隧道结构健康监测标准专家库信号连接，所述DAU采集单元和环境监测装置信号连接通信设备。优选的，所述通信设备包括无线传感器节点、无线网关、LTE传输设备、微波传输设备或有线设备。优选的，所述DAU采集单元和环境监测装置通过有线和无线传输两种方式与通信设备信号连接。优选的，所述无线传感器节点分别与无线网关、LTE传输设备、微波传输设备或有线设备信号连接。优选的，所述排水沟的内壁两侧设置有与量水堰相匹配的竖向插槽。优选的，所述环境监测装置包括环境参数采样装置、检测装置、温度控制装置和箱体，所述环境参数采样装置、检测装置和温度控制装置固定在箱体内部。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术结合物联网、无线通信，针对隧道结构建设的实际情况建立一套信息化、自动化、智能化的一体化在线安全物联网监测平台，覆盖隧道施工过程阶段和运营阶段，实现了隧道结构健康的全生命周期实时监测。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述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为本专利技术结构示意图；图2为本专利技术系统原理图；图3为本专利技术无线传感器节点设置示意图；图4为本专利技术工作流程图。附图中，各标号所代表的部件列表如下：1-岩体，2-隧道，3-混凝土层，4-基岩层，5-排水沟，6-量水堰，7-静力水准仪，8-基岩变位计，10-DAU采集单元，11-环境监测装置，12-钢筋计，13-砼应变计，14-锚索计，15-多点位移计，16-土压力计，17-渗压计，18-锚杆应力计，19-地下水位孔，20-通信设备，21-隧道结构健康监测平台。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在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。请参阅图1-4，本专利技术提供一种技术方案：一种用于隧道结构健康全生命周期实时监测系统，包括岩体1和隧道2，隧道2前后贯穿于岩体1，隧道2的内壁铺设有混凝土层3，混凝土层3的直部和弯部内分别镶嵌固定有钢筋计12和砼应变计13，隧道2的内腔底部设有基岩层4，基岩层4的左侧设有排水沟5，排水沟5的内腔固定连接有量水堰6，基岩层4的上表面一侧固定有静力水准仪7，基岩层4两侧均内嵌固定有基岩变位计8，混凝土层3的直部一侧上下分别固定有DAU采集单元10和环境监测装置11，岩体1上竖向设有地下水位孔19，地下水位孔19的内腔底部和靠近隧道2的直部和弯部均设置有渗压计17，隧道2外壁上间隔贯穿插接有五组多点位移计15，隧道2的弯部间隔均匀贯穿插接有三组锚索计14，岩体1内靠近隧道2弯部外侧均匀间隔设置有三组锚杆应力计18和土压力计16，静力水准仪7、基岩变位计8、钢筋计12、砼应变计13、锚索计14、多点位移计15、土压力计16、渗压计17和锚杆应力计18均信号连接通信设备20，通信设备20信号连接隧道结构健康监测平台21，隧道结构健康监测平台21包括中心数据库系统、隧道结构健康监测标准专家库和用户界面系统，中心数据库系统分别与用户界面系统和隧道结构健康监测标准专家库信号连接，DAU采集单元10和环境监测装置11信号连接通信设备20。其中，通信设备20包括无线传感器节点、无线网关、LTE传输设备、微波传输设备或有线设备，DAU采集单元10和环境监测装置11通过有线和无线传输两种方式与通信设备20信号连接，无线传感器节点分别与无线网关、LTE传输设备、微波传输设备或有线设备信号连接，排水沟5的内壁两侧设置有与量水堰6相匹配的竖向插槽，环境监测装置11包括环境参数采样装置、检测装置、温度控制装置和箱体，环境参数采样装置、检测装置和温度控制装置固定在箱体内部。本实施例的一个具体应用为：根据监测所需的采集数据将传感器预埋到隧道结构岩体内，传感器用于监测支护结构及围岩应力、围岩变形、洞室环境、地下水信息进行实时监测，将数据通过电流、电压、振弦等方式传给无线传感器节点；采用的无线传感器节点具备电池电量及无线信号质量可管理的功能，有效的解决的传统传感器部署后经常出现的因供电及数据无法传输造成无效传感器的问题，在隧道的施工过程中就可以对隧道的结构健康进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于隧道结构健康全生命周期实时监测系统，包括岩体(1)和隧道(2)，所述隧道(2)前后贯穿于岩体(1)，其特征在于：所述隧道(2)的内壁铺设有混凝土层(3)，所述混凝土层(3)的直部和弯部内分别镶嵌固定有钢筋计(12)和砼应变计(13)，所述隧道(2)的内腔底部设有基岩层(4)，所述基岩层(4)的左侧设有排水沟(5)，所述排水沟(5)的内腔固定连接有量水堰(6)，所述基岩层(4)的上表面一侧固定有静力水准仪(7)，所述基岩层(4)两侧均内嵌固定有基岩变位计(8)，所述混凝土层(3)的直部一侧上下分别固定有DAU采集单元(10)和环境监测装置(11)，所述岩体(1)上竖向设有地下水位孔(19)，所述地下水位孔(19)的内腔底部和靠近隧道(2)的直部和弯部均设置有渗压计(17)，所述隧道(2)外壁上间隔贯穿插接有五组多点位移计(15)，所述隧道(2)的弯部间隔均匀贯穿插接有三组锚索计(14)，所述岩体(1)内靠近隧道(2)弯部外侧均匀间隔设置有三组锚杆应力计(18)和土压力计(16)，所述静力水准仪(7)、基岩变位计(8)、钢筋计(12)、砼应变计(13)、锚索计(14)、多点位移计(15)、土压力计(16)、渗压计(17)和锚杆应力计(18)均信号连接通信设备(20)，所述通信设备(20)信号连接隧道结构健康监测平台(21)，所述隧道结构健康监测平台(21)包括中心数据库系统、隧道结构健康监测标准专家库和用户界面系统，所述中心数据库系统分别与用户界面系统和隧道结构健康监测标准专家库信号连接，所述DAU采集单元(10)和环境监测装置(11)信号连接通信设备(20)。...

【技术特征摘要】
1.一种用于隧道结构健康全生命周期实时监测系统，包括岩体(1)和隧道(2)，所述隧道(2)前后贯穿于岩体(1)，其特征在于：所述隧道(2)的内壁铺设有混凝土层(3)，所述混凝土层(3)的直部和弯部内分别镶嵌固定有钢筋计(12)和砼应变计(13)，所述隧道(2)的内腔底部设有基岩层(4)，所述基岩层(4)的左侧设有排水沟(5)，所述排水沟(5)的内腔固定连接有量水堰(6)，所述基岩层(4)的上表面一侧固定有静力水准仪(7)，所述基岩层(4)两侧均内嵌固定有基岩变位计(8)，所述混凝土层(3)的直部一侧上下分别固定有DAU采集单元(10)和环境监测装置(11)，所述岩体(1)上竖向设有地下水位孔(19)，所述地下水位孔(19)的内腔底部和靠近隧道(2)的直部和弯部均设置有渗压计(17)，所述隧道(2)外壁上间隔贯穿插接有五组多点位移计(15)，所述隧道(2)的弯部间隔均匀贯穿插接有三组锚索计(14)，所述岩体(1)内靠近隧道(2)弯部外侧均匀间隔设置有三组锚杆应力计(18)和土压力计(16)，所述静力水准仪(7)、基岩变位计(8)、钢筋计(12)、砼应变计(13)、锚索计(14)、多点位移计(15)、土压力计(16)、渗压计(17)和锚杆应力计(18)均信号连接通信设备(20)，所述通信设备(20)信号连接隧道结构健康...

【专利技术属性】
技术研发人员：于洋，徐一鸣，
申请(专利权)人：无锡中金鼎讯信通科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32