一种隧道环境监测数据无线接力传输系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种隧道环境监测数据无线接力传输系统，包括：环境监测数据采集终端、串口服务器、无线网桥、信号转弯传输装置、计算机和/或控制器；所述的环境监测数据采集终端布署在隧道中相应的断面上、采用RS485双绞线与其相应断面上所布署的串口服务器连接；所述的无线网桥由无线信号主站、无线信号从站两两一组对应组成，在转弯处或者上下沉路段设置信号转弯传输装置；计算机和/或控制器布署在隧道的终点处。本实用新型专利技术弥补了线缆传输移动不方便、易破损、故障率高、故障排除难度大等缺陷；解决了斜井及横洞的长大隧道、小半径隧道转弯处易出现无线数据信号中断的问题；设备简单、故障率低、安装方便、操作简单、成本低廉，实用性强。

【技术实现步骤摘要】
一种隧道环境监测数据无线接力传输系统
本技术属于隧道环境监测
，具体涉及一种隧道环境监测数据无线接力传输系统，特殊适用于隧道有害气体监测数据的无线传输。
技术介绍
伴随着隧道及地下工程的修建，塌方、涌水、瓦斯爆炸等大量的地质灾害接踵而至，给隧道及地下工程建设和运营带来了极大的困难。近年来，随着地质复杂的偏远山区隧道及地下工程数量的不断增加，在一些非煤系地层中出现多种、高浓度有害气体，有害气体中毒、高压气体突出等情况，给隧道及地下工程建设和运营带来巨大的威胁和挑战，防止有害气体中毒是有害气体隧道及地下工程安全控制的重要环节之一，隧道环境监测、特别是有害气体监测是施工中掌握气体浓度变化最直观的手段。隧道及地下工程环境监测目前主要采用人工监测和自动监测两种方式，实时监测隧道作业环境中的数据变化、特别是有害气体浓度的变化，进行危险性评价，采取针对性措施，保证隧道及地下工程施工和运营安全。现有的隧道环境自动监测多采用传感器收集环境数据、特别是有害气体浓度的变化数据，并传输至指挥中心显示、记录和数据处理。在隧道内，传统的方式可采用线缆传输数据。但隧道作业环境数据传输中，线缆传输存在以下问题：一是传输线缆长度需要根据隧道掘进长度接长，线缆接头数量增加，故障风险率高；二是隧道爆破作业时，作业面附近传感器需根据施工需要移动，线缆的存在影响传感器移动灵活性；三是隧道施工周期长，且施工环境差，施工本身造成的线缆破损无法避免；四是对于存在瓦斯等易燃易爆气体的隧道，采用线缆传输危险性较大，传输线缆需满足煤矿相关规定，成本高。r>在隧道中采用无线数据传输系统，可很好地解决线缆传输中存在的问题。但因部分隧道长度较长，加之隧道作业环境有限，一些含斜井及横洞的长大隧道、小半径隧道在转弯处易出现无线数据信号中断问题。因此，隧道环境监测数据无线传输需要一套稳定、可靠的信息接力传输系统。
技术实现思路
本技术主要针对隧道环境监测数据传输现有技术的不足，提供一种隧道环境监测数据无线接力传输系统，主要应用于隧道施工、运营期间有害气体及空气质量自动监测和预警管理。本技术所采用的技术方案如下：一种隧道环境监测数据无线接力传输系统，包括：环境监测数据采集终端(比如传感器)、串口服务器、无线网桥、信号转弯传输装置、计算机和/或控制器；所述的环境监测数据采集终端布署在隧道中相应的断面上、采用RS485双绞线与其相应断面上所布署的串口服务器连接；所述的无线网桥由无线信号主站、无线信号从站两两一组对应组成，同一个无线网桥的无线信号主站与无线信号从站之间以无线通讯方式传输数据，同一个无线网桥的无线信号主站与无线信号从站在同一平行线上、形成一条直线，避免上、下和转角错位；如果同一个无线网桥的无线信号主站与无线信号从站之间存在转弯或者上下沉路段，在转弯处或者上下沉路段设置信号转弯传输装置，用于调整无线信号的传输方向、完成转弯；无线网桥的数量与隧道的长度相适应，第一个无线网桥的无线信号主站布署在第一个断面上；第一个无线网桥的无线信号从站和第二个无线网桥的无线信号主站之间设置一台交换机，三者通过网线连接、布署在第二个断面上；后面依次类推进行布署，最后一个无线网桥的无线信号从站布署在隧道的终点处；将第一个断面布署的串口服务器与第一个无线网桥的无线信号主站之间通过网线连接，将后面的断面布署的串口服务器通过网线与相应的交换机连接、组成以太网连接方式；计算机和/或控制器布署在隧道的终点处，终点处的最后一个无线网桥的无线信号从站通过网线与终点处布署的串口服务器连接，终点处的串口服务器与计算机之间以网线连接、与控制器之间以RS485双绞线连接。隧道施工前，利用本系统检测隧道内的作业环境数据、特别是有害气体浓度情况，在保证作业环境安全的状态下，组织人员、机械进行隧道作业施工。当施工发现有害气体浓度超标时，隧道内有害气体传感器和隧道终点处的洞外指挥中心的计算机和/或控制器同时发出声光报警信号，收到报警信息后，立即组织洞内作业人员撤离。根据指挥中心控制器显示有害气体种类、浓度变化情况制定针对性措施，措施实施后，经本系统检测隧道内作业环境中有害气体浓度处于安全限值范围内，保证作业环境安全后，恢复施工。优选的，所述的信号转弯传输装置由无线信号转弯从站与无线信号转弯主站通过网线连接组成，所述的无线信号转弯从站与转弯处的无线信号主站位于同一平行线上形成一条直线，所述的无线信号转弯主站与转弯处的无线信号从站位于同一平行线上形成一条直线。优选的，在隧道的同一断面的不同部位设置多个测点、每个测点布署多个环境监测数据采集终端；所述的环境监测数据采集终端为有害气体监测传感器；同一断面同一测点的多个有害气体监测传感器采用RS485双绞线以手拉手串联方式连接，最后通过485模块实现该测点监测数据的汇集。将各测点的485模块采用RS485双绞线串联连接，完成该断面的数据采集。前一断面数据与后一断面数据以无线网桥连接传送，后一断面数据包含了前一段面和本断面的数据信息，以无线网桥依次累加接力传输至隧道终点处的洞口。优选的，同一无线网桥的无线信号主站与无线信号从站之间的信号以5.8G频段wifi传输，理论最大值5km，测试条件有限有高低落差，实测1.7km。最后一个网桥的无线信号从站出来的信号如果只进入计算机，使用自带LAN口通过网线接入计算机，用软件即可读取数据；如果数据不进入电脑，则需要加一个串口服务器将网络信号转成RS485信号接入控制器。本技术具有以下优点：1.本技术原理简单，很好地解决了隧道有限空间内多种有害气体、多断面监测数据、长距离传输难题；无线传输弥补了线缆传输移动不方便、易破损、故障率高、故障排除难度大等缺陷；解决了斜井及横洞的长大隧道、小半径隧道转弯处易出现无线数据信号中断的问题。2.本技术不仅适用于隧道有害气体监测数据传输，也适用于其他地下工程及有限空间内监测数据传输。3.本系统可实现多个监测断点、批量监测数据的集成传输。4.本系统设备简单、故障率低、安装方便、操作简单、成本低廉，实用性强、适宜大范围推广。附图说明为了更清楚地说明本技术的具体实施方式、或者现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术的描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些具体实施方式，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属于本申请保护范围之内的附图。图1是隧道内同一测点的多个有害气体检测传感器的连接示意图；图2是隧道同一断面不同监测点的多个有害气体检测传感器的连接示意图；图3是隧道环境有害气体监测数据无线接力传输系统整体结构示意图；图4是隧道转弯处的信号转弯传输装置的结构示意图；图中，1－第一有害气体检测传感器，2－第二有害气体检测传感器2，3－RS485双绞线，11－测点1的有害气体检测传感器，12－测点1的RS485双绞线，1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种隧道环境监测数据无线接力传输系统，包括：环境监测数据采集终端、串口服务器、无线网桥、信号转弯传输装置、计算机和/或控制器；所述的环境监测数据采集终端布署在隧道中相应的断面上、采用RS485双绞线与其相应断面上所布署的串口服务器连接；其特征在于：/n所述的无线网桥由无线信号主站、无线信号从站两两一组对应组成，同一个无线网桥的无线信号主站与无线信号从站在同一平行线上、形成一条直线；如果同一个无线网桥的无线信号主站与无线信号从站之间存在转弯或者上下沉路段，在转弯处或者上下沉路段设置信号转弯传输装置；/n无线网桥的数量与隧道的长度相适应，第一个无线网桥的无线信号主站布署在第一个断面上；第一个无线网桥的无线信号从站和第二个无线网桥的无线信号主站之间设置一台交换机，三者通过网线连接、布署在第二个断面上；后面依次类推进行布署，最后一个无线网桥的无线信号从站布署在隧道的终点处；/n将第一个断面布署的串口服务器与第一个无线网桥的无线信号主站之间通过网线连接，将后面的断面布署的串口服务器通过网线与相应的交换机连接、组成以太网连接方式；/n计算机和/或控制器布署在隧道的终点处，终点处的最后一个无线网桥的无线信号从站通过网线与终点处布署的串口服务器连接，终点处的串口服务器与计算机之间以网线连接、与控制器之间以RS485双绞线连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种隧道环境监测数据无线接力传输系统，包括：环境监测数据采集终端、串口服务器、无线网桥、信号转弯传输装置、计算机和/或控制器；所述的环境监测数据采集终端布署在隧道中相应的断面上、采用RS485双绞线与其相应断面上所布署的串口服务器连接；其特征在于：
所述的无线网桥由无线信号主站、无线信号从站两两一组对应组成，同一个无线网桥的无线信号主站与无线信号从站在同一平行线上、形成一条直线；如果同一个无线网桥的无线信号主站与无线信号从站之间存在转弯或者上下沉路段，在转弯处或者上下沉路段设置信号转弯传输装置；
无线网桥的数量与隧道的长度相适应，第一个无线网桥的无线信号主站布署在第一个断面上；第一个无线网桥的无线信号从站和第二个无线网桥的无线信号主站之间设置一台交换机，三者通过网线连接、布署在第二个断面上；后面依次类推进行布署，最后一个无线网桥的无线信号从站布署在隧道的终点处；
将第一个断面布署的串口服务器与第一个无线网桥的无线信号主站之间通过网线连接，将后面的断面布署的串口服务器通过网线与相应的交换机连接、组成以太网连接方式；
计算机和/或控制器布署在隧道的终点处，终点处的最后一个无线网桥的无线信号从站通过网线与终点处布署的串口服务器连接，终点处的串口服务器与计算机之间以网线连接、与控制器之间以RS485双绞线连接。


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【专利技术属性】
技术研发人员：赵宇，全斐，赵春杰，沈家君，高明成，赵勇，周杨，毕文胜，徐小刚，
申请(专利权)人：中铁十局集团有限公司，
类型：新型
国别省市：山东;37