一种基于大数据的道路隧道工程安全实时监测管理系统技术方案

本发明专利技术公开一种基于大数据的道路隧道工程安全实时监测管理系统，包括监测点布设模块、衬砌变形监测模块、空气参数采集模块、空气质量分析模块、通风分析模块、噪声检测分析模块、照明亮度检测模块、隧道资源数据库、分析云服务器、报警模块、通风执行终端、显示终端和调光模块。本发明专利技术通过衬砌变形监测模块、空气质量分析模块、噪声检测分析模块对衬砌的总差异变形位移系数、空气质量系数、噪声污染系数进行量化，统计出隧道的综合安全系数，结合照明亮度检测模块对隧道各个分段的照明亮度进行检测，并通过调光模块进行相应调光，实现了对隧道的多方面安全监测，具有可靠性高和准确性高的特点，有效保障了司乘人员的生命财产安全。

【技术实现步骤摘要】
一种基于大数据的道路隧道工程安全实时监测管理系统
本专利技术涉及隧道工程监测
，涉及到一种基于大数据的道路隧道工程安全实时监测管理系统。
技术介绍
随着我国城市化进程越来越快，城市建设的快速发展，带动着道路工程建设步伐的加快，尤其是山区高速公路的修建，公路隧道不断向着长、大的方向发展，促进了我国交通事业的快速发展，给我们的行车带来的方便。与此同时，隧道工程与一般开放路段不同，它是一种特殊的空间结构，是交通运行的瓶颈路段，隧道工程的安全性来自多个方面，包括隧道结构的变形程度、隧道内的环境空气质量、噪声等级、照明通风等等，当驾驶员在隧道运行影响范围内行驶时，由于隧道信息诱导，照明通风、路面性能、交通环境、噪声等条件的局限，行车舒适度有所下降，运行风险有所增大，特别是长隧道，一旦发生交通事故，通常具有易引发二次事故，救援处理难、经济损失和社会影响大的特点。因此，对公路隧道工程的安全性进行监测是非常必要的，鉴于此，本专利技术设计一种基于大数据的道路隧道工程安全实时监测管理系统。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于大数据的道路隧道工程安全实时监测管理系统，通过衬砌变形监测模块、空气质量分析模块、噪声检测分析模块对隧道衬砌的差异变形位移系数、空气质量系数、噪声污染系数进行量化，进而统计出隧道的综合安全系数，结合照明亮度检测模块、分析云服务器，对隧道各个分段的照明亮度进行检测，并与各分段标准照明亮度进行对比，通过调光模块进行相应调光，解决了
技术介绍
中存在的问题。本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：一种基于大数据的道路隧道工程安全实时监测管理系统，包括监测点布设模块、衬砌变形监测模块、空气参数采集模块、空气质量分析模块、通风分析模块、噪声检测分析模块、照明亮度检测模块、隧道资源数据库、分析云服务器、报警模块、通风执行终端、显示终端和调光模块；监测点布设模块，将整个隧道衬砌沿着一侧边墙以顺时针方向到拱圈再到另一侧边墙的距离等分为n段，每个等分点作为隧道衬砌变形的从监测点，衬砌底板的中点位置作为主监测点，记为A，其从监测点沿着衬砌的一侧边墙顺时针方向至另一侧边墙的顺序进行编号，依次标记为1,2...i....n-1；衬砌变形位移监测模块，包括光纤式位移计，与监测点布设模块连接，其变形位移监测包括以下几个步骤：S1：将从监测点与各主监测点进行连接，利用光纤式位移计分别测量从监测点到各主监测点的距离，记为监测位移，获得的各监测位移构成监测位移集合L(lA11,lA22,...,lAii,...,lAn-1n-1)，lAii表示为第i个主监测点与从监测点之间的监测位移；S2：将各主监测点的监测位移与隧道资源数据库中各主监测点的原始监测位移进行对比，得到对比差值，记为位移变形量，获得的各主监测点位移变形量构成监测点位移变形量集合ΔL(ΔlA11,ΔlA22,...,ΔlAii,...,ΔlAn-1n-1)，ΔlAii表示为第i个主监测点的位移变形量；S3：将各主监测点的位移变形量，与各主监测点的历史累积位移变形量进行对比，若该主监测点的位移变形量大于该主监测点的历史累积位移变形量，则该主监测点所在的隧道衬砌存在差异变形，计算各主监测点的差异位移变形系数，记为δ，δi表示为第i个主监测点的差异位移变形系数，αi表示为第i个主监测点的变形比例系数，ΔlAi表示为第i个主监测点的位移变形量，Δl0i表示为第i个主监测点的历史累积位移变形量；S4：根据各主监测点的差异位移变形系数，统计整个隧道衬砌的总差异位移变形系数，记为衬砌变形监测模块将统计的总差异位移变形系数发送至分析云服务器；空气参数采集模块，包括氧气浓度采集单元和汽车尾气浓度采集单元，用于实时对隧道内的空气参数进行采集，所述氧气浓度采集单元为氧浓度测定仪，用于实时检测隧道内的O2浓度，所述汽车尾气浓度采集单元包括CO气体浓度传感器、SO2气体浓度传感器和NO2气体浓度传感器，分别用于实时检测隧道内的CO、SO2和NO2浓度，空气参数采集模块将检测的空气参数中的O2浓度、CO浓度、SO2浓度和NO2浓度发送至空气质量分析模块；空气质量分析模块，与空气参数采集模块连接，用于接收空气参数采集模块发送的O2浓度、CO浓度、SO2浓度和NO2浓度，与隧道资源数据库中存储的各空气参数对应的O2浓度、CO浓度、SO2浓度和NO2浓度安全标准值进行对比，得到一次空气参数对比差值，包括一次O2浓度对比差值，记为一次CO浓度对比差值，记为KCO，一次SO2浓度对比差值，记为一次NO2浓度对比差值，记为在固定时间间隔后，重新采集隧道内的O2浓度、CO浓度、SO2浓度和NO2浓度，与隧道资源数据库中存储的各空气参数对应的的O2浓度、CO浓度、SO2浓度和NO2浓度安全标准值再次进行对比，得到二次空气参数对比差值，包括二次O2浓度对比差值，记为二次CO浓度对比差值，记为K′CO，二次SO2浓度对比差值，记为二次NO2浓度对比差值，记为根据一次空气参数对比值和二次空气参数对比值，统计空气质量系数，并分别发送至分析云服务器、通风分析模块和显示终端；通风分析模块，与空气质量分析模块连接，用于接收空气质量分析模块发送的空气质量系数，与预设的标准空气质量系数进行对比，若小于标准空气质量系数，则发送通风控制指令至通风执行终端；噪声检测分析模块，包括若干噪声传感器，按照车辆距离隧道的不同距离将整个隧道长度划分为接近段、入口段、过渡段、中间段和出口段，所述噪声传感器分别放置在隧道各个分段内，用于检测隧道各个分段的噪声，构成各分段噪声集合S(s1,s2,...,sd,s5)，sd表示为在第d个隧道分段内的噪音量，d表示为分段数，d＝1,2,3,4,5,1,2,3,4,5对应的隧道分段分别为接近段、入口段、过渡段、中间段、出口段，提取隧道资源数据库存储的隧道各个分段对应的安全噪音量，将各分段噪声量与对应的各分段安全噪音量进行对比，得到各分段噪声对比集合ΔS(Δs1,Δs2,...,Δsd,Δs5)，将各分段噪声对比值进行叠加，得到总噪声对比值，提取隧道资源数据库中存储的各噪声污染等级对应的总噪声对比值，筛选该总噪声对比值对应的噪声污染等级，并发送至分析云服务器；照明亮度检测模块，包括若干亮度计，其分别放置在隧道各个分段内，用于检测隧道各个分段的照明亮度，并发送至分析云服务器；隧道资源数据库，存储各主监测点的原始监测位移及历史累积位移变形量，存储各空气参数对应的的O2浓度、CO浓度、SO2浓度、NO2浓度安全标准值，存储标准空气质量系数，存储隧道各个分段对应的安全噪音量，存储各噪声污染等级对应的总噪声对比值及各噪声污染等级对应的噪声污染系数σ1,σ2,σ3，存储隧道综合安全系数阈值和隧道各个分段的标准照明亮度；分析云服务器，分别与衬砌变形监测模块、空气质量分析模块、噪声检测分析模块和照明亮度检测模块连接，接收噪声检测分析模块发送的噪声污染等级，提取隧道资源数据库中各噪声污染等级对应的噪声污染系数，筛选该噪声污染等级对应本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于大数据的道路隧道工程安全实时监测管理系统，其特征在于：包括监测点布设模块、衬砌变形监测模块、空气参数采集模块、空气质量分析模块、通风分析模块、噪声检测分析模块、照明亮度检测模块、隧道资源数据库、分析云服务器、报警模块、通风执行终端、显示终端和调光模块；/n所述监测点布设模块，将整个隧道衬砌沿着一侧边墙以顺时针方向到拱圈再到另一侧边墙的距离等分为n段，每个等分点作为隧道衬砌变形的主监测点，衬砌底板的中点位置作为从监测点，记为A，其主监测点沿着衬砌的一侧边墙顺时针方向至另一侧边墙的顺序进行编号，依次标记为1,2...i....n-1；/n所述衬砌变形监测模块，包括光纤式位移计，与监测点布设模块连接，其变形位移监测包括以下几个步骤：/nS1：将从监测点与各主监测点进行连接，利用光纤式位移计分别测量从监测点到各主监测点的距离，记为监测位移，获得的各监测位移构成监测位移集合L(l

【技术特征摘要】
1.一种基于大数据的道路隧道工程安全实时监测管理系统，其特征在于：包括监测点布设模块、衬砌变形监测模块、空气参数采集模块、空气质量分析模块、通风分析模块、噪声检测分析模块、照明亮度检测模块、隧道资源数据库、分析云服务器、报警模块、通风执行终端、显示终端和调光模块；
所述监测点布设模块，将整个隧道衬砌沿着一侧边墙以顺时针方向到拱圈再到另一侧边墙的距离等分为n段，每个等分点作为隧道衬砌变形的主监测点，衬砌底板的中点位置作为从监测点，记为A，其主监测点沿着衬砌的一侧边墙顺时针方向至另一侧边墙的顺序进行编号，依次标记为1,2...i....n-1；
所述衬砌变形监测模块，包括光纤式位移计，与监测点布设模块连接，其变形位移监测包括以下几个步骤：
S1：将从监测点与各主监测点进行连接，利用光纤式位移计分别测量从监测点到各主监测点的距离，记为监测位移，获得的各监测位移构成监测位移集合L(lA11,lA22,...,lAii,...,lAn-1n-1)，lAii表示为第i个主监测点与从监测点之间的监测位移；
S2：将各主监测点的监测位移与隧道资源数据库中各主监测点的原始监测位移进行对比，得到对比差值，记为位移变形量，获得的各主监测点位移变形量构成监测点位移变形量集合ΔL(ΔlA11,ΔlA22,...,ΔlAii,...,ΔlAn-1n-1)，ΔlAii表示为第i个主监测点的位移变形量；
S3：将各主监测点的位移变形量，与各主监测点的历史累积位移变形量进行对比，若该主监测点的位移变形量大于该主监测点的历史累积位移变形量，则该主监测点所在的隧道衬砌存在差异变形，计算各主监测点的差异位移变形系数，记为δ，δi表示为第i个主监测点的差异位移变形系数，αi表示为第i个主监测点的变形比例系数，ΔlAi表示为第i个主监测点的位移变形量，Δl0i表示为第i个主监测点的历史累积位移变形量；
S4：根据各主监测点的差异位移变形系数，统计整个隧道衬砌的总差异位移变形系数，记为衬砌变形监测模块将统计的总差异位移变形系数发送至分析云服务器；
所述隧道资源数据库，存储各主监测点的原始监测位移及历史累积位移变形量，存储各空气参数对应的的O2浓度、CO浓度、SO2浓度、NO2浓度安全标准值，存储标准空气质量系数，存储隧道各个分段对应的安全噪音量，存储各噪声污染等级对应的总噪声对比值及各噪声污染等级对应的噪声污染系数σ1,σ2,σ3，存储隧道综合安全系数阈值和隧道各个分段的标准照明亮度；
所述空气参数采集模块，包括氧气浓度采集单元和汽车尾气浓度采集单元，用于实时对隧道内的空气参数进行采集，所述氧气浓度采集单元为氧浓度测定仪，用于实时检测隧道内的O2浓度，所述汽车尾气浓度采集单元包括CO气体浓度传感器、SO2气体浓度传感器和NO2气体浓度传感器，分别用于实时检测隧道内的CO、SO2和NO2浓度，空气参数采集模块将检测的空气参数中的O2浓度、CO浓度、SO2浓度和NO2浓度发送至空气质量分析模块；
所述空气质量分析模块，与空气参数采集模块连接，用于接收空气参数采集模块发送的O2浓度、CO浓度、SO2浓度和NO2浓度，与隧道资源数据库中存储的各空气参数对应的O2浓度、CO浓度、SO2浓度和NO2浓度安全标准值进行对比，得到一次空气参数对比差值，包括一次O2浓度对比差值，记为一次CO浓度对比差值，记为KCO，一次SO2浓度对比差值，记为一次NO2浓度对比差值，记为在固定时间间隔后，重新采集隧道内的O2浓度、CO浓度、SO2浓度和NO2浓度，与隧道资源数据库中存储的各空气参数对应的的O2浓度、CO浓度、SO2浓度和NO2浓度安全标准值再次进行对比，得到二次空气参数对比差值，包括二次O2浓度对比差值，记为二次CO浓度对比差值，记为K′CO二次，SO2浓度对比差值，记为二次NO2浓度对比差值，记为根据一次空气参数对比值和二次空气参数对比值，统计空气质量系数，并分别发送至分析云服务器、通风分析模块和显示终端；
所述通风分析模块，与空气质量分析模块连接，用于接收空气质量分析模块发送的空气质量系数，与预设的标准空气质量系数进行对比，若小于标准空气质量系数，则发送通风控制指令至通风执行终端；
所述噪声检测分析模块，包括若干噪声传感器，按照车辆距离隧道的不同距离将整个隧道长度划分为...

【专利技术属性】
技术研发人员：张玉红，王亚运，
申请(专利权)人：张玉红，
类型：发明
国别省市：安徽;34