一种基于物联网的隧道塌方信息应急系统及塌方判定方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于物联网的隧道塌方信息应急系统及塌方判定方法，涉及检测隧道塌方技术领域，该系统包括：WF‑IoT网关和多个无线重力传感驱动电源；这样的系统，打通了隧道内部物联网络与隧道外部网络的网络通道。当出现塌方时，重力传感器模块采集无线重力传感驱动电源的实时下坠状态数据，并WF‑IoT无线通信模块用于接收实时下坠状态数据并发送给外部平台生成报警信息，便于工作人员及时发现隧道塌方情况，及时启动事故救援应急预案。该方法包括：接收WF‑IoT无线通信模块发送的下坠状态数据；若下坠加速度值达到重力加速度值，则生成一个告警信息；若同一时段收到的告警信息的数量超过预设个数时，则判定为隧道塌方。这样的判断方法，简单有效，可以准确判断隧道塌方。

【技术实现步骤摘要】
一种基于物联网的隧道塌方信息应急系统及塌方判定方法
本专利技术涉及检测隧道塌方
，具体而言，涉及一种基于物联网的隧道塌方信息应急系统及塌方判定方法。
技术介绍
随着我国基本建设规模的扩大,隧道工程已经成为铁路、公路和水利水电等大型项目中的重要工程。隧道工程的重要性越来越显著,隧道工程的数量和长度明显增加,规模不断扩大。然而,不良的工程地质和水文地质以及由此而引发的塌方是隧道施工过程中不可回避的技术难题。塌方是隧道在自然力作用下，出现的塌陷下坠的自然现象。塌方是矿井隧道施工中最常出现的重大地质灾害，约占各类重大地质灾害的90％以上。因此，塌方是矿井隧道施工中出现的最多最大的地质灾害。现在的塌方等地质监测预报，主要是使用应用了地震波预报技术(TSP)的地质预报技术TGP类仪器测量前面的地质类型，然后由分析人员根据地质类型来分析塌方。这种方法存在的缺陷是，需要分析人员具有相当丰富的经验和技术，因为同一监测数据、因分析人员不同，其预测结果也大不相同、其可靠性也会因人而异。
技术实现思路
为了克服上述问题或者至少部分地解决上述问题，本专利技术实施例提供一种基于物联网的隧道塌方信息应急系统。本专利技术的实施例是这样实现的：第一方面，本专利技术提供一种基于物联网的隧道塌方信息应急系统，包括：WF-IoT网关和多个无线重力传感驱动电源；上述WF-IoT网关安装于隧道口；多个上述无线重力传感驱动电源沿着隧道的长度方向等距安装于隧道内，任一上述无线重力传感驱动电源包括：电源模块、重力传感器模块和WF-IoT无线通信模块，重力传感器模块和WF-IoT无线通信模块一一对应设置，上述电源模块用于给重力传感器模块和WF-IoT无线通信模块供电，上述重力传感器模块用于采集上述无线重力传感驱动电源的实时下坠状态数据，并将实时下坠状态数据传输至对应的WF-IoT无线通信模块，WF-IoT无线通信模块用于接收实时下坠状态数据，并通过WF-IoT网关将实时下坠状态数据发送给外部平台。这样的系统，打通了隧道内部物联网络与隧道外部网络的网络通道，将隧道内的塌方信息及时发送到隧道外部的平台。无线重力传感驱动电源可以连接隧道内的用电设备，如连接照明灯具，无线重力传感驱动电源与隧道内照明灯具一一对应连接。当出现塌方时，上述无线重力传感驱动电源出现坠落的情况，重力传感器模块采集上述无线重力传感驱动电源的实时下坠状态数据，并将实时下坠状态数据传输至对应的WF-IoT无线通信模块，WF-IoT无线通信模块用于接收实时下坠状态数据，并通过WF-IoT网关将实时下坠状态数据发送给外部平台，外部平台生成报警信息，便于工作人员及时发现隧道塌方情况，及时启动事故救援应急预案。上述外部平台可以是移动终端，如电脑，手机、平板等。基于第一方面，在本专利技术的一些实施例中，上述电源模块包括市电供电电路和备用蓄电池供电电路，上述市电供电电路用于在市电正常时给重力传感器模块及WF-IoT无线通信模块供电，上述备用蓄电池供电电路用于在市电供电电路无法供电时给重力传感器模块及WF-IoT无线通信模块供电。基于第一方面，在本专利技术的一些实施例中，上述重力传感器模块包括：加速度测量电路，用于采集上述无线重力传感驱动电源的持续下坠信号；信号处理电路，用于处理下坠信号并将下坠信号发送至上述WF-IoT无线通信模块。基于第一方面，在本专利技术的一些实施例中，上述WF-IoT无线通信模块包括节点电路和无线通信电路，上述节点电路和无线通信电路分别与上述信号处理电路连接用于将处理后的下坠信号经上述WF-IoT网关发送给外部平台。基于第一方面，在本专利技术的一些实施例中，上述加速度测量电路包括SCL3300-D01芯片，上述SCL3300-D01芯片的A_EXTC引脚经电容C6后接地，VDD引脚经电容C8后接地，D_EXTC电路经电容C7后接地，DVIO引脚经电容C9后接地，CSB引脚、MISO引脚、SCK引脚、MOSI引脚分别接入上述处理电路；上述信号处理电路包括STM32L431CBT6芯片，上述STM32L431CBT6芯片的VBAT引脚经电容C10后接地，OSC32_IN引脚与OSC32_OUT接接晶振Y1，OSC_IN引脚与OSC_OUT引脚接晶振Y2，SCK引脚、MISO引脚、MOSI引脚、CSB引脚对应连接上述SCL3300-D01芯片的SCK引脚、MISO引脚、MOSI引脚、CSB引脚；MCU_DE/RE引脚、MCU_RXD引脚、MCU_TXD引脚分别接入收发电路。基于第一方面，在本专利技术的一些实施例中，上述WF-IoT无线通信模块包括节点电路和无线通信电路，上述节点电路和无线通信电路分别与上述信号处理电路连接用于将处理后的下坠信号经上述WF-IoT网关发送给外部平台；上述节点电路包括，接插件P1的3号引脚、5号引脚分别与上述STM32L431CBT6芯片的第一串口插接、第二串口插接；上述无线通信电路包括GM3085E芯片，上述GM3085E芯片的MCU_DE/RE引脚、MCU_RXD引脚、MCU_TXD引脚对应连接上述STM32L431CBT6芯片的MCU_DE/RE引脚、MCU_RXD引脚、MCU_TXD引脚。基于第一方面，在本专利技术的一些实施例中，上述电源模块包括市电供电电路和备用蓄电池供电电路，上述市电供电电路用于在市电正常时给重力传感器模块及WF-IoT无线通信模块供电，上述备用蓄电池供电电路用于在市电供电电路无法供电时给重力传感器模块及WF-IoT无线通信模块供电；上述市电供电电路包括HT7333-2芯片，HT7333-2芯片经Vin引脚接收0.1A电流电路和24V电压，经Vout引脚输出3.3V电压分别接入SCL3300-D01芯片、STM32L431CBT6芯片和GM3085E芯片；上述备用蓄电池供电电路包括AM21-5W05V芯片，上述AM21-5W05V芯片的Vout引脚接入二极管D6的正极，上述二极管D6的正极接入P沟道MOS管Q1的栅极，P沟道MOS管Q1的源极作为上述备用蓄电池供电电路的输出端，上述二极管D6的负极以及P沟道MOS管Q1的漏级接电源端。第二方面，本专利技术提供一种基于物联网的隧道塌方判定方法，应用于上述的系统，包括以下步骤：接收WF-IoT无线通信模块发送的下坠状态数据，上述下坠状态数据至少包括该WF-IoT无线通信模块对应的无线重力传感驱动电源的下坠加速度值；若下坠加速度值达到重力加速度值，则生成一个告警信息；若同一时段收到的告警信息的数量超过预设个数时，则判定为隧道塌方。这样的判断方法，简单有效，可以准确判断隧道塌方。具体的，当出现塌方时，平台接收WF-IoT无线通信模块发送的下坠状态数据，对下坠状态数据进行判断，当下坠加速度值达到重力加速度值，说明发生了自然下坠，考虑到有可能人为误碰到无线重力传感驱动电源让其下坠，当同一时段平台收到的告警信息的数量超过预设个数时，则判定为隧道塌方。便于工作人员及时发现隧道塌方情况，及时启动事故救援应急预案。同一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于物联网的隧道塌方信息应急系统，其特征在于，包括：WF-IoT网关和多个无线重力传感驱动电源；/n所述WF-IoT网关安装于隧道口；/n多个所述无线重力传感驱动电源沿着隧道的长度方向等距安装于隧道内，任一所述无线重力传感驱动电源包括：电源模块、重力传感器模块和WF-IoT无线通信模块，重力传感器模块和WF-IoT无线通信模块一一对应设置，所述电源模块用于给重力传感器模块和WF-IoT无线通信模块供电，所述重力传感器模块用于采集所述无线重力传感驱动电源的实时下坠状态数据，并将实时下坠状态数据传输至对应的WF-IoT无线通信模块，WF-IoT无线通信模块用于接收实时下坠状态数据，并通过WF-IoT网关将实时下坠状态数据发送给外部平台。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于物联网的隧道塌方信息应急系统，其特征在于，包括：WF-IoT网关和多个无线重力传感驱动电源；
所述WF-IoT网关安装于隧道口；
多个所述无线重力传感驱动电源沿着隧道的长度方向等距安装于隧道内，任一所述无线重力传感驱动电源包括：电源模块、重力传感器模块和WF-IoT无线通信模块，重力传感器模块和WF-IoT无线通信模块一一对应设置，所述电源模块用于给重力传感器模块和WF-IoT无线通信模块供电，所述重力传感器模块用于采集所述无线重力传感驱动电源的实时下坠状态数据，并将实时下坠状态数据传输至对应的WF-IoT无线通信模块，WF-IoT无线通信模块用于接收实时下坠状态数据，并通过WF-IoT网关将实时下坠状态数据发送给外部平台。


2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的隧道塌方信息应急系统，其特征在于，所述电源模块包括市电供电电路和备用蓄电池供电电路，所述市电供电电路用于在市电正常时给重力传感器模块及WF-IoT无线通信模块供电，所述备用蓄电池供电电路用于在市电供电电路无法供电时给重力传感器模块及WF-IoT无线通信模块供电。


3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的隧道塌方信息应急系统，其特征在于，所述重力传感器模块包括：
加速度测量电路，用于采集所述无线重力传感驱动电源的持续下坠信号；
信号处理电路，用于处理下坠信号并将下坠信号发送至所述WF-IoT无线通信模块。


4.根据权利要求3所述的一种基于物联网的隧道塌方信息应急系统，其特征在于，所述WF-IoT无线通信模块包括节点电路和无线通信电路，所述节点电路和无线通信电路分别与所述信号处理电路连接用于将处理后的下坠信号经所述WF-IoT网关发送给外部平台。


5.根据权利要求3所述的一种基于物联网的隧道塌方信息应急系统，其特征在于，所述加速度测量电路包括SCL3300-D01芯片，所述SCL3300-D01芯片的A_EXTC引脚经电容C6后接地，VDD引脚经电容C8后接地，D_EXTC电路经电容C7后接地，DVIO引脚经电容C9后接地，CSB引脚、MISO引脚、SCK引脚、MOSI引脚分别接入所述处理电路；所述信号处理电路包括STM32L431CBT6芯片，所述STM32L431CBT6芯片的VBAT引脚经电容C10后接地，OSC32_IN引脚与OSC32_OUT接接晶振Y1，OSC_IN引脚与OSC_OUT引脚接晶振Y2，SCK引脚、MISO引脚、MOSI引脚、CSB引脚对应连接所述SCL3300-D01芯片的SCK引脚、MISO引脚、MOSI引脚、CSB引脚；MCU_DE/RE引脚、MCU_RXD引脚、MCU_TXD引脚分别接入收发电路。


6.根据权利要求5...

【专利技术属性】
技术研发人员：万谊，孙长征，申云川，
申请(专利权)人：四川诸哿优势智能科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川;51