一种用于隧道在建期的实时在线自动化监测系统技术方案

本发明专利技术提供了一种用于隧道在建期的实时在线自动化监测系统，包括三维位移传感器、数据采集器和云平台；数据采集器与三维位移传感器连接，通过三维位移传感器获取的监测点的位移变化信息，并将信息储存发送至云平台。本发明专利技术有益效果：通过优化的结构设计，实现了隧道围岩收敛监测设备的快速、简洁化安装，同时系统的可回收利用设计有利于成本的节约；通过以高精度、低功耗、低漂移的三轴加速度传感器为基础研发的三轴位移传感器以及多种无线传输技术、云技术，实现了对隧道在建期围岩收敛的高精度、实时在线监测。实时在线监测。实时在线监测。

【技术实现步骤摘要】
一种用于隧道在建期的实时在线自动化监测系统


[0001]本专利技术属于建期隧道收敛监测
，尤其是涉及一种用于隧道在建期的实时在线自动化监测系统。

技术介绍

[0002]在隧道施工作业中，由于工程所处地质条件复杂多变，尤其是长大隧道的地质信息更是难以掌握，施工条件比地面建筑要差的多，施工人员生命及财产都受到极大的威胁.因此,在隧道施工期,需要采用一系列的观测与测试方法来获得隧道的收敛信息,并将其反馈于设计和施工,以修改施工参数和调整施工措施及对施工的变形进行分析、预测和处置。
[0003]在当前的隧道收敛监测中，主要使用精密水准测量法、三角高程刚量法进行人工监测。此方法需在只能在隧道停止施工的情况下进行测量，无法做到连续监测，这样无法反应隧道收敛的实时状态和及时预防意外情况发生；当遇到监测结果超过预警值时，需增大测量频次，除对施工进度产生一定影响外也增大了观测的劳动强度。此外，由于隧道施工环境中含有大量的粉尘、噪声等污染，会对观测人员的身心健康产生一定的影响。
[0004]针对上述问题，目前尚未提出有效的自动化监测解决方案。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术旨在提出一种用于隧道在建期的实时在线自动化监测系统，解决了由于通过人工对隧道围岩收敛量测导致的工作效率低、数据量小对事故不能进行及时预警等技术问题，以及隧道施工环境对人工观测人员身心健康存在影响的问题。
[0006]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0007]一种用于隧道在建期的实时在线自动化监测系统，包括三维位移传感器、数据采集器和云平台；
[0008]数据采集器与三维位移传感器连接，通过三维位移传感器获取的监测点的位移变化信息，并将信息储存发送至云平台。
[0009]进一步的，还包括传感器固定装置，三维位移传感器通过传感器固定装置安装在待监测的隧道围岩；
[0010]传感器固定装置包括安装板以及传感器卡子，传感器卡子通过安装板固定在隧道围岩上；
[0011]传感器卡子包括两个卡爪，两个卡爪之间形成用于固定传感器的夹持部；
[0012]两个所述卡爪内侧设有限位凸起。
[0013]进一步的，三维位移传感器设置不少于一个，不少于一个三维位移传感器通过传感器卡子固定在隧道围岩上；
[0014]三维位移传感器之间通过数据线连接后与数据采集器相连。
[0015]进一步的，三维位移传感器包括电源LDO降压芯片、RS485转换芯片、32位ARM嵌入式处理器、传感器基准稳压芯片、MEMS三维传感器芯片，防水防爆外壳和防水航空插头。
[0016]进一步的，数据采集器包括RS485接口、RS232接口，通过与数字输出传感器连接，读取位移传感器获取的信息；
[0017]还包括32位ARM嵌入式处理器，对读取到数据进行整合，处理和发送上报；
[0018]还包括实时时钟模块，用一个为处理器提供实时时钟功能，还用于定时向服务器上报数据；
[0019]还包括数据存储模块，通过SD卡和/或Nand Flash进行存储，用于存储设置参数以及采集到的历史数据信息。
[0020]进一步的，数据采集器还包括无线传输设备，无线传输设备用于将数据采集器采集的数据向云平台发送；
[0021]无线传输设备包括WIFI模组，用于在远程查看数据和设置参数；
[0022]采集器具有自组网和中继功能，通过Zigbee无线模块来实现近距离多采样点联合采集功能；
[0023]采集器通过4G网络与互联网连接，将数据实时上报给服务器云平台。
[0024]进一步的，云平台用于接收数据采集器上报的数据，用于对数据进行存储、分析、展示、预警、处置。
[0025]相对于现有技术，本专利技术所述的一种用于隧道在建期的实时在线自动化监测系统具有以下有益效果：
[0026](1)本专利技术通过优化的结构设计，实现了隧道围岩收敛监测设备的快速、简洁化安装，同时系统的可回收利用设计有利于成本的节约；
[0027](2)本专利技术通过以高精度、低功耗、低漂移的三轴加速度传感器为基础研发的三轴位移传感器以及多种无线传输技术、云技术，实现了对隧道在建期围岩收敛的高精度、实时在线监测；
[0028](3)本专利技术以一种全新的测量方式来监测隧道围岩，实时在线，全天候无人值守，能够及时准确的让监测人员了解隧道实际情况；特别是在天气环境恶劣的情况下，测量人员无法进入工地的时候，发挥着很大的作用，一定程度上保护了施工测量人员的生命财产安全。
附图说明
[0029]构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0030]图1为本专利技术实施例所述的一种用于隧道在建期的实时在线自动化监测系统示意图；
[0031]图2为本专利技术实施例所述的传感器固定装置示意图；
[0032]图3为本专利技术实施例所述的三维位移传感器安装示意图；
[0033]图4为本专利技术实施例所述的监测系统示意图；
[0034]图5为本专利技术实施例所述的节点MCU原理图示意图；
[0035]图6为本专利技术实施例所述的节点传感器原理图示意图；
[0036]图7为本专利技术实施例所述的数据中心MCU原理图示意图；
[0037]图8为本专利技术实施例所述的数据中心Nand Flash原理图示意图；
[0038]图9为本专利技术实施例所述的数据中心SD卡原理图示意图；
[0039]图10为本专利技术实施例所述的数据中心实时时钟原理图示意图；
[0040]图11为本专利技术实施例所述的数据中心485电路原理图示意图；
[0041]图12为本专利技术实施例所述的数据中心232电路原理图示意图；
[0042]图13为本专利技术实施例所述的数据中心ADC电路原理图示意图；
[0043]图14为本专利技术实施例所述的数据中心4G模块接口原理图示意图；
[0044]图15为本专利技术实施例所述的数据中心Zigbee模块接口原理图示意图；
[0045]图16为本专利技术实施例所述的数据中心WIFI模块接口原理图示意图。
[0046]附图标记说明：1
‑
传感器固定装置；11
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安装板；12
‑
传感器卡子；13
‑
限位凸起；2
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三维位移传感器；3
‑
数据线。
具体实施方式
[0047]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0048]下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。
[0049]如图5所示，在节点中，MCU通过SPI总线与MEMS加速度传感器进行通信，从传感器中读取加速度值，并且对采集到的数值进行滤波和数据打包操作。
[0050]如图6所示，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于隧道在建期的实时在线自动化监测系统，其特征在于：包括三维位移传感器(2)、数据采集器和云平台；数据采集器与三维位移传感器(2)连接，通过三维位移传感器(2)获取的监测点的位移变化信息，并将信息储存发送至云平台。2.根据权利要求1所述的一种用于隧道在建期的实时在线自动化监测系统，其特征在于：还包括传感器固定装置(1)，三维位移传感器(2)通过传感器固定装置(1)安装在待监测的隧道围岩；传感器固定装置(1)包括安装板(11)以及传感器卡子(12)，传感器卡子(12)通过安装板(11)固定在隧道围岩上；传感器卡子(12)包括两个卡爪，两个卡爪之间形成用于固定传感器的夹持部；两个所述卡爪内侧设有限位凸起(13)。3.根据权利要求2所述的一种用于隧道在建期的实时在线自动化监测系统，其特征在于：三维位移传感器(2)设置不少于一个，不少于一个三维位移传感器(2)通过传感器卡子(12)固定在隧道围岩上；三维位移传感器(2)之间通过数据线(3)连接后与数据采集器相连。4.根据权利要求1所述的一种用于隧道在建期的实时在线自动化监测系统，其特征在于：三维位移传感器(2)包括电源LDO降压芯片、RS485转换芯片、32位ARM嵌入式处理器、传感...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾志刚，姚传蕊，张猛，蔡正正，兰天，刘禹伯，张靓，白芳芳，白鸿国，叶少敏，吴强，孙一鸣，赵青，李彬，刘伟丽，韩东昌，
申请(专利权)人：北京龙辰博望科技有限公司，
类型：发明
国别省市：