一种基于多元传感数据的实时隧道结构健康监测系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于多元传感数据的实时隧道结构健康监测系统，所述监测系统采用B/S分层架构，包括多元数据感知层、数据传输层、数据分析与应用层，所述多元数据感知层包括采集单元，所述采集单元收集各类多源异构数据，所述多元数据感知层将各类多源异构数据转换为数据库存储的格式并发送至数据传输层；所述数据传输层将监测数据传输到云平台；所述数据分析与应用层应用于监测预警软件，根据采集到的隧道结构监测数据实时评估隧道健康和风险状态，并根据数据评估结果发出预警。本实用新型专利技术采用B/S架构软件，使不同功能单元通过服务之间定义的接口和协议相联系，实现基于多元感知数据的隧道结构健康监测、预警和辅助决策一体化的智能系统。一体化的智能系统。一体化的智能系统。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多元传感数据的实时隧道结构健康监测系统


[0001]本技术涉及隧道相关
，尤其涉及一种基于多元传感数据的实时隧道结构健康监测系统。

技术介绍

[0002]隧道是修建在地下或水下或者在山体中，铺设铁路或修筑公路供机动车辆通行的建筑物，其在施工及运营过程中容易出现自然损坏，如渗漏水灾害、衬砌裂损、隧道冻害、衬砌腐蚀、隧道开裂、材料老化、震害和洞内空气污染等，这些病害和危害容易产生损伤累积，使隧道结构的稳定性受到一定程度上的破坏，其承载性、耐久性受损，安全可靠性降低，影响其作为快速安全交通通道的使用功能。
[0003]我国许多已建隧道出现了结构裂损、空洞、变形、错台、渗漏水等病害，大大降低了隧道的使用功能，威胁到其运营安全。隧道衬砌结构裂损将对整个隧道结构的稳定性造成不同程度的破坏，使衬砌结构的可靠性降低，而隧道渗漏水则会造成衬砌开裂并使原有裂缝发展变大，加速衬砌的损坏。随着我国经济建设的发展，车辆荷载与日俱增，超载、重载现象时常发生，反映在单车超载和总体货车荷载不断提升，因此大量的超载车辆通过隧道结构，车辆荷载的长期作用将对隧道运营的耐久性、安全性产生巨大的影响。上述的隧道结构损伤如果不能及时得到检测和维修，轻则影响行车安全和缩短隧道的使用寿命，重则导致隧道突然破坏和坍塌。一旦发生安全事故，会造成很大的舆论压力和社会影响，后果不堪设想。
[0004]目前我国隧道结构环境监测方法主要是采用全站仪、水准仪进行人工监测，然而这种监测方式需要工程经验丰富的监测人员人工逐点监测，要求较高、耗时耗力，且不能实时监测到某些细微的环境变化，难以满足现代隧道结构健康监测的要求。另外，现有的监测系统中，往往只监测单一的结构健康指标，如应变、压力等，无法对隧道健康进行全方位综合评估。由于传统隧道结构监测技术存在诸多缺点和限制因素，无法直接有效地应用于现代隧道结构健康状况监测当中，因此对隧道结构状况进行全面的实时的监测是科学养护的一项必要且紧迫的任务，有必要开发一种基于多元数据融合的、具有综合性和时效性的隧道结构健康长期监测系统。

技术实现思路

[0005]为克服现有技术的缺点，本技术目的在于提供一种基于多元传感数据的实时隧道结构健康监测系统。该隧道结构健康监测系统以应用技术为核心，结合专业监测和数据传输技术，形成集成结构健康监测、安全预警和决策支持于一体的系统。
[0006]本技术通过以下技术措施实现的，所述监测系统采用B/S分层架构，包括多元数据感知层、数据传输层、数据分析与应用层，所述多元数据感知层包括采集单元，所述采集单元收集各类多源异构数据，所述多元数据感知层将各类多源异构数据转换为数据库存储的格式并发送至数据传输层；所述数据传输层数将监测数据传输到云平台；所述数据分
析与应用层应用于监测预警软件，根据采集到的隧道结构数据实时评估隧道健康和风险状态，并根据数据分析状况发出预警。
[0007]作为一种优选方式，所述多元数据感知层还包括硬件设备，所述采集单元收集硬件设备层反馈的监测数据，所述监测数据包括隧道环向应变、结构温度监测、隧道纵向管节接头张开变位及渗漏水监测、交通荷载监测、振动响应监测数据和钢筋混凝土腐蚀监测。
[0008]作为一种优选方式，所述硬件设备层包括光纤光栅应变计、温湿度光纤光栅传感器、动态称重仪、一体化振动传感器和钢筋混凝土腐蚀传感器。
[0009]作为一种优选方式，所述交通荷载监测包括高速动态称重模块和视频监控模块，所述动态称重模块结合视频监控系统软件监测轴重、加速度、车辆位置、行驶方向以及时间分布指标，生成实时视频监控，记录车流量并进行实时车辆称重和超载报警。
[0010]作为一种优选方式，所述高速动态称重模块包括线圈传感器、称重传感器、温度传感器、称重控制器、串口服务器以及称重系统软件。
[0011]作为一种优选方式，所述视频监控模块包括可变焦摄像机和视频服务器，当动态称重系统记录到超出阈值的车辆载荷就会触发报警系统，并通过视频监测模块拍摄涉事的车辆，通过车辆监控与流量统计软件上传。
[0012]作为一种优选方式，所述振动响应监测数据采用多指标分析方法进行结构安全监测预警，所述指标包括自振频率指标、主成分指标、小波包能量指标和二次协方差矩阵指标。
[0013]作为一种优选方式，所述数据传输层通过5G/4G传输技术将传感器网络采集的监测数据存储至云平台，客户端利用云平台登陆监测系统，所述客户端用于工作人员监控隧道内各单元运行参数和健康状况。
[0014]作为一种优选方式，所述监测预警软件包括预警单元，当各模块监测指标超过设定指标对应的预警值时，触发预警系统，所述监测预警软件界面弹出警告信息，同时通过实时通讯工具向工作人员发送警报。
[0015]作为一种优选方式，所述监测预警软件还包括应急辅助决策单元，所述数据分析与应用层诊断到隧道结构出现异常或弹出告警信息时，将实测振动数据得到的隧道结构的多个特征指标与损伤模式库中的特征参数进行快速比对并做出评估和诊断。
[0016]本技术提供的一种基于多元传感数据的实时隧道结构健康监测系统，监测系统采用B/S架构软件，使不同功能单元通过服务之间定义的接口和协议相联系；
[0017]所述基于多元传感数据的实时在线的隧道结构健康监测系统平台的架构主要包括多元数据感知层、数据传输层和数据分析与应用层，多元数据感知层对隧道环向应变和结构温度、隧道纵向管节接头张开变位及渗漏水、交通荷载、振动响应及钢筋混凝土腐蚀情况等多方面数据信息进行采集和监测，并通过5G/4G网络数据传输技术上传到云平台；
[0018]数据分析与应用层对云平台存储的隧道实时结构健康进行分析，在各种工况下监测关键参数的变化，并通过数据判断出变化趋势，在遇到突发状况的时候，能够提前判断结构各种状况，在应力/应变和振动等达到限值的时候发出预警信息，并根据各监测模块的数据做出隧道结构健康状态的综合评估，从而实现监测信息、分析评估预警信息的实时显示和及时推送，对数据进行远程维护与管理，以及与其他系统进行数据交互。同时结合预警机制，及时对不稳定结构或可能出现失稳的结构采取一定的治理措施进行防治，防止灾害的
发生或扩大，减少损失。
附图说明
[0019]图1为本技术实施例的B/S分层架构示意图；
[0020]图2为本技术实施例的光纤光栅应变计纵向监测数据示意图；
[0021]图3为本技术实施例的隧道的环向变形监测示意图；
[0022]图4为本技术实施例的隧道的环向变形监测示意图；
[0023]图5为本技术实施例的多元传感监测系统结构示意图；
[0024]图6为本技术实施例的多元传感监测示意图。
具体实施方式
[0025]下面结合实施例并对照附图对本技术作进一步详细说明。
[0026]一种基于多元传感数据的实时隧道结构健康监测系统，参考图1至图6，所述监测系统采用B/S分层架构，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多元传感数据的实时隧道结构健康监测系统，其特征在于，所述监测系统采用B/S分层架构，包括多元数据感知层、数据传输层、数据分析与应用层，所述多元数据感知层包括采集单元，所述采集单元收集各类多源异构数据，所述多元数据感知层将各类多源异构数据转换为数据库存储的格式并发送至数据传输层；所述数据传输层将监测数据传输到云平台；所述数据分析与应用层应用于监测预警软件，根据采集到的隧道结构数据实时评估隧道健康和风险状态，并根据数据评估结果发出预警。2.根据权利要求1所述的基于多元传感数据的实时隧道结构健康监测系统，其特征在于隧道结构多致灾参数的联合监测所述多元数据感知层还包括硬件设备，所述采集单元收集硬件设备层反馈的监测数据，所述监测数据包括隧道环向应变监测、结构温度监测、隧道纵向管节接头张开变位及渗漏水监测、交通荷载监测、振动响应监测数据和钢筋混凝土腐蚀监测。3.根据权利要求2所述的基于多元传感数据的实时隧道结构健康监测系统，其特征在于，所述硬件设备层包括光纤光栅应变计、温湿度光纤光栅传感器、动态称重仪、一体化振动传感器和钢筋混凝土腐蚀传感器。4.根据权利要求2所述的基于多元传感数据的实时隧道结构健康监测系统，其特征在于，所述交通荷载监测包括高速动态称重模块和视频监控模块，所述动态称重模块结合视频监控系统软件监测轴重、加速度、车辆位置、行驶方向以及时间分布指标，生成实时视频监控，记录车流量并进行实时车辆称重...

【专利技术属性】
技术研发人员：王立新，林健富，赵贤任，黄剑涛，胡荣攀，刘军香，汪羽凡，何玉杰，
申请(专利权)人：深圳防灾减灾技术研究院，
类型：新型
国别省市：