一种隧道衬砌结构健康监测系统技术方案

本实用新型专利技术涉及隧道监测技术领域。公开了一种隧道衬砌结构健康监测系统，包括光纤传感系统、移动监测系统和远程终端，移动监测系统包括移动监测车和导轨，在导轨下表面设置有凹槽，导轨沿所述纵向布设的全尺寸带状分布式光纤传感器布设，并通过凹槽将纵向布设的全尺寸带状分布式光纤传感器覆盖在其下方，在凹槽两侧的侧壁间断设置有豁口，移动监测车安装在导轨上，并可在导轨上纵向移动，在移动监测车上安装有控制芯片、监测设备和第二数据传输模块，控制芯片、监测设备以及第二数据传输模块电性连接。本实用新型专利技术可以将纵向布设的全尺寸带状分布式光纤传感器覆盖在导轨下方，在完成对隧道衬砌的监测的同时还提升了其防护效果，有效防止损坏。有效防止损坏。有效防止损坏。

【技术实现步骤摘要】
一种隧道衬砌结构健康监测系统


[0001]本技术涉及隧道监测
，更具体而言，涉及一种隧道衬砌结构健康监测系统。

技术介绍

[0002]在国家经济实力的提高的同时，我国的科学技术水平也随之提高，越来越多的隧道修建于我国的各个区域，但隧道作为连接各区域交通的重要设施，在建设完成后，因为其长期处于各种不同的地理环境中，随着时间的增长，隧道衬砌会出现各种不同的病害，目前的隧道检测技术不能及时有效的将衬砌遇到的问题上报给有关部门，以避免在隧道衬砌病害发育。若是病害早期阶段发现并予以修缮，在很大程度上能避免隧道衬砌后期破坏。因此，若是能在隧道衬砌病害刚有发育趋势或者刚开始发育时就予以治理，会给以后节省很多运营维护成本。为了达到以上所述目的，需要一种耐久性好、能满足各种环境需要、成本低的隧道衬砌结构健康监测手段。

技术实现思路

[0003]本技术设计了一种隧道衬砌结构健康监测系统，以解决处于各种环境下隧道衬砌发生各种慢性、突发性病害时无法及时发现、处理的问题。
[0004]为了实现上述目的，本技术提供了一种隧道衬砌结构健康监测系统，包括光纤传感系统，所述光纤传感系统包括沿隧道拱圈环向布设的全尺寸带状分布式光纤传感器、沿隧道纵向布设的全尺寸带状分布式光纤传感器以及第一数据传输模块；
[0005]移动监测系统，所述移动监测系统包括移动监测车和导轨，在所述导轨下表面设置有凹槽，所述导轨沿所述纵向布设的全尺寸带状分布式光纤传感器布设，并通过所述凹槽将所述纵向布设的全尺寸带状分布式光纤传感器覆盖在其下方，在所述凹槽两侧的侧壁间断设置有豁口，所述移动监测车安装在所述导轨上，并可在所述导轨上纵向移动，在所述移动监测车上安装有控制芯片、监测设备和第二数据传输模块，所述控制芯片、所述监测设备以及所述第二数据传输模块电性连接；
[0006]远程终端，所述远程终端和所述光纤传感系统通过所述第一数据传输模块进行数据交换，用于接收所述光纤传感系统获取的隧道衬砌结构的信息；同时还和所述移动监测系统通过所述第二数据传输模块进行数据交换，用于获取所述移动监测系统采集的隧道衬砌结构的图像信息以及数据信息，并向所述移动监测车发送指令。
[0007]本技术上述技术方案提供的隧道衬砌结构健康监测系统，通过设置的光纤传感系统可以通过环向布设的全尺寸带状分布式光纤传感器和纵向布设的全尺寸带状分布式光纤传感器对隧道衬砌进行监测；通过设置的移动监测系统，可以通过移动监测车在导轨上移动到病害位置，之后通过监测设备将病害的图像和数据信息进行采集并回传给远程终端，从而方便监测人员及时接受到病害提醒以及收到病害图像和数据参数，方便下一步安排维护；通过在导轨上设置的凹槽，可以在布设时将纵向布设的全尺寸带状分布式光纤
传感器覆盖在导轨下侧，从而对纵向布设的全尺寸带状分布式光纤传感器起到防护作用，防止其损坏；通过设置的豁口可保证纵向布设的全尺寸带状分布式光纤传感器能通过豁口对隧道衬砌进行全面监测。
[0008]另外，本技术上述技术方案提供的隧道衬砌结构健康监测系统还具有如下技术特征：
[0009]作为本技术的一种优选方案，所述环向布设的全尺寸带状分布式光纤传感器布设在隧道环向施工缝处。
[0010]作为本技术的另一种优选方案，所述纵向布设的全尺寸带状分布式光纤传感器共设置有五条，分别布设在隧道的拱顶、两侧拱肩以及两侧拱脚处。
[0011]作为本技术的又一种优选方案，所述监测设备由全角度潜望式高清摄像头、全角度高清摄像头和面状激光监测发射器组成。
[0012]作为本技术的又一种优选方案，所述环向布设的全尺寸带状分布式光纤传感器和所述纵向布设的全尺寸带状分布式光纤传感器均由分布式温度光纤传感器和分布式位移光纤传感器组成。
[0013]作为本技术的又一种优选方案，所述环向布设的全尺寸带状分布式光纤传感器和所述纵向布设的全尺寸带状分布式光纤传感器由胶性材料固定安装在隧道衬砌表面。
[0014]与现有技术相比，本技术的有益效果在于：
[0015]本技术通过环向布设的全尺寸带状分布式光纤传感器、纵向布设的全尺寸带状分布式光纤传感器和移动监测车与导轨相配合，两者可以在无人条件下根据已经设定好的各病害数据类型或模型库进行自动监测，并在并发生时进行实时图像和数据回传及预警提醒，从而在隧道衬砌病害刚开始发生时即可及时进行治理，避免隧道衬砌病害扩大化，有效提高了隧道的安全性，降低了隧道的运营维护成本。通过在导轨下表面设置凹槽，并设置豁口，可以将纵向布设的全尺寸带状分布式光纤传感器覆盖在导轨下方，使纵向布设的全尺寸带状分布式光纤传感器在完成对隧道衬砌的监测的同时还提升了其防护效果，有效防止其损坏。
附图说明
[0016]图1是本技术的结构示意图；
[0017]图2是本技术的移动监测车和导轨的配合示意图；
[0018]图3是本技术的导轨的结构示意图；
[0019]图4是本技术的移动监测车的俯视图。
[0020]其中，图1至图4中附图标记与部件名称之间的对应关系为：
[0021]1环向布设的全尺寸带状分布式光纤传感器、2纵向布设的全尺寸带状分布式光纤传感器、3移动监测车、4导轨、41豁口、42凹槽、5面状激光监测发射器、6全角度潜望式高清摄像头、7全角度高清摄像头。
具体实施方式
[0022]为了能够更清楚地理解本技术的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本技术进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申
请的实施例及实施例中的特征可以相互结合。
[0023]分布式光纤传感器是采用独特的分布式光纤探测技术，对沿光纤传输路径上的空间分布和随时间变化的信息进行测量或监控的传感器。它将传感光纤沿场排布，可以同时获得被测场的空间分布和随时间的变化信息。分布式光纤传感系统原理是同时利用光纤作为传感敏感元件和传输信号介质，采用先进的otdr技术和ofdr技术，探测处沿着光纤不同位置的温度和应变的变化，实现真正分布式的测量。
[0024]面状激光扫描是三维激光扫描技术的一种，是通过高速激光扫描测量的方法，大面积高分辨率地快速获取被测对象表面的三维坐标数据，可以快速、大量的采集空间点位信息。通过利用激光测距的原理，记录被测物体表面的大量的密集的点的三维坐标，反射率和纹理等信息，可以快速复建出被测目标的面的各种数据，通过配合数据处理软件可以进行数据分析。
[0025]下面参照附图1至图4的描述本技术的一种实施例。
[0026]如图1
‑
图4所示的一种隧道衬砌结构健康监测系统，包括光纤传感系统、移动监测系统以及远程终端。
[0027]其中，光纤传感系统包括多条沿隧道拱圈环向布设的全尺寸带状分布式光纤传感器1，并且每条环向布设的全尺寸带状分布式光纤传感器1都布设在隧道的环向施工缝处。还包括五条沿隧道纵向布设本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种隧道衬砌结构健康监测系统，其特征在于，包括光纤传感系统，所述光纤传感系统包括沿隧道拱圈环向布设的全尺寸带状分布式光纤传感器(1)、沿隧道纵向布设的全尺寸带状分布式光纤传感器(2)以及第一数据传输模块；移动监测系统，所述移动监测系统包括移动监测车(3)和导轨(4)，在所述导轨(4)下表面设置有凹槽(42)，所述导轨(4)沿所述纵向布设的全尺寸带状分布式光纤传感器(2)布设，并通过所述凹槽(42)将所述纵向布设的全尺寸带状分布式光纤传感器(2)覆盖在其下方，在所述凹槽(42)两侧的侧壁间断设置有豁口(41)，所述移动监测车(3)安装在所述导轨(4)上，并可在所述导轨(4)上纵向移动，在所述移动监测车(3)上安装有控制芯片、监测设备和第二数据传输模块，所述控制芯片、所述监测设备以及所述第二数据传输模块电性连接；远程终端，所述远程终端和所述光纤传感系统通过所述第一数据传输模块进行数据交换，用于接收所述光纤传感系统获取的隧道衬砌结构的信息；同时还和所述移动监测系统通过所述第二数据传输模块进行数据交换，用于获取所述移动监测系统采集的隧道衬砌结...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐飞，李琦，杜彦良，任伟新，刘其方，高阳，谢铠泽，张骞，侍军浩，王忠顺，张建宇，
申请(专利权)人：石家庄铁道大学，
类型：新型
国别省市：