一种浅埋偏压隧道爆破振动多功能监测预警系统技术方案

本发明专利技术公开了一种浅埋偏压隧道爆破振动多功能监测预警系统，涉及隧道爆破监控技术领域，该系统包括：防护箱体、无线三轴振动传感器以及爆破振动大数据中心服务器；所述防护箱体包括壳体以及设置在壳体内部的振动监测仪；防护箱体安装在通过膨胀螺丝固定于隧道振动监测点的立柱上；无线三轴振动传感器埋置于隧道振动监测点上，振动监测仪与无线三轴振动传感器通过无线方式连接；振动监测仪通过5G通讯传输模块与所述爆破振动大数据中心服务器连接；本发明专利技术能够以最大程度保证现场施工技术人员安全，降低劳动程度，提高监测有效性和监测准确性。确性。确性。

【技术实现步骤摘要】
一种浅埋偏压隧道爆破振动多功能监测预警系统


[0001]本专利技术涉及隧道爆破监控
，特别是涉及一种浅埋偏压隧道爆破振动多功能监测预警系统。

技术介绍

[0002]钻爆法是隧道开挖施工的重要方法之一，其施工速度快、经济性好，但爆炸所产生的冲击荷载会对周边非爆破目标围岩、建(构)筑物造成不同程度的影响，若爆破方案设计不合理，爆破振动控制不当，则极易出现隧道塌方、地表不均匀沉降、周边建(构)筑物损坏等问题。为此，有必要对隧道开挖过程影响参数展开动态监测，以超前预警，避免事故的发生，及时指导现场施工。隧道开挖监测对象多为围岩及地表的沉降变形，但对于偏压浅埋隧道，洞口段围岩破碎、风化严重，其力学特征复杂，稳定性差，此时由于爆破振动造成的瞬态失稳概率上要大于围岩及地表的沉降变形，对该工况下的隧道工程进行爆破振动监测预警显得更为重要。尤其是浅埋偏压小净距双连拱隧道，除了浅埋偏压的不利因素外，邻近隧道的开挖振动对于既有先行导洞的稳定性也有一定关联影响。
[0003]隧道爆破振动监测方法常利用振动监测仪固定于特定位置来探测爆破振动速度数据，用于探测振动速度的传感器探头与振动监测仪之间均为传输数据线物理连接，数据的导出可分为有线导出式和无线传出式，有线导出式需技术人员通过传导数据线与现场振动监测仪建立连接，定期操作导出监测数据；无线传出式则一般通过2/3/4G通讯信号无线传输监测数据至技术管理人员处，相比于有线导出式具有方便省时、安全可靠等优势。
[0004]现有隧道爆破振动监测技术及方法多适用于常规隧道开挖工况，对于浅埋偏压，岩体破碎不稳定的特殊隧道，其对爆破振动受扰敏感，若爆破方案设计不合理，爆破振动控制不当，则极易出现隧道突发性塌方、周边建(构)筑物损坏等问题。常规的振动监测仪缺乏坚固可靠的防护箱体结构，以保护内部监测装置免受落石飞泥及渗水的损坏。
[0005]更重要的是，传统的振动监测仪与振动传感器探头间的传输数据线物理连接在高频强振动及大变形后易发生损坏，造成监测中断和数据不连续；振动监测仪收集到爆破振动速度数据后，有线导出数据需技术人员手动操作，缺乏安全性且信息的获取存在滞后性；常规的无线传出依托2/3/4G通讯，相较于5G+大数据不具备高效稳定和智能处理的优势，在面对大量现场监测数据时，做不到及时反馈和智能预测。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种浅埋偏压隧道爆破振动多功能监测预警系统，以最大程度保证现场施工技术人员安全，降低劳动程度，提高监测有效性和监测准确性，全面掌握隧道开挖爆破振动影响的同时，实现对浅埋偏压等特殊工况隧道的数字智能化开挖，保证其结构安全和稳定。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0008]一种浅埋偏压隧道爆破振动多功能监测预警系统，包括：防护箱体、无线三轴振动
传感器以及爆破振动大数据中心服务器；所述防护箱体包括壳体以及设置在壳体内部的振动监测仪；
[0009]所述防护箱体安装在通过膨胀螺丝固定于隧道振动监测点的立柱上；所述无线三轴振动传感器埋置于隧道振动监测点上，所述振动监测仪与所述无线三轴振动传感器通过无线方式连接；所述振动监测仪通过5G通讯传输模块与所述爆破振动大数据中心服务器连接；
[0010]所述无线三轴振动传感器用于采集隧道振动监测点上的爆破振动速度数据；所述振动监测仪用于将所述无线三轴振动传感器采集的爆破振动速度数据与不同预警等级对应的爆破振动速度数据进行比较，并当所述无线三轴振动传感器采集的爆破振动速度数据处于预警等级对应的爆破振动速度数据时，输出警报提醒信息；所述爆破振动大数据中心服务器用于将所述振动监测仪上传的警报提醒信息反馈至爆破振动智能监测控制客户端，以使爆破振动智能监测控制客户端发出警报提醒。
[0011]可选地，所述壳体的内部还安装有供电模块、5G通讯模块以及预警装置；所述供电模块用于为所述无线三轴振动传感器和所述振动监测仪提供电源；所述振动监测仪通过所述5G通信模块与所述预警装置连接；所述预警装置用于当接收到所述振动监测仪输出的警报提醒信息时，发出警报提醒。
[0012]可选地，所述壳体为圆滑棱角的矩形框架结构；所述壳体的正面边框铰接防护盖，所述正面边框边缘设有防水橡胶。
[0013]可选地，还包括边缘终端、PLC控制设备和主控客户端；所述边缘终端包括通讯接口、处理器、CPU、轻量化综合信息交互模块、光电信号转换模块和光信号处理模块；所述5G通讯传输模块包括光电信号转换模块、5G通讯模块、移动通讯公网和VPN服务端；所述PLC控制设备包括PLC交换机和PLC控制系统；所述主控客户端包括工业电脑、爆破振动智能监测控制客户端和通讯组件；
[0014]所述边缘终端的光电信号转换模块和所述5G通讯传输模块的光电信号转换模块之间建立虚拟信息通道，所述边缘终端的通讯接口与所述PLC控制设备的交换机建立物理连接；所述边缘终端的轻量化综合信息交互模块与所述主控客户端建立联系。
[0015]可选地，所述5G通讯传输模块还用于通过VPN服务端将爆破振动速度数据实时传输至所述爆破振动大数据中心服务器；所述爆破振动大数据中心服务器用于根据爆破设计参数和大数据技术，对海量爆破振动速度数据进行深度挖掘，确定隧道爆破开挖主动参数优化建议值、被动参数预警信息和形态控制参数建议。
[0016]可选地，所述轻量化综合信息交互模块用于展示隧道爆破开挖主动参数优化建议值、被动参数预警信息和形态控制参数建议。
[0017]可选地，预警等级的确定过程为：基于无线三轴振动传感器采集的爆破振动速度数据，结合现场岩石取样的振动速度测试结果，划分不同预警等级。
[0018]可选地，所述供电模块包括蓄电池及用于监测蓄电池的蓄电池监测仪。
[0019]可选地，所述振动监测仪还用于存储所述无线三轴振动传感器采集的爆破振动速度数据。
[0020]可选地，所述振动监测仪与所述无线三轴振动传感器基于LoRaWAN无线连接实现信号传输的功能。
[0021]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0022]为合理控制爆破振动危害，本专利技术提供了一种浅埋偏压隧道爆破振动多功能监测预警系统，包括防护箱体、无线三轴振动传感器以及爆破振动大数据中心服务器；防护箱体包括壳体以及设置在壳体内部的振动监测仪。防护箱体安装在通过膨胀螺丝固定于隧道振动监测点的立柱上，能有效格挡飞石碎砾，防水渗透内部；同时本专利技术配备有高灵敏的无线三轴振动传感器，将实时采集的爆破振动速度数据通过无线方式传输至振动监测仪，当爆破振动速度数据接近或超过振动速度安全值时，振动监测仪予以警示提醒，并通过5G通讯传输模块将警示提醒上传至爆破振动智能监测控制客户端，以使爆破振动智能监测控制客户端发出警报提醒。本专利技术以最大程度保证现场施工技术人员安全，降低劳动程度，提高监测有效性和监测准确性，全面掌握隧道开挖爆破振动影响的同时，实现对浅埋偏压等特殊工况隧道的数字智能化开挖，保证其结构安全和稳定。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种浅埋偏压隧道爆破振动多功能监测预警系统，其特征在于，包括：防护箱体、无线三轴振动传感器以及爆破振动大数据中心服务器；所述防护箱体包括壳体以及设置在壳体内部的振动监测仪；所述防护箱体安装在通过膨胀螺丝固定于隧道振动监测点的立柱上；所述无线三轴振动传感器埋置于隧道振动监测点上，所述振动监测仪与所述无线三轴振动传感器通过无线方式连接；所述振动监测仪通过5G通讯传输模块与所述爆破振动大数据中心服务器连接；所述无线三轴振动传感器用于采集隧道振动监测点上的爆破振动速度数据；所述振动监测仪用于将所述无线三轴振动传感器采集的爆破振动速度数据与不同预警等级对应的爆破振动速度数据进行比较，并当所述无线三轴振动传感器采集的爆破振动速度数据处于预警等级对应的爆破振动速度数据时，输出警报提醒信息；所述爆破振动大数据中心服务器用于将所述振动监测仪上传的警报提醒信息反馈至爆破振动智能监测控制客户端，以使爆破振动智能监测控制客户端发出警报提醒。2.根据权利要求1所述的一种浅埋偏压隧道爆破振动多功能监测预警系统，其特征在于，所述壳体的内部还安装有供电模块、5G通讯模块以及预警装置；所述供电模块用于为所述无线三轴振动传感器和所述振动监测仪提供电源；所述振动监测仪通过所述5G通信模块与所述预警装置连接；所述预警装置用于当接收到所述振动监测仪输出的警报提醒信息时，发出警报提醒。3.根据权利要求1所述的一种浅埋偏压隧道爆破振动多功能监测预警系统，其特征在于，所述壳体为圆滑棱角的矩形框架结构；所述壳体的正面边框铰接防护盖，所述正面边框边缘设有防水橡胶。4.根据权利要求1所述的一种浅埋偏压隧道爆破振动多功能监测预警系统，其特征在于，还包括边缘终端、PLC控制设备和主控客户端；所述边缘终端包括通讯接口、处理器、CPU、轻量化综合信息交互模块、光电信号转换模块和光信号处理模块；所述5G通讯传输模块包括光电信号转...

【专利技术属性】
技术研发人员：张永奇，石琦，谢波，赵海斌，赵征，石桥，程玉峰，曹坤鹏，刘敦文，
申请(专利权)人：中交路桥华南工程有限公司，
类型：发明
国别省市：