【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水工隧洞安全预警，具体为一种基于实时有限元计算的水工隧洞运行安全实时预警装置，适用于常规水电站及抽水蓄能电站的水工隧洞。
技术介绍
1、围岩及结构的稳定是保证水工隧洞运行安全的基础。对围岩及结构进行稳定分析，一般采用经验类比法或块体平衡法，对于重要工程，则主要采用有限元法。这些方法都需要详细掌握隧洞地区的地质情况。随着隧洞的长期运行，其赋存环境也可能发生变化，因此，围岩及结构的稳定分析会存在一定的滞后性甚至是较大偏差。
2、为保证水工隧洞的围岩稳定，会对其设置洞内及洞外观测项目，包括围岩变形、围岩压力、外水压力、渗透压力、支护结构应力和应变、洞口建筑物位移等，并基于实测数据或回归分析成果实时判断隧洞工作状态。其判断依据主要源于专家经验，仅能获取相对历史状态的异常程度，难以判断工程实际所具有的安全裕度。
3、因此，需要有一种从力学演化机理出发，对水工隧洞运行安全进行实时预警的装置。
技术实现思路
1、本技术所要解决的技术问题在于解决现有技术中存在的不足，设计一种水工隧洞运行安全实时预警装置，解决围岩及结构稳定分析的滞后性，以及基于实测数据的分析预测仅能反映工程相对安全水平的问题。
2、本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
3、一种水工隧洞运行安全实时预警装置，包括：
4、传感器模块，用于获取围岩、支护结构的变形和受力状态；
5、数据采集站，用于接收传感器模块的采集信息并对采集信息进行处理，得到预
6、上位机，用于接收数据采集站的预警信息并进行监测报警；
7、所述数据采集站包括：数据采集箱、供电电源、第一通信模块；所述传感器模块的输出端连接数据采集箱，所述数据采集箱上设置第一通信模块，所述数据采集箱内设置供电电源；
8、所述上位机包括数据服务器、第二通信模块，所述第二通信模块与数据服务器连接；所述第一通信模块与第二通信模块连接。
9、作为本使用新型的进一步技术方案为，所述传感器模块包括：
10、多点位移计，设置于隧洞结构物内部，用于测量结构物深层多部位的位移、沉降、应变和滑移；
11、锚杆应力计，设置于隧洞衬砌内，用于测量锚杆的锚固力、拉拔力；
12、压力计，用于对隧洞内的流体压力进行检测；
13、钢筋应力计，用于长期埋设在隧洞结构体内，测量结构物内部的钢筋应力及埋设点的温度；
14、渗压计，用于测量隧洞内结构件内部孔隙水压力或渗透压力。
15、作为本使用新型的进一步技术方案为，所述数据服务器包括对比器，数据存储器、预警器；所述数据采集站的输出端连接对比器，所述对比器与数据存储器连接，所述对比器的输出端连接预警器。
16、作为本使用新型的进一步技术方案为，所述第一通信模块和第二通信模块为光纤收发器。
17、作为本使用新型的进一步技术方案为，所述传感器模块的采集频次不低于一分钟一次。
18、作为本使用新型的进一步技术方案为，所述位移计精度要求为0.1mm。
19、作为本使用新型的进一步技术方案为，所述应力计精度要求为0.01mpa。
20、与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：
21、本专利技术通过传感器模块对隧洞内的结构件、支护件的受力、压力、变形、渗透、沉降等信息进行采集并传输至数据采集站，通过数据采集站对采集信息进行存储和模数转换形成数字信号，通过第一通信模块与上位机的第二通信模块进行数据传输，将转换的数字信号传输至上位机内，通过上位机对数字信号进行对比判断，产生预警信息进行实时预警。本专利技术通过在隧洞内设置检测模块，实时将检测数据上传至上位机，实现实时预警。解决围岩及结构稳定分析的滞后性，可根据实测数据及时反映隧洞工程的安全水平。
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1.一种水工隧洞运行安全实时预警装置，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种水工隧洞运行安全实时预警装置，其特征在于：所述传感器模块包括：
3.根据权利要求1所述的一种水工隧洞运行安全实时预警装置，其特征在于：所述数据服务器包括对比器，数据存储器、预警器；所述数据采集站的输出端连接对比器，所述对比器与数据存储器连接，所述对比器的输出端连接预警器。
4.根据权利要求1所述的一种水工隧洞运行安全实时预警装置，其特征在于：所述第一通信模块和第二通信模块为光纤收发器。
5.根据权利要求2所述的一种水工隧洞运行安全实时预警装置，其特征在于：所述传感器模块的采集频次不低于一分钟一次。
6.根据权利要求2所述的一种水工隧洞运行安全实时预警装置，其特征在于：所述位移计精度要求为0.1mm。
7.根据权利要求2所述的一种水工隧洞运行安全实时预警装置，其特征在于：所述应力计精度要求为0.01MPa。
【技术特征摘要】
1.一种水工隧洞运行安全实时预警装置，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种水工隧洞运行安全实时预警装置，其特征在于：所述传感器模块包括：
3.根据权利要求1所述的一种水工隧洞运行安全实时预警装置，其特征在于：所述数据服务器包括对比器，数据存储器、预警器；所述数据采集站的输出端连接对比器，所述对比器与数据存储器连接，所述对比器的输出端连接预警器。
4.根据权利要求1所述的一种水工隧洞运行安全...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁彦辉，刘启明，李高会，赖靖捷，毛丁文，
申请(专利权)人：国网新源集团有限公司，
类型：新型
国别省市：
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