本发明专利技术公开了一种隧道施工及营运期一体化监控系统，包括多个埋设于隧道施工及建成初期的不同断面中的传感器、多个自动采集仪、数据传输系统、协议转换器和监控计算机，多个自动采集仪之间通过总线串联，每个所述传感器的信号输出端与对应的自动采集仪的信号输入端连接，所述自动采集仪通过数据传输系统与所述协议转换器通讯连接，所述协议转换器的数据端口与所述监控计算机的数据端口连接。本发明专利技术还公开了一种用于隧道施工及营运期一体化监控系统的方法。本发明专利技术通过设置耐久性好的长期监控元器件，形成长期监控网络，对隧道从施工至服役期结束全寿命范围内的结构力学行为特征进行全过程监控。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种隧道结构安全全寿命监控系统及方法，尤其涉及。
技术介绍
目前我国山岭隧道普遍采用新奥法设计施工技术，隧道主体结构以锚喷支护和模筑混凝土复合衬砌结构为主流形式。在具体的施工方法中开挖步骤及锚喷支护和模筑混凝土的施设时机往往因施工单位的技术水平及围岩和环境条件出现极大的差异而导致同样的主体结构而具有不同水平的安全储备。同时，因地下水长期侵蚀等原因会引起锚杆失效、钢筋锈蚀、混凝土腐蚀导致衬砌结构实际承载力下降。近期国内部分省市即出现过因围压或其它未预见的原因而导致在施工期间及已经建成的山岭隧道主体结构失稳严重坍塌的重大事故，也有大量国内外铁路及公路隧道主体结构因严重开裂等工程病害出现破坏而影响行车安全和中断交通的报导。但是，截止目前，针对山岭隧道安全性监控大多集中在施工期间，而对于营运期间开展结构安全监测技术的研究并不多见。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于为了解决上述问题而提供一种实现对隧道建成初期至营运期全过程主体结构安全与健康状态的智能评价，形成隧道施工及营运期结构整体健康状况的评估体系的隧道施工及营运期一体化监控系统及方法。为了达到上述目的，本专利技术采用了以下技术方案:一种隧道施工及营运期一体化监控系统，包括多个埋设于隧道施工及建成初期的不同断面中的传感器、多个自动采集仪、数据传输系统、协议转换器和监控计算机，多个自动采集仪之间通过总线串联，每个所述传感器的信号输出端与对应的自动采集仪的信号输入端连接，所述自动采集仪通过数据传输系统与所述协议转换器通讯连接，所述协议转换器的数据端口与所述监控计算机的数据端口连接。进一步地，所述隧道施工及营运期一体化监控系统还包括多个集线箱，所述集线箱上设置有传感器接线端、电源接线端和光纤接线端，每个所述自动采集仪设置于不同的集线箱中。作为优选，所述集线箱的长X宽X高=IOOOmmX IOOOmmX 350mm,所述集线箱位于隧道弱电缆槽侧边墙。进一步地，所述数据传输系统包括传输光缆、传输电缆、交换机和网关。进一步地，所述自动采集仪上设置于有RS232接口、RS485接口、RS422接口、以太网口以及光纤传输接口。更进一步地，所述自动采集仪内置大容量数据存贮器和可充电电池组。一种用于隧道施工及营运期一体化监控系统的方法，包括以下步骤:(I)在隧道施工过程中选择不同断面中安装和埋设传感器；将所述各不同断面的传感器与自动采集仪连接，同时将不同断面的自动采集仪间利用总线进行串接，再通过数据传输系统与所述协议转换器连接，所述协议转换器与监控计算机相连；所述步骤(I)还包括在传感器的埋设过程中在弱电缆槽侧设置集线箱。所述步骤(I)中传感器埋设的具体方法如下:先按照确定好的走线线路将传感器放入布设位置，然后将尾纤布好，再用电焊将传感器按照要求的方向固定，并确保元件不会偏移所固定的位置、方向，最后提醒施工人员浇注、震动水泥时尽量减少对元器件的破坏。(2)传感器埋设完成后，采集传感器将采集的原始频率输出值传输至自动采集仪，自动采集仪通过数据传输系统将传感器采集的信号传输至所述协议转换器，所述协议转换器根据传感器相应的标定算法将采集到的频率值转换成实际的物理量后传输给监控计算机，通过监控计算机能够对隧道结构安全与健康状态监测数据进行自动采集，并能够对采集周期进行调整。(3)所述监控计算机中采用自行研制的隧道结构安全性评价系统对监测数据进行分析与评价。进一步地，所述隧道结构安全性评价系统由结构健康状态智能评价与预警系统两部分组成，所述预警系统由数据采集模块、数据管理模块、曲线绘制模块、结构安全性评价模块、设备管理模块和用户管理模块构成。本专利技术的有益效果在于:本专利技术提出了一种从隧道建成到全服役期内的结构安全监控系统及方法，本专利技术通过设置耐久性好的长期监控元器件，形成长期监控网络，对隧道从施工至服役期结束全寿命范围内的结构力学行为特征进行全过程监控，在数据继承、连续、发展的基础上，评价分析隧道结构的安全性，相对于一般的监控方法而言，本专利技术涵盖了隧道从施工初期至最终服役期满时的结构安全性全过程监控。附图说明图1是本专利技术一种隧道施工及营运期一体化监控系统的结构框图；图2是本专利技术中装有自动采集仪的集线箱的结构示意图；图3是本专利技术中传感器在隧道中的安装位置示意图；图中:1_监控计算机，2-协议转换器，3-总线，4-自动采集仪，5-集线箱，6-传感器接线端，7-电源接线端，8-光纤接线端，9-传感器。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术作进一步具体描述:如图1所示，本专利技术一种隧道施工及营运期一体化监控系统，包括多个埋设于隧道施工及建成初期的不同断面中的传感器9、多个自动采集仪4、数据传输系统(图中未示)、协议转换器2和监控计算机1，多个自动采集仪4之间通过总线3串联，每个所述传感器9的信号输出端与对应的自动采集仪4的信号输入端连接，所述自动采集仪4通过数据传输系统与所述协议转换器2通讯连接，所述协议转换器2的数据端口与所述监控计算机I的数据端口连接。如图1和2所示，所述隧道施工及营运期一体化监控系统还包括多个集线箱5，所述集线箱5上设置有传感器接线端6、电源接线端7和光纤接线端8，每个所述自动采集仪4设置于不同的集线箱5中。所述集线箱5的长X宽X高=IOOOmmX IOOOmmX 350mm，所述集线箱5位于隧道弱电缆槽侧边墙。所述数据传输系统包括传输光缆、传输电缆、交换机和网关。监测数据的传递有两种方式，分别是有线传输与无线传输两种方式。有线传输方式由自动采集仪4、隧道工业以太网环网及交换及、监控中心局域网与监控主机组成。所述自动采集仪4通过以太网接口接入隧道就近的工业以太网交换机，所述监控主机I通过对远程终端设定的IP地址就能直接和它建立网络连接，从而可以对实现远程数据采集。当自动采集仪4附近无工业以太网交换机时，在自动米集仪4和以太网交换机间增加一对以太网光端机,之间用一根光纤连接，从而将自动采集仪4接入最近的以太网交换机。对于隧道无工业以太网环网，而有485网的情况下，和以太网的接入方式相似，只需为自动采集仪4设定一个485站地址，通过它的485接口接入485网络，将安全监测数据通过485网络传输。无线传输方式同样包括了自动采集仪4与监控主机I，其传输方式主要靠GSM无线网络模块得以实现。监控数据经监控主机I采集处理后通过自动采集仪4的RS232数据传输接口进行数据传送，远程终端的RS232接口与GSM无线网络传输模块的RS232接口相连接，GSM模块将数据发送到附近的无线机站，最终通过GSM网关接入Internet。监控主机I必需要接入Internet，而且还需要有公网IP地址才能够通过整个无线链路获取结构安全监测数据。GSM无线传输模块的数量与远程终端一致，每个监控主机都需要一个GSM模块。在本实施例中，采用有线方式进行传输。自动采集仪4上设置于有RS232接口、RS485接口、RS422接口、以太网口以及光纤传输接口。所述自动采集仪4内置大容量数据存贮器和可充电电池组。一种用于隧道施工及营运期一体化监控系统的方法，包括以下步骤:(I)在隧道施工过程中选择不同断面中安装和埋设传感器9 ;应选择典型的监控断面安装和埋设传感器9，为使选择的断面具有典型代表意义，特制定如下本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种隧道施工及营运期一体化监控系统，其特征在于：包括多个埋设于隧道施工及建成初期的不同断面中的传感器、多个自动采集仪、数据传输系统、协议转换器和监控计算机，多个自动采集仪之间通过总线串联，每个所述传感器的信号输出端与对应的自动采集仪的信号输入端连接，所述自动采集仪通过数据传输系统与所述协议转换器通讯连接，所述协议转换器的数据端口与所述监控计算机的数据端口连接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：何川，汪波，周艺，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：
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