[發(fā)明專利]一種用于隧道內(nèi)監(jiān)控量測的自動監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310724525.5
• 申請日: 2013-12-24
• 公開（公告）號: CN103646527A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李術(shù)才;郭明;李利平;許振浩;林鵬;孫超群;孫尚渠;王康;陳迪楊
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號: G08C17/02
• 分類號: G08C17/02;G01B11/16
• 代理公司: 濟南圣達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 李鵬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及隧道監(jiān)控量測及安全預(yù)警技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于隧道內(nèi)監(jiān)控量測的自動監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)及監(jiān)測預(yù)警方法。

背景技術(shù)

由于巖土工程的復(fù)雜性和特殊性，在隧道施工過程中一般需要根據(jù)施工過程中洞內(nèi)外地質(zhì)調(diào)查、洞內(nèi)觀察、現(xiàn)場監(jiān)控量測及巖土物理力學(xué)實驗等施工反饋信息，進一步分析確定圍巖的物理力學(xué)參數(shù)，以最終確定和修改隧道施工方法和支護方式。本隧道支護結(jié)構(gòu)應(yīng)用新奧法原理采用復(fù)合襯砌，要求施工單位在施工過程中必須進行現(xiàn)場監(jiān)控量測，及時掌握圍巖在開挖過程中的動態(tài)和支護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定狀態(tài)，提供有關(guān)隧道施工的全面、系統(tǒng)信息資料，以便及時調(diào)整支護參數(shù)，通過對量測數(shù)據(jù)的分析和判斷，對圍巖—支護體系的穩(wěn)定狀態(tài)進行監(jiān)控和預(yù)測，并據(jù)此制定相應(yīng)的施工措施，以確保洞室周邊巖體的穩(wěn)定以及支護結(jié)構(gòu)的安全。

目前在隧道監(jiān)控量測的施作過程中，出于施工現(xiàn)場各種干擾，這樣帶來了很多弊端，主要表現(xiàn)為：

（1）監(jiān)控量測人員進入隧道內(nèi)進行監(jiān)控量測時，現(xiàn)場實際操作條件往往不能滿足，可能存在噴錨、出渣或大型車輛出入等情況，會耽誤監(jiān)控量測人員工作，影響監(jiān)測效率；

（2）監(jiān)控量測有時不能保證實時性，針對變形較大地段，不能迅速測量出變形量，并及時預(yù)警，不能及時通知相關(guān)作業(yè)隊伍疏散逃生，可能會帶來人員財產(chǎn)損失；

（3）由于人工測量具有偶然性和隨機性，可能會造成較大誤差，不能保證測量結(jié)果的精度；

（4）監(jiān)測時需要人工操作，耗費較多時間和精力。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提供一種用于隧道內(nèi)監(jiān)控量測的自動監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)及監(jiān)測預(yù)警方法。本設(shè)備可用于隧道內(nèi)水平收斂和拱頂沉降的監(jiān)控量測，并通過無線傳輸系統(tǒng)自動監(jiān)測分析處理數(shù)據(jù)，針對變形較大地段及時預(yù)警，有利于減少監(jiān)測人員工作量并提高監(jiān)控量測的精度，遇到危險及時預(yù)警，保護隧道內(nèi)作業(yè)人員生命安全，指導(dǎo)實際工程的安全施工，同時具有結(jié)構(gòu)簡單，組裝方便，便于操作的優(yōu)點。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種用于隧道內(nèi)監(jiān)控量測的自動監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，包括自動監(jiān)測系統(tǒng)、無線傳輸系統(tǒng)、操作平臺、信息分析處理系統(tǒng)、自動預(yù)警系統(tǒng)，

自動監(jiān)測系統(tǒng)預(yù)先埋設(shè)在隧道指定斷面相應(yīng)位置，接到操作平臺發(fā)出的指令后，自動監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)射并接收信號，

所述自動監(jiān)測系統(tǒng)包括可調(diào)式激光測距儀和多面棱鏡，所述可調(diào)式激光測距儀包括水平旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤、支撐桿、豎直伸縮槽、膨脹螺栓、激光發(fā)射接收裝置；所述豎直伸縮槽兩端分別與支撐桿的一端、膨脹螺栓的一端鉸接，支撐桿的另一端與激光發(fā)射接收裝置連接。

所述激光發(fā)射接收裝置包括激光發(fā)射儀、激光接收器，所述激光發(fā)射接收裝置可以通過無線信號接收器接收遙控指令，通過水平旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤和豎直伸縮槽調(diào)整合適的角度，通過激光發(fā)射儀發(fā)射激光，通過埋設(shè)好的多面棱鏡反射，再由激光接收器接收，再通過無線信號發(fā)射器發(fā)送給信息分析處理系統(tǒng)分析處理數(shù)據(jù)。

所述多面棱鏡包括相互連接的膨脹螺栓和多面體鏡面。

所述無線傳輸系統(tǒng)包括無線信號發(fā)射器和無線信號接收器。

所述信息分析處理系統(tǒng)，對自動監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)來的數(shù)據(jù)分析，并可以通過操作平臺發(fā)出相應(yīng)的指令，通過無線傳輸系統(tǒng)傳遞給自動監(jiān)測系統(tǒng)。

所述自動預(yù)警系統(tǒng)，在遇到較大的變形情況時，則會觸發(fā)自動預(yù)警系統(tǒng)，發(fā)出預(yù)警信號。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述可調(diào)式激光測距儀還包括鋁合金防護外殼，所述鋁合金防護外殼用于保護激光發(fā)射儀和激光接收器，防水防塵。

所述自動預(yù)警系統(tǒng)包括報警器和報警燈。

所述水平旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤和豎直伸縮槽組合使用，可以自由轉(zhuǎn)動，保證可調(diào)式激光測距儀360度全方位發(fā)射激光，并通過多面棱鏡發(fā)射后接收。

所述膨脹螺栓需要小型電鉆在隧道指定斷面鉆孔后，旋轉(zhuǎn)固定在隧道指定斷面內(nèi)。

所述激光接收器可以接收多面棱鏡反射回來的激光，并測算出相應(yīng)的時間，從而測量距離。

所述報警器和報警燈均由無線信號接收器接收到的預(yù)警信號觸發(fā)。

一種用于隧道內(nèi)監(jiān)控量測的自動監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的監(jiān)測預(yù)警方法，包括以下步驟：

（1）利用小型電鉆在隧道指定斷面上鉆孔，將可調(diào)式激光測距儀和多面棱鏡通過膨脹螺栓固定在指定斷面的相應(yīng)位置上；

（2）通過操作平臺經(jīng)行控制，發(fā)出監(jiān)測指令；

（3）無線傳輸系統(tǒng)傳輸操作平臺發(fā)出的指令，傳達給自動監(jiān)測系統(tǒng)的無線信號接收器；