[發(fā)明專利]一種無(wú)線控傳加速度傳感器的隧道超前預(yù)報(bào)系統(tǒng)及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710476741.0
• 申請(qǐng)日: 2017-06-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107346032A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-11-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王國(guó)斌;利奕年;易哲;王紅明;尹其;鄒東林;汪欣怡
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖北省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院股份有限公司
• 主分類號(hào): G01V1/18
• 分類號(hào): G01V1/18;G01V1/20;G01V1/22;G01V1/147
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務(wù)所42001
• 代理人: 董路,王敏鋒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種無(wú)線控傳加速度傳感器的隧道超前預(yù)報(bào)系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

我國(guó)是世界上隧道和地下工程最多、發(fā)展速度最快、地質(zhì)及結(jié)構(gòu)形式最復(fù)雜的國(guó)家。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展公路、鐵路建設(shè)的重點(diǎn)已轉(zhuǎn)移到山嶺重丘地區(qū)，隧道工程繁多，隧道施工中的施工地質(zhì)預(yù)報(bào)關(guān)系到工程的安全、質(zhì)量和進(jìn)度。特別是在地質(zhì)條件復(fù)雜的隧道工程中，有必要進(jìn)行施工地質(zhì)預(yù)報(bào)工作在地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜的地區(qū)，如斷層帶、褶皺、節(jié)理裂隙發(fā)育、地下水豐富等圍巖狀態(tài)下進(jìn)行隧道掘進(jìn)施工，存在著極大地安全隱患。為保證在地質(zhì)條件復(fù)雜條件下的隧道施工質(zhì)量和施工安全，尤其是對(duì)些一些重大、超長(zhǎng)隧道及輸水隧洞等重點(diǎn)控制工程而言，隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)工作就顯得尤為重要。隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)可以及時(shí)掌握和反饋隧道地質(zhì)條件信息，調(diào)整和優(yōu)化隧道設(shè)計(jì)參數(shù)、防護(hù)措施，為優(yōu)化隧道施工組織、制定施工安全應(yīng)急預(yù)案提供依據(jù)。

隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)通常包括常規(guī)地質(zhì)分析法、物探法、超前鉆探、超前導(dǎo)坑和工程類比法等。宏觀地質(zhì)分析法，可預(yù)報(bào)斷層、巖溶等不良地質(zhì)體的賦存范圍，為物探方法選擇提供依據(jù)，但預(yù)報(bào)精度和準(zhǔn)確性有限；然而，以地震波反射法為代表的物探方法(隧道地質(zhì)預(yù)報(bào)方法)由于具有預(yù)報(bào)距離遠(yuǎn)(100～200m)、測(cè)量精度高、施工干擾小及連續(xù)性的無(wú)損探測(cè)等特點(diǎn)，已成為隧道掘進(jìn)前方工程地質(zhì)條件的主要預(yù)報(bào)方法。但是該相關(guān)核心技術(shù)均掌握在國(guó)外相關(guān)企業(yè)，對(duì)于國(guó)內(nèi)的隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)起到了制約作用。

因此，開(kāi)展基于地震波反射法的隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，對(duì)于推動(dòng)隧道信息化施工，確保隧道安全生產(chǎn)具有十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

基于上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供了一種無(wú)線控傳加速度傳感器的隧道超前預(yù)報(bào)系統(tǒng)及方法，該方法利用該系統(tǒng)進(jìn)行地質(zhì)預(yù)報(bào)，簡(jiǎn)單易操作，且穩(wěn)定可靠。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明上述目的所采取的技術(shù)方案為：

一種無(wú)線控傳加速度傳感器的隧道超前預(yù)報(bào)系統(tǒng)，包括MEMS加速度檢波器、無(wú)線數(shù)據(jù)采集傳輸終端、無(wú)線觸發(fā)終端、觸發(fā)裝置、人工震源擊錘、無(wú)線數(shù)據(jù)接收控制終端和上位機(jī)，人工震源擊錘、觸發(fā)裝置和無(wú)線觸發(fā)終端依次連接，MEMS加速度檢波器有多對(duì)，無(wú)線數(shù)據(jù)采集傳輸終端與MEMS加速度檢波器的個(gè)數(shù)相同，每個(gè)MEMS加速度檢波器連接一個(gè)無(wú)線數(shù)據(jù)采集傳輸終端，無(wú)線數(shù)據(jù)接收控制終端與上位機(jī)連接，無(wú)線觸發(fā)終端分別與各無(wú)線數(shù)據(jù)采集傳輸終端無(wú)線連接，無(wú)線觸發(fā)終端與無(wú)線數(shù)據(jù)接收控制終端無(wú)線連接，各無(wú)線數(shù)據(jù)采集傳輸終端與無(wú)線數(shù)據(jù)接收控制終端無(wú)線連接。

一種基于無(wú)線控傳加速度傳感器的隧道超前預(yù)報(bào)系統(tǒng)的隧道超前預(yù)報(bào)方法，包括如下步驟：

1、在隧道內(nèi)等間距布設(shè)多個(gè)斷面，在各斷面的兩側(cè)對(duì)稱布設(shè)一對(duì)MEMS加速度檢波器，在隧道靠近掌子面的兩側(cè)等間距對(duì)稱布設(shè)多對(duì)震源；

2、將各MEMS加速度檢波器上固定一個(gè)無(wú)線數(shù)據(jù)采集傳輸終端，并將各MEMS加速度檢波器與固定在其上的無(wú)線數(shù)據(jù)采集傳輸終端連接，將人工震源擊錘、觸發(fā)裝置和無(wú)線觸發(fā)終端依次連接，并將觸發(fā)裝置和無(wú)線觸發(fā)終端固定在人工震源擊錘上，將無(wú)線數(shù)據(jù)接收控制終端與上位機(jī)連接，并將上位機(jī)和無(wú)線數(shù)據(jù)接收控制終端置于隧道內(nèi)相應(yīng)位置處；

3、操作上位機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)接收控制終端向觸發(fā)終端和數(shù)據(jù)采集傳輸終端無(wú)線發(fā)布工作指令，觸發(fā)終端和數(shù)據(jù)采集傳輸終端收到工作指令后，將自動(dòng)從“待機(jī)狀態(tài)”轉(zhuǎn)為“工作狀態(tài)”；

4、用人工震源擊錘激發(fā)其中的一個(gè)震源產(chǎn)生地震波，激發(fā)地震波的同時(shí)，無(wú)線觸發(fā)終端在工作指令規(guī)定的時(shí)間段內(nèi)，實(shí)時(shí)采集回路觸發(fā)裝置的當(dāng)前狀態(tài)，準(zhǔn)確獲取震源產(chǎn)生地震波時(shí)刻的觸發(fā)信號(hào)，將觸發(fā)信號(hào)無(wú)線發(fā)往各數(shù)據(jù)采集傳輸終端，各數(shù)據(jù)采集傳輸終端在工作指令規(guī)定的時(shí)間段內(nèi)，實(shí)時(shí)采集記錄對(duì)應(yīng)的MEMS加速度檢波器獲得的地震波信號(hào)，數(shù)據(jù)采集結(jié)束后，無(wú)線觸發(fā)終端自主開(kāi)啟傳輸模式，將記錄的觸發(fā)數(shù)據(jù)打包無(wú)線傳輸給數(shù)據(jù)接收控制終端，各無(wú)線數(shù)據(jù)采集傳輸自主開(kāi)啟傳輸模式，將記錄的觸發(fā)數(shù)據(jù)打包無(wú)線傳輸給數(shù)據(jù)接收控制終端，數(shù)據(jù)接收控制終端在線接收各無(wú)線觸發(fā)終端無(wú)線傳輸來(lái)的觸發(fā)信號(hào)、各數(shù)據(jù)采集傳輸終端無(wú)線傳輸來(lái)的地震波數(shù)據(jù)，自動(dòng)存儲(chǔ)于上位機(jī)的數(shù)據(jù)管理軟件的內(nèi)部數(shù)據(jù)庫(kù)中；

5、重復(fù)步驟2.3-2.4，進(jìn)行激發(fā)下一個(gè)震源產(chǎn)生地震波的測(cè)量工作；

6、全部測(cè)量工作結(jié)束后，測(cè)量人員在上位機(jī)上通過(guò)數(shù)據(jù)管理軟件導(dǎo)出全部數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)據(jù)分析軟件，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、分析，直接讀取成果數(shù)據(jù)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與有益效果在于：

1、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了觸發(fā)、數(shù)據(jù)采集傳輸?shù)娜珶o(wú)線模式。