[發明專利]基于多源感知的隧道風險及災害實時監測系統及方法

有效

• 申請號: 202010925661.0
• 申請日: 2020-09-07
• 公開（公告）號: CN111810241B
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發明（設計）人: 王列偉;朱明;陸海東;石崢映;吳國強;夏寶前;李陽;黃友群
• 申請（專利權）人: 南京派光智慧感知信息技術有限公司
• 主分類號: E21F17/18
• 分類號: E21F17/18;G01D21/02;H04L12/24;H04L29/08
• 代理公司: 南京中盟科創知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32279
• 代理人: 江冬萍

本發明提出基于多源感知的隧道風險及災害實時監測系統及方法，監測系統包括：多個不同感知類型的監測終端、遠程大數據平臺以及中繼終端，不同感知類型的監測終端通過次類型復合線纜連接在兩個中繼終端之間，構成次環網，多個中繼終端通過主類型復合線纜構成主環網，并與遠程大數據平臺通信，監測系統由主環網和多個次環網構成。該監測系統及方法能夠實時監測隧道內的多種風險及災害，且系統的可靠性高，整個系統的運行不會受某些終端設備的故障影響。

技術領域

本發明涉及基于多源感知的隧道風險及災害實時監測系統及方法，屬于隧道監測領域。

背景技術

中國由于人口多、土地少，且正處于城鎮化快速發展階段，現有的城市交通基礎設施正面臨巨大的挑戰，為緩解交通出行壓力，中國正大力發展軌道交通。近年來，隨著環保要求的提高，西部大開發以及大型城市地面交通擁堵不堪，隧道工程越來越受到青睞。據不完全統計，截至2019年底,中國鐵路營業里程達13.9萬km。其中,投入運營的鐵路隧道16084座,總長18041 km。2019年新增開通運營線路鐵路隧道967座,總長1710 km。其中,長度10km以上的特長隧道27座,總長369 km。在建鐵路隧道2950座,總長6419 km。規劃鐵路隧道6395座,總長16326 km。中國已經成為隧道超級大國。

然而，我國鐵路工程建設方興未艾,復雜地質條件下隧道工程建設和運營將面臨越來越多的挑戰。隧道建設期間典型的工程災害主要有突水突泥、塌方、大變形、巖爆、有害氣體、高地溫、凍害等7種。隧道運營期間主要有隧道掉塊、滲水、裂縫變化、箱體門狀態、水位、隧道結構形變、軌行區異物、隧道異常振動等風險。

針對上述災害風險，目前出現了多種隧道災害監測系統和方法，例如：公開號為CN210899299U的專利披露了一種隧道監控系統，該監控系統包括采集裝置、與采集裝置相連接的處理裝置，以及與處理裝置相連接的傳輸模塊。采集裝置包括溫度監測模塊、氣體監測模塊、雷達異物監測模塊。處理裝置包括與采集裝置相連接的交換機，以及與該交換機連接的綜合數據分析管理服務器。該監控系統能實時監測隧道內的溫度、氣體和異物。然而，這種監控系統的各個監測模塊分別通過光纖傳輸模塊或4G模塊單獨接入后臺處理，這樣的設計存在不足：一方面，各組設備之間缺乏聯系，如果某個設備發生故障，系統無法準確定位該設備的位置；另一方面，單獨接入的方式使得光纖和4G模塊的成本較高；另外，現有的監測系統無法實現整個隧道的全面覆蓋監測。

發明內容

為解決現有技術存在的不足，本發明提出基于多源感知的隧道風險及災害實時監測系統及方法，其能實時監測隧道內的各種病害風險，且系統穩定性高，不會受某些設備故障的影響。

為實現上述目的，本發明的基于多源感知的隧道風險及災害實時監測系統，包括：

多個監測終端，其包括不同感知類型的監測終端，用于實時監測隧道內的隧道掉塊、滲水、裂縫變化、箱體門狀態、水位、隧道結構形變、軌行區異物、隧道異常振動災害風險；

遠程大數據平臺，用于接收監測終端發送的監測信息，并對監測信息進行存儲、智能分析和數據展示；

中繼終端，其設置在監測終端和遠程大數據平臺之間，用于將監測終端的監測信息轉發給遠程大數據平臺，

不同感知類型的監測終端通過次類型復合線纜連接在兩個中繼終端之間，構成次環網，

多個中繼終端通過主類型復合線纜構成主環網，并與遠程大數據平臺通信。

進一步地，中繼終端內置光信號交換模塊和電信號交換模塊。

進一步地，主類型復合線纜至少包括2根光纖，分別用于通信和振動光纖感知。

進一步地，次類型復合線纜至少包括4芯網絡通信線纜和2芯電源線纜，分別用于監測終端的網絡通信和電源供電。