[發明專利]一種基于多元傳感數據的實時隧道結構健康監測方法

有效

• 申請號: 202110667795.1
• 申請日: 2021-06-16
• 公開（公告）號: CN113310528B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發明（設計）人: 林健富;王立新;胡榮攀;黃劍濤;趙賢任;劉軍香;何玉杰;汪羽凡
• 申請（專利權）人: 深圳防災減災技術研究院
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;G08B21/18;G08C17/02
• 代理公司: 深圳市碩法知識產權代理事務所(普通合伙) 44321
• 代理人: 黃達

本發明公開了一種基于多元傳感數據的實時隧道結構健康監測方法，包括以下步驟：S1、實時數據采集，將隧道整體結構劃分為多個監測區，各監測區域包括多個監測對象，在各監測對象上設有相應傳感器采集監測對象的實時狀態；S2、數據傳輸，所述數據傳輸層通過5G/4G網絡數據傳輸技術上傳到云平臺；S3、數據分析，處理器整理收集數據并計算出各監測對象的數據變化值；S4、健康評估，結合大數據分析技術，實時評估隧道健康和風險狀態；S5、預警，向客戶端界面彈出警告信息，并向工作人員發送通訊警報。本發明采用B/S架構軟件，使不同功能單元通過服務之間定義的接口和協議相聯系，并通過網絡將數據傳輸至云平臺，實現隧道結構實時監測、健康診斷和早期預警。

技術領域

本發明涉及隧道技術領域，尤其涉及一種基于多元傳感數據的實時隧道結構健康監測方法。

背景技術

隧道是修建在地下或水下或者在山體中，鋪設鐵路或修筑公路供機動車輛通行的建筑物，其在施工及運營過程中容易出現自然損壞，如滲漏水災害、襯砌裂損、隧道凍害、襯砌腐蝕、隧道開裂、材料老化、震害和洞內空氣污染等，這些病害和危害容易產生損傷累積，使隧道結構的穩定性受到一定程度上的破壞，其承載性、耐久性受損，安全可靠性降低，影響其作為快速安全交通通道的使用功能。

我國許多已建隧道出現了結構裂損、空洞、變形、錯臺、滲漏水等病害，大大降低了隧道的使用功能，威脅到其運營安全。隧道襯砌結構裂損將對整個隧道結構的穩定性造成不同程度的破壞，使襯砌結構的可靠性降低，而隧道滲漏水則會造成襯砌開裂并使原有裂縫發展變大，加速襯砌的損壞。隨著我國經濟建設的發展，車輛荷載與日俱增，超載、重載現象時常發生，反映在單車超載和總體貨車荷載不斷提升，因此大量的超載車輛通過隧道結構，車輛荷載的長期作用將對隧道運營的耐久性、安全性產生巨大的影響。上述的隧道結構損傷如果不能及時得到檢測和維修，輕則影響行車安全和縮短隧道的使用壽命，重則導致隧道突然破壞和坍塌。一旦發生安全事故，會造成很大的輿論壓力和社會影響，后果不堪設想。目前我國隧道結構環境監測方法主要是采用全站儀、水準儀進行人工監測，然而這種監測方式需要工程經驗豐富的監測人員人工逐點監測，要求較高、耗時耗力，且不能實時監測到某些細微的環境變化，難以滿足現代隧道結構健康監測的要求。另外，現有的監測系統中，往往只監測單一的結構健康指標，如應變、壓力等，無法對隧道健康進行全方位綜合評估。由于傳統隧道結構監測技術存在諸多缺點和限制因素，無法直接有效地應用于現代隧道結構健康狀況監測當中，因此對隧道結構狀況進行全面的實時的監測是科學養護的一項必要且緊迫的任務，有必要開發一種基于多元數據融合的、具有綜合性和時效性的隧道結構健康長期監測系統。

發明內容

為克服現有技術的缺點，本發明目的在于提供一種基于多元傳感數據的實時隧道結構健康監測方法。該隧道結構健康監測方法以應用技術為核心，結合專業監測和數據傳輸技術，形成集成結構健康監測、安全預警和決策支持于一體的方法。

本發明通過以下技術措施實現的，一種基于多元傳感數據的實時隧道結構健康監測方法，包括以下步驟：S1、實時數據采集，將隧道整體結構劃分為多個監測區，劃分后的各監測區域包括多個監測對象，在各監測對象上設有相應傳感器采集監測對象的實時狀態；S2、數據傳輸，多元數據感知層收集各監測對象的監測數據打包發送至數據傳輸層，所述數據傳輸層通過5G/4G網絡數據傳輸技術上傳到云平臺；S3、數據分析，處理器整理收集數據并計算出各監測對象的數據變化值，根據監測對象的不同設置多個分析模型，各分析模型設有相應的預警值；S4、健康評估，數據分析與應用層根據采集到的隧道結構關鍵數據，結合大數據分析技術，實時評估隧道健康和風險狀態；S5、預警，分析模型根據各類監測數據的分析后，對比預警值，高出預警值則自動觸發預警系統，預警系統向客戶端界面彈出警告信息，同時向工作人員發送警報信息。

作為一種優選方式，隧道結構多致災參數的聯合監測所述監測對象包括隧道環向應變監測、結構溫度監測、隧道縱向管節接頭張開變位及滲漏水監測、交通荷載監測、振動響應監測和鋼筋混凝土腐蝕狀況監測。