[發明專利]一種隧道施工突水預警系統

有效

• 申請號: 202110962849.7
• 申請日: 2021-08-20
• 公開（公告）號: CN113586154B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 韓智銘;朱正國;王雪;房學謙;郭佳奇;黃鑫;樊浩博;孫明磊;王曉明;王旭;丁祥;高新強;韓偉歌;高利斌;朱永全;焦銀峰;馬超義;崔振偉
• 申請（專利權）人: 石家莊鐵道大學;河南理工大學
• 主分類號: E21F17/18
• 分類號: E21F17/18
• 代理公司: 河南大象律師事務所 41129
• 代理人: 張輝

1.一種隧道施工突水預警系統，包括電荷放大電路、第一應力提取電路、第一應力檢測電路、電壓轉換模塊、第二應力檢測電路、第三應力檢測電路和突水預警電路，其特征在于，所述電荷放大電路選用型號為SAYL404Y的壓力傳感器J1將地下監測點的壓力轉換為電荷信號，利用電容C3的積分作用將電荷信號轉換為第一應力電壓信號，所述第一應力提取電路利用方波電壓決定繼電器K2的導通狀態，將第一應力電壓信號分為第二應力電壓信號、第三應力電壓信號，若繼電器K2未導通，則利用電容C6實時提取第二應力電壓信號的峰值，若繼電器K2導通，則利用電容C5實時提取第三應力電壓信號的峰值，所述電壓轉換模塊根據第二應力電壓信號、第三應力電壓信號的峰值，分別輸出對應實時峰值電壓的、連續的第二應力峰值信號、第三應力峰值信號；

所述第一應力檢測電路運用運放器AR4將第二應力峰值信號、第三應力峰值信號實時進行差分運算，并運用運放器AR6將差值絕對值與電阻R17-R18的分壓值進行比較，所述第二應力檢測電路運用運放器AR7將第二應力電壓信號與第三應力峰值信號實時進行差分運算，若運放器AR7輸出的差值大于電阻R23-R24的分壓值，則輸出該差值，同理，所述第三應力檢測電路運用運放器AR8將第三應力電壓信號與第二應力峰值信號實時進行差分運算，若運放器AR8輸出的差值大于電阻R29-R30的分壓值，則輸出該差值，所述突水預警電路選用型號HSTL-106WS的濕度傳感器J2將地下監測點的濕度轉換為直流電壓信號輸出，若其大于電阻R31-R32的分壓值，則三極管Q9導通，并當三極管Q10-Q12中至少有一個三極管導通時，發光二極管D8導通，發出燈光警告，三極管Q13也導通，電鈴LS1發出聲音警報；

所述第一應力提取電路包括電容C4，電容C4的一端接繼電器K1的觸點3和電荷放大電路的輸出端，電容C4的另一端接電阻R2的一端和可控硅Q1的控制極，電阻R2的另一端接地，可控硅Q1的陽極接電源+5V，可控硅Q1的陰極接繼電器K1的觸點1，繼電器K1的觸點5接電阻R3的一端，電阻R3的另一端接地，繼電器K1的觸點4接繼電器K2的觸點1和可控硅Q2的控制極，繼電器K1的觸點3接地和繼電器K3的觸點4，可控硅Q2的陽極接方波輸入端口，可控硅Q2的陰極接電阻R5、電阻R6、電阻R7的一端和可控硅Q3的控制極，可控硅Q3的陽極接電源+5V，可控硅Q3的陰極接繼電器K3的觸點5，電阻R5的另一端接繼電器K2的觸點4，繼電器K2的觸點5接地，繼電器K2的觸點2接繼電器K3的觸點1，繼電器K2的觸點3接二極管D1的陽極和第三應力檢測電路中三極管Q8的基極、繼電器K6的觸點6，二極管D1的陰極接電容C5的一端、三極管Q4的發射極和運放器AR2的同相輸入端，電容C5的另一端接地和三極管Q4的集電極，三極管Q4的基極接電阻R6的另一端，運放器AR2的反相輸入端接運放器AR2的輸出端和電壓轉換模塊輸入端口2，繼電器K3的觸點2接電阻R4的一端，繼電器K3的觸點3接二極管D2的陽極和第二應力檢測電路中三級管Q7的基極、繼電器K5的觸點6，二極管D2的陰極接電容C6的一端、三極管Q5的集電極和運放器AR3的同相輸入端，運放器AR3的反相輸入端接運放器AR3的輸出端和電壓轉換模塊輸入端口1，電容C6的另一端接地和電阻R4的另一端、三極管Q5的發射極，三極管Q5的基極接電阻R7的另一端；

所述第一應力檢測電路包括電阻R10，電阻R10的一端接電壓轉換模塊輸出端口1和第三應力檢測電路中繼電器K6的觸點3，電阻R10的另一端接電阻R11的一端和運放器AR4的反相輸入端，運放器AR4的同相輸入端接電阻R12、電阻R13的一端，電阻R13的另一端接地，電阻R12的另一端接電壓轉換模塊輸出端口2和第二應力檢測電路中繼電器K5的觸點3，電阻R11的另一端接運放器AR4的輸出端、二極管D3的陽極和二極管D4的陰極，二極管D4的陽極接電阻R14的一端，電阻R14的另一端接電阻R15的一端和運放器AR5的反相輸入端，運放器AR5的同相輸入端接電阻R16的一端，電阻R16的另一端接地，電阻R15的另一端接運放器AR5的輸出端、三極管Q6的基極、二極管 D3的陰極和繼電器K4的觸點6，三極管Q6的發射極接地，三極管Q6的集電極接繼電器K4的觸點8，繼電器K4的觸點7接電源+5V，繼電器K4的觸點5接地，繼電器K4的觸點2接地，繼電器K4的觸點3接電阻R17、電阻R18的一端，電阻R17的另一端接電源+24V，電阻R18的另一端接地，繼電器K4的觸點1接運放器AR6的反相輸入端，繼電器K4的觸點4接運放器AR6的同相輸入端，運放器AR6的輸出端接突水預警電路中電阻R33的一端。