CN104950782A - 一种山区公路隧道施工变形特性远程监控*** - Google Patents

一种山区公路隧道施工变形特性远程监控*** Download PDF

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刘升传
张�杰
张斌
王蜀元
张志建
李永荃
杨志峰
陈刚
王昊旻
万飞
徐潇
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    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/048—Monitoring; Safety
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D21/00—Measuring or testing not otherwise provided for
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Abstract

本申请涉及一种山区公路隧道施工时使用的远程监控***，包括监控中心，所述监控中心内设置数据库服务器、通讯服务器、管理服务器、应用程序服务器、监控终端、浏览终端和监控终端，所述监控中心连接上级主管部门和隧道内控制室，隧道内控制室内设置远程监测单元组和报警终端，远程监测单元组由若干远程监测单元组成，各远程监测单元与设置在隧道内的若干远程采集单元一一对应相连，若干远程采集单元与设置在隧道内的环境监测设备、或结构监测传感器、或变形监测传感器、或水位传感器、或地震监测仪相连。本申请综合设计、施工、监理、监测等多种信息，能够协助工程的各级管理部门及参建各方及时掌控隧道土建施工的安全状况。

Description

一种山区公路隧道施工变形特性远程监控***
技术领域
本申请涉及一种监控***，尤其涉及一种应用于山区公路隧道施工时使用的远程监控***。
背景技术
隧道工程具有现场环境条件复杂、施工难度大、技术要求高、工期长、对环境影响控制要求高等特点，是一项相当复杂的高风险性***工程。安全风险管理在实际地下工程应用方面，主要由各个工程咨询公司进行。意大利GeoDATA公司针对隧道与地下工程施工风险管理推出了名为GDMS（Geodata Master System）的信息化管理平台，该***运用GIS和WEB技术，由建筑物状态管理***（BCS），建筑风险评估***（BRA），盾构数据管理***(TDM)，监测数据管理***（MDM），文档管理***（DMS）五个子***构成，具备完善的风险管理方案，并在俄罗斯圣彼得堡、意大利罗马和圣地亚哥等地铁工程中得到应用。台湾亚新工程顾问股份有限公司针对台湾隧道与地下工程施工安全问题开发出IDEAL监测资料处理***，该***对监测数据有效性检查和处理考虑的比较全面。
在国内，随着现代信息技术、测量技术等快速发展，隧道工程安全风险管理信息***的研究和应用越来越受到青睐，尤其在城市地铁建设领域。刘大安等针对边坡工程开挖而开发了“综合地质信息***”，李元海和朱合华开发了“岩土工程施工监测信息***”，王浩和葛修润等研制了一套基于GIS的“隧道施工期间信息管理***”，叶英介绍了隧道施工多元信息远程实时预警、风险管理及应急响应***（简称TMIGS），孙钧曾主持“城市地下工程施工安全的智能控制预测与控制及其三维仿真模拟***研究”，上海同是工程科技有限公司开发出“安程地铁工程远程监控管理***”，并在上海有关地下工程得到应用。
申请号为201110422306.2的隧道施工监控***公布了一种用于实时监控隧道施工的隧道施工监控***包括两个以上的移动监控装置、监控中心及通讯设备。所述移动监控装置分布于隧道中并可在隧道内移动，用于获取隧道内施工情况的实时信息。移动监控装置之间以及移动监控装置与所述监控中心之间通过通讯设备通讯连接。所述监控中心用于控制移动监控装置，并获取所述实时信息，监控中心还对所述实时信息进行处理，并显示处理结果。由于移动监控装置可根据施工的进度在隧道内移动。因此，通过上述隧道施工监控***，当隧道掌子面不断推进时，移动监控装置也可随着深入，从而不会影响到对施工现场的实时监控。但其该监控***忽略了隧道施工时的长期性，这种移动式的监控方式不能够对隧道的变形量、结构、地震、环境等参数进行长期有效的跟踪。
发明内容
本申请的目的在于提出一种基于无线网络的山区公路隧道施工时使用的远程监控***，实现对路基整体沉降变形、局部沉降与变形、截面内不同层的沉降与变形的长时间实时自动监测。
本申请的目的是这样实现的：山区公路隧道施工时使用的远程监控***，包括监控中心，所述监控中心内设置数据库服务器、通讯服务器、管理服务器、应用程序服务器、监控终端、浏览终端和监控终端，所述监控中心通过网络连接上级主管部门和隧道内控制室，所述隧道内控制室内设置远程监测单元组和报警终端，远程监测单元组由若干远程监测单元组成，各远程监测单元与设置在隧道内的若干远程采集单元一一对应相连，所述若干远程采集单元与设置在隧道内的环境监测设备、或结构监测传感器、或变形监测传感器、或水位传感器、或地震监测仪相连。
由于实施上述技术方案，本申请综合设计、施工、监理、监测等多种信息，能够及时进行风险分析、预测、预警、报警，协助工程的各级管理部门及参建各方及时掌控隧道土建施工的安全状况，并对报警事件进行处理，有效规避或降低施工安全风险。
附图说明：本申请的具体结构由以下的附图和实施例给出：
图1是山区公路隧道施工时使用的远程监控***结构示意图；
图2是远程采集单元及各数据传感器结构示意图。
图例：1、环境监测设备，2、结构监测传感器，3、远程采集单元，4、横通道，5、变形监测传感器，6、水位传感器，7、地震监测仪，8、右线隧道，9、服务洞，10、左线隧道，11、隧道内控制室。
具体实施方式：
本申请不受下述实施例的限制，可根据本申请的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。
实施例：如图1所示，山区公路隧道施工时使用的远程监控***包括监控中心，所述监控中心内设置数据库服务器、通讯服务器、管理服务器、应用程序服务器、监控终端、浏览终端和监控终端，所述监控中心通过网络连接上级主管部门和隧道内控制室11，所述隧道内控制室11内设置远程监测单元组和报警终端，远程监测单元组由若干远程监测单元组成，各远程监测单元与设置在隧道内的若干远程采集单元一一对应相连，所述若干远程采集单元与设置在隧道内的环境监测设备1、或结构监测传感器2、或变形监测传感器5、或水位传感器6、或地震监测仪7相连。所述远程监测单元可采用现有技术，其具体结构和功能在此不做详细描述。
所述监控中心内的数据库服务器、通讯服务器、管理服务器、应用程序服务器内置***软件，所述***软件***软件分四层架构，其包括GIS（地理信息***（Geographic Information System或 Geo－Information system）数据平台、施工风险管理数据平台、数据服务层和用户界面组件。
所述GIS数据平台和施工风险管理数据平台两部分构成***软件的数据支持基础，负责数据的存储、查询、管理及显示。
所述数据服务层包括工况数据服务、地质预报服务、监测数据服务、风险源数据服务、文档数据服务、施工日常信息数据服务、风险事务服务、告警流程服务、短信通知服务、地理信息数据服务、地质信息数据服务等功能，提供***运行所必须的企业逻辑和数据处理与分析工具。
所述用户界面组件提供了基本的用户界面模块，包括工况上传模块、工况查询显示模块、数据（监测、探测）上传模块、数据查询显示模块、文档上传管理模块、文档检索显示模块、施工管理模块、风险源管理模块和风险告警模块。
所述环境监测设备1包括气体浓度传感器，温度、湿度仪，风速仪，其用以监测隧道内各种气体浓度、风速、温度、湿度。所述环境监测设备1采用光纤光栅传感器。
所述结构监测传感器2包括用以测量隧道内部孔隙水压力或渗透压力的渗压计，用以测量隧道内部的钢筋应力的钢筋计，用以测量隧道内部土压力变化量的土压力计。
所述变形监测传感器5包括用以监测监测隧道内交界面的剪切位移或隧道内部较大的相对位移的位移计，用以测量隧道周边两点之间变形量的收敛计，用于各种混凝土结构内部的应变测量的应变计，用于测量隧道内两点间或多点间相对高程变化的静力水准仪。
所述地震监测仪7包括用以测量加速力的加速度传感器，用以记录震动的加速数据的震动记录仪。
所述远程采集单元设置在左线、右线隧道相连的横通道4内。所述远程采集单元包括防水机箱，在所述防水机箱内固定有数据采集仪，和用以给数据采集仪供电的供电单元。
所述结构监测传感器2、水位传感器6、变形监测传感器5均采用振弦式传感器，与结构监测传感器2、水位传感器6、变形监测传感器5对应的数据采集仪选用澳大利亚DataTaker公司的智能数据采集器—DT515型数据采集仪。该数据采集仪拥有强大的硬、软件记录宽范围测量和事件的功能，可以实时、独立的获得记录数据而不需要计算机和人为的控制，特别适用于在长期野外无人看管环境下的监测项目。DT515型数据采集仪不需要转换模块，可直接接入振弦式传感器。
所述设置在隧道内的结构监测传感器2、变形监测传感器5、水位传感器6组成局域网络，再由靠近隧道出口处的远程采集单元通过光纤将数据传送到隧道内控制室11进行集中数据采集处理。
以上技术特征构成了本申请的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要技术特征，来满足不同情况的需要。

Claims (10)

1.一种山区公路隧道施工时使用的远程监控***，包括监控中心，所述监控中心内设置数据库服务器、通讯服务器、管理服务器、应用程序服务器、监控终端、浏览终端和监控终端，其特征在于：所述监控中心通过网络连接上级主管部门和隧道内控制室，所述隧道内控制室内设置远程监测单元组和报警终端，远程监测单元组由若干远程监测单元组成，各远程监测单元与设置在隧道内的若干远程采集单元一一对应相连，所述若干远程采集单元与设置在隧道内的环境监测设备、或结构监测传感器、或变形监测传感器、或水位传感器、或地震监测仪相连。
2.如权利要求1所述的山区公路隧道施工时使用的远程监控***，其特征在于：所述环境监测设备1包括气体浓度传感器，温度、湿度仪，风速仪。
3.如权利要求1所述的山区公路隧道施工时使用的远程监控***，其特征在于：所述结构监测传感器包括用以测量隧道内部孔隙水压力或渗透压力的渗压计，用以测量隧道内部的钢筋应力的钢筋计，用以测量隧道内部土压力变化量的土压力计。
4.如权利要求1所述的山区公路隧道施工时使用的远程监控***，其特征在于：所述变形监测传感器包括用以监测监测隧道内交界面的剪切位移或隧道内部较大的相对位移的位移计，用以测量隧道周边两点之间变形量的收敛计，用于各种混凝土结构内部的应变测量的应变计，用于测量隧道内两点间或多点间相对高程变化的静力水准仪。
5.如权利要求1所述的山区公路隧道施工时使用的远程监控***，其特征在于：所述地震监测仪包括用以测量加速力的加速度传感器，用以记录震动的加速数据的震动记录仪。
6.如权利要求1所述的山区公路隧道施工时使用的远程监控***，其特征在于：所述远程采集单元设置在左线、右线隧道相连的横通道内，所述远程采集单元包括防水机箱，在所述防水机箱内固定有数据采集仪，和用以给数据采集仪供电的供电单元。
7.如权利要求1所述的山区公路隧道施工时使用的远程监控***，其特征在于：所述结构监测传感器、水位传感器、变形监测传感器均采用振弦式传感器。
8.如权利要求1所述的山区公路隧道施工时使用的远程监控***，其特征在于：所述环境监测设备采用光纤光栅传感器。
9.如权利要求7所述的山区公路隧道施工时使用的远程监控***，其特征在于：所述设置在隧道内的结构监测传感器、变形监测传感器、水位传感器组成局域网络，再由靠近隧道出口处的远程采集单元通过光纤将数据传送到隧道内控制室进行集中数据采集处理。
10.如权利要求1所述的山区公路隧道施工时使用的远程监控***，其特征在于：所述监控中心内的数据库服务器、通讯服务器、管理服务器、应用程序服务器内置***软件，所述***软件***软件分四层架构，其包括GIS数据平台、施工风险管理数据平台、数据服务层和用户界面组件。
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