本發明專利技術公開了一種隧道施工及營運期一體化監控系統，包括多個埋設于隧道施工及建成初期的不同斷面中的傳感器、多個自動采集儀、數據傳輸系統、協議轉換器和監控計算機，多個自動采集儀之間通過總線串聯，每個所述傳感器的信號輸出端與對應的自動采集儀的信號輸入端連接，所述自動采集儀通過數據傳輸系統與所述協議轉換器通訊連接，所述協議轉換器的數據端口與所述監控計算機的數據端口連接。本發明專利技術還公開了一種用于隧道施工及營運期一體化監控系統的方法。本發明專利技術通過設置耐久性好的長期監控元器件，形成長期監控網絡，對隧道從施工至服役期結束全壽命范圍內的結構力學行為特征進行全過程監控。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種隧道結構安全全壽命監控系統及方法，尤其涉及。
技術介紹
目前我國山嶺隧道普遍采用新奧法設計施工技術，隧道主體結構以錨噴支護和模筑混凝土復合襯砌結構為主流形式。在具體的施工方法中開挖步驟及錨噴支護和模筑混凝土的施設時機往往因施工單位的技術水平及圍巖和環境條件出現極大的差異而導致同樣的主體結構而具有不同水平的安全儲備。同時，因地下水長期侵蝕等原因會引起錨桿失效、鋼筋銹蝕、混凝土腐蝕導致襯砌結構實際承載力下降。近期國內部分省市即出現過因圍壓或其它未預見的原因而導致在施工期間及已經建成的山嶺隧道主體結構失穩嚴重坍塌的重大事故，也有大量國內外鐵路及公路隧道主體結構因嚴重開裂等工程病害出現破壞而影響行車安全和中斷交通的報導。但是，截止目前，針對山嶺隧道安全性監控大多集中在施工期間，而對于營運期間開展結構安全監測技術的研究并不多見。
技術實現思路
本專利技術的目的就在于為了解決上述問題而提供一種實現對隧道建成初期至營運期全過程主體結構安全與健康狀態的智能評價，形成隧道施工及營運期結構整體健康狀況的評估體系的隧道施工及營運期一體化監控系統及方法。為了達到上述目的，本專利技術采用了以下技術方案:一種隧道施工及營運期一體化監控系統，包括多個埋設于隧道施工及建成初期的不同斷面中的傳感器、多個自動采集儀、數據傳輸系統、協議轉換器和監控計算機，多個自動采集儀之間通過總線串聯，每個所述傳感器的信號輸出端與對應的自動采集儀的信號輸入端連接，所述自動采集儀通過數據傳輸系統與所述協議轉換器通訊連接，所述協議轉換器的數據端口與所述監控計算機的數據端口連接。進一步地，所述隧道施工及營運期一體化監控系統還包括多個集線箱，所述集線箱上設置有傳感器接線端、電源接線端和光纖接線端，每個所述自動采集儀設置于不同的集線箱中。作為優選，所述集線箱的長X寬X高=IOOOmmX IOOOmmX 350mm,所述集線箱位于隧道弱電纜槽側邊墻。進一步地，所述數據傳輸系統包括傳輸光纜、傳輸電纜、交換機和網關。進一步地，所述自動采集儀上設置于有RS232接口、RS485接口、RS422接口、以太網口以及光纖傳輸接口。更進一步地，所述自動采集儀內置大容量數據存貯器和可充電電池組。一種用于隧道施工及營運期一體化監控系統的方法，包括以下步驟:(I)在隧道施工過程中選擇不同斷面中安裝和埋設傳感器；將所述各不同斷面的傳感器與自動采集儀連接，同時將不同斷面的自動采集儀間利用總線進行串接，再通過數據傳輸系統與所述協議轉換器連接，所述協議轉換器與監控計算機相連；所述步驟(I)還包括在傳感器的埋設過程中在弱電纜槽側設置集線箱。所述步驟(I)中傳感器埋設的具體方法如下:先按照確定好的走線線路將傳感器放入布設位置，然后將尾纖布好，再用電焊將傳感器按照要求的方向固定，并確保元件不會偏移所固定的位置、方向，最后提醒施工人員澆注、震動水泥時盡量減少對元器件的破壞。(2)傳感器埋設完成后，采集傳感器將采集的原始頻率輸出值傳輸至自動采集儀，自動采集儀通過數據傳輸系統將傳感器采集的信號傳輸至所述協議轉換器，所述協議轉換器根據傳感器相應的標定算法將采集到的頻率值轉換成實際的物理量后傳輸給監控計算機，通過監控計算機能夠對隧道結構安全與健康狀態監測數據進行自動采集，并能夠對采集周期進行調整。(3)所述監控計算機中采用自行研制的隧道結構安全性評價系統對監測數據進行分析與評價。進一步地，所述隧道結構安全性評價系統由結構健康狀態智能評價與預警系統兩部分組成，所述預警系統由數據采集模塊、數據管理模塊、曲線繪制模塊、結構安全性評價模塊、設備管理模塊和用戶管理模塊構成。本專利技術的有益效果在于:本專利技術提出了一種從隧道建成到全服役期內的結構安全監控系統及方法，本專利技術通過設置耐久性好的長期監控元器件，形成長期監控網絡，對隧道從施工至服役期結束全壽命范圍內的結構力學行為特征進行全過程監控，在數據繼承、連續、發展的基礎上，評價分析隧道結構的安全性，相對于一般的監控方法而言，本專利技術涵蓋了隧道從施工初期至最終服役期滿時的結構安全性全過程監控。附圖說明圖1是本專利技術一種隧道施工及營運期一體化監控系統的結構框圖；圖2是本專利技術中裝有自動采集儀的集線箱的結構示意圖；圖3是本專利技術中傳感器在隧道中的安裝位置示意圖；圖中:1_監控計算機，2-協議轉換器，3-總線，4-自動采集儀，5-集線箱，6-傳感器接線端，7-電源接線端，8-光纖接線端，9-傳感器。具體實施例方式下面結合附圖對本專利技術作進一步具體描述:如圖1所示，本專利技術一種隧道施工及營運期一體化監控系統，包括多個埋設于隧道施工及建成初期的不同斷面中的傳感器9、多個自動采集儀4、數據傳輸系統(圖中未示)、協議轉換器2和監控計算機1，多個自動采集儀4之間通過總線3串聯，每個所述傳感器9的信號輸出端與對應的自動采集儀4的信號輸入端連接，所述自動采集儀4通過數據傳輸系統與所述協議轉換器2通訊連接，所述協議轉換器2的數據端口與所述監控計算機I的數據端口連接。如圖1和2所示，所述隧道施工及營運期一體化監控系統還包括多個集線箱5，所述集線箱5上設置有傳感器接線端6、電源接線端7和光纖接線端8，每個所述自動采集儀4設置于不同的集線箱5中。所述集線箱5的長X寬X高=IOOOmmX IOOOmmX 350mm，所述集線箱5位于隧道弱電纜槽側邊墻。所述數據傳輸系統包括傳輸光纜、傳輸電纜、交換機和網關。監測數據的傳遞有兩種方式，分別是有線傳輸與無線傳輸兩種方式。有線傳輸方式由自動采集儀4、隧道工業以太網環網及交換及、監控中心局域網與監控主機組成。所述自動采集儀4通過以太網接口接入隧道就近的工業以太網交換機，所述監控主機I通過對遠程終端設定的IP地址就能直接和它建立網絡連接，從而可以對實現遠程數據采集。當自動采集儀4附近無工業以太網交換機時，在自動米集儀4和以太網交換機間增加一對以太網光端機,之間用一根光纖連接，從而將自動采集儀4接入最近的以太網交換機。對于隧道無工業以太網環網，而有485網的情況下，和以太網的接入方式相似，只需為自動采集儀4設定一個485站地址，通過它的485接口接入485網絡，將安全監測數據通過485網絡傳輸。無線傳輸方式同樣包括了自動采集儀4與監控主機I，其傳輸方式主要靠GSM無線網絡模塊得以實現。監控數據經監控主機I采集處理后通過自動采集儀4的RS232數據傳輸接口進行數據傳送，遠程終端的RS232接口與GSM無線網絡傳輸模塊的RS232接口相連接，GSM模塊將數據發送到附近的無線機站，最終通過GSM網關接入Internet。監控主機I必需要接入Internet，而且還需要有公網IP地址才能夠通過整個無線鏈路獲取結構安全監測數據。GSM無線傳輸模塊的數量與遠程終端一致，每個監控主機都需要一個GSM模塊。在本實施例中，采用有線方式進行傳輸。自動采集儀4上設置于有RS232接口、RS485接口、RS422接口、以太網口以及光纖傳輸接口。所述自動采集儀4內置大容量數據存貯器和可充電電池組。一種用于隧道施工及營運期一體化監控系統的方法，包括以下步驟:(I)在隧道施工過程中選擇不同斷面中安裝和埋設傳感器9 ;應選擇典型的監控斷面安裝和埋設傳感器9，為使選擇的斷面具有典型代表意義，特制定如下本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種隧道施工及營運期一體化監控系統，其特征在于：包括多個埋設于隧道施工及建成初期的不同斷面中的傳感器、多個自動采集儀、數據傳輸系統、協議轉換器和監控計算機，多個自動采集儀之間通過總線串聯，每個所述傳感器的信號輸出端與對應的自動采集儀的信號輸入端連接，所述自動采集儀通過數據傳輸系統與所述協議轉換器通訊連接，所述協議轉換器的數據端口與所述監控計算機的數據端口連接。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：何川，汪波，周藝，
申請(專利權)人：西南交通大學，
類型：發明
國別省市：
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