本發(fā)明涉及一種隧道管片領(lǐng)域，尤其涉及一種基于智能化隧道管片的隧道運維健康監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

盾構(gòu)隧道管片是由鋼筋混凝土制成的管片，多個盾構(gòu)隧道管片拼接形成一個圓環(huán)，根據(jù)最大埋深、抗?jié)B能力、抗震能力等技術(shù)要求涉及隧道管片的厚度。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，盾構(gòu)隧道管片的結(jié)構(gòu)堅固性越來越好，且通過采用防水混凝土等技術(shù)，使盾構(gòu)隧道管片具有防水性。

但現(xiàn)有的盾構(gòu)隧道管片的功能性很低，無法實現(xiàn)智能化，也很難監(jiān)測隧道的狀態(tài)及周圍的環(huán)境狀況。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于智能化隧道管片的隧道運維健康監(jiān)測系統(tǒng)，可在不影響管片結(jié)構(gòu)性能和防水性能的前提下，實現(xiàn)盾構(gòu)隧道管片的智能化，并可實時監(jiān)測隧道的狀態(tài)及周圍的環(huán)境狀況。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種基于智能化隧道管片的隧道運維健康監(jiān)測系統(tǒng)，包括多個隧道管片，所述多個隧道管片拼接成圓環(huán)形狀；在圓環(huán)的頂部、兩側(cè)、下部分別設(shè)置有頂部預(yù)埋槽、兩側(cè)預(yù)埋槽、逃生層預(yù)埋槽；

在所述頂部預(yù)埋槽中設(shè)置有通訊系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測類傳感器和結(jié)構(gòu)監(jiān)測類傳感器；

在所述兩側(cè)預(yù)埋槽中設(shè)置有通訊系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)關(guān)和通訊干網(wǎng)接入點；

在所述逃生層預(yù)埋槽中設(shè)置有通訊系統(tǒng)、滲漏線纜和結(jié)構(gòu)監(jiān)測類傳感器；

所述通訊系統(tǒng)包括總線、總線端口和集線模塊；在隧道管片的兩端各設(shè)置有一總線端口，所述總線的兩端分別連接在所述總線端口上，相鄰兩個隧道管片間的總線通過相鄰兩個隧道管片上的總線端口串聯(lián)連接；所述集線模塊設(shè)置在所述總線上，所述總線從所述集線模塊內(nèi)部穿過；在所述集線模塊上連接有多個通信管線，在每個所述通信管線的末端設(shè)置有一支線端口；每個所述支線端口連接一傳感器；

還包括通信干網(wǎng)系統(tǒng)和上層通信系統(tǒng)；所述總線將傳感器采集的數(shù)據(jù)匯集到數(shù)據(jù)采集點，通過通信干網(wǎng)系統(tǒng)將采集的數(shù)據(jù)傳送給上層通信系統(tǒng)。

上述的一種基于智能化隧道管片的隧道運維健康監(jiān)測系統(tǒng)，其中，所述通信干網(wǎng)系統(tǒng)為光纖環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)；所述上層通信系統(tǒng)包括采集服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器，所述數(shù)據(jù)服務(wù)器包括數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)；所述總線將傳感器采集的數(shù)據(jù)通過光纖環(huán)網(wǎng)傳輸?shù)讲杉?wù)器中，所述采集服務(wù)器將數(shù)據(jù)傳送給數(shù)據(jù)服務(wù)器，所述數(shù)據(jù)服務(wù)器將數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中。

上述的一種基于智能化隧道管片的隧道運維健康監(jiān)測系統(tǒng)，其中，所述環(huán)境監(jiān)測類傳感器包括但不限于溫度計、濕度計、照度計、風速計。

上述的一種基于智能化隧道管片的隧道運維健康監(jiān)測系統(tǒng)，其中，結(jié)構(gòu)監(jiān)測類傳感器包括但不限于三向位移計、測縫計、斷面收斂儀、傾角計、加速度計、靜力水準儀。

上述的一種基于智能化隧道管片的隧道運維健康監(jiān)測系統(tǒng)，其中，所述總線包括通信總線和電流總線，所述總線設(shè)置在所述隧道管片的內(nèi)部或表面上。

上述的一種基于智能化隧道管片的隧道運維健康監(jiān)測系統(tǒng)，其中，所述通信管線通過所述集線模塊與所述總線連通。

上述的一種基于智能化隧道管片的隧道運維健康監(jiān)測系統(tǒng)，其中，在所述支線端口上設(shè)置有內(nèi)螺紋，在所述支線端口上通過所述內(nèi)螺紋安裝電纜防水接頭。

綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，有以下優(yōu)點：

(1)本發(fā)明隧道管片的兩端設(shè)置有總線端口，總線的兩端分別連接在總線端口上，通過總線端口將相鄰管片的總線進行串聯(lián)，從而使所有傳感器集群在同一總線構(gòu)架下，統(tǒng)一地進行供電與通信，從而大幅降低了盾構(gòu)隧道自動化監(jiān)測的復(fù)雜性；

(2)本發(fā)明將多種傳感器7與集線模塊2連接，并通過集線模塊2使多種傳感器7與總線1連通，通過多種傳感器7收集相關(guān)數(shù)據(jù)并通過總線1實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，可方便的監(jiān)控盾構(gòu)隧道管片的狀態(tài)和周圍的環(huán)境狀況，實現(xiàn)了隧道管片的智能化。

(3)本發(fā)明通過通信干網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳送到上層通信系統(tǒng)的采集服務(wù)器中，采集服務(wù)器定時將數(shù)據(jù)通過快速以太網(wǎng)存儲到數(shù)據(jù)服務(wù)器中的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，便于監(jiān)控系統(tǒng)的整體協(xié)調(diào)和管理。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種基于智能化隧道管片的隧道運維健康監(jiān)測系統(tǒng)的示意圖；

圖2是本發(fā)明一種基于智能化隧道管片的隧道運維健康監(jiān)測系統(tǒng)的通訊系統(tǒng)的示意圖；

圖3是本發(fā)明的傳感器與通訊系統(tǒng)的連接示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作進一步詳細介紹。

請參見圖1，一種基于智能化隧道管片的隧道運維健康監(jiān)測系統(tǒng)，包括多個隧道管片，所述多個隧道管片拼接成圓環(huán)形狀；在圓環(huán)的頂部、兩側(cè)、下部分別設(shè)置有頂部預(yù)埋槽8、兩側(cè)預(yù)埋槽9、逃生層預(yù)埋槽10；

在所述頂部預(yù)埋槽8中設(shè)置有通訊系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測類傳感器和結(jié)構(gòu)監(jiān)測類傳感器；

在所述兩側(cè)預(yù)埋槽9中設(shè)置有通訊系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)關(guān)、通訊干網(wǎng)接入點、電源接入點；

在所述逃生層預(yù)埋槽10中設(shè)置有通訊系統(tǒng)、滲漏線纜和結(jié)構(gòu)監(jiān)測類傳感器。

上述的環(huán)境監(jiān)測類傳感器包括但不限于溫度計、濕度計、照度計、風速計，結(jié)構(gòu)監(jiān)測類傳感器包括但不限于三向位移計、測縫計、斷面收斂儀、傾角計、加速度計、靜力水準儀。

還包括通信干網(wǎng)系統(tǒng)和上層通信系統(tǒng)；所述總線將傳感器采集的數(shù)據(jù)匯集到數(shù)據(jù)采集點，通過通信干網(wǎng)系統(tǒng)將采集的數(shù)據(jù)傳送給上層通信系統(tǒng)。

所述通信干網(wǎng)系統(tǒng)為光纖環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)；所述上層通信系統(tǒng)包括采集服務(wù)器、數(shù)據(jù)服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器，所述數(shù)據(jù)服務(wù)器包括數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)；所述總線將傳感器采集的數(shù)據(jù)通過光纖環(huán)網(wǎng)傳輸?shù)讲杉?wù)器中，所述采集服務(wù)器將數(shù)據(jù)傳送給數(shù)據(jù)服務(wù)器，所述數(shù)據(jù)服務(wù)器將數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，所述應(yīng)用服務(wù)器可從數(shù)據(jù)服務(wù)器中獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。

請參見圖1，在所述頂部預(yù)埋槽8中的相鄰兩個隧道管片的交接處設(shè)置測縫計，在頂部預(yù)埋槽8中的其他地方可分別設(shè)置一個或多個環(huán)境監(jiān)測類傳感器以及三向位移計、斷面收斂儀、傾角計、加速度計等結(jié)構(gòu)監(jiān)測類傳感器。

在所述兩側(cè)預(yù)埋槽9中設(shè)置有電源接入點、數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)關(guān)和通訊干網(wǎng)接入點，所述通信干網(wǎng)系統(tǒng)連接通訊干網(wǎng)接入點，所述通信干網(wǎng)系統(tǒng)與所述采集服務(wù)器雙向通信連接。

在管線通道所在隧道管片的逃生層預(yù)埋槽10中設(shè)置滲漏線纜，在逃生通道所在隧道管片的逃生層預(yù)埋槽10中設(shè)置靜力水準儀，在消防通道所在隧道管片的逃生層預(yù)埋槽10中設(shè)置傾角計、加速度計等結(jié)構(gòu)監(jiān)測類傳感器。

請參見圖2，所述通訊系統(tǒng)包括總線1、總線端口2和集線模塊3；在隧道管片的兩端各設(shè)置有一總線端口2，所述總線1的兩端分別連接在所述總線端口2上，相鄰兩個隧道管片間的總線1通過相鄰兩個隧道管片上的總線端口2串聯(lián)連接；所述集線模塊3設(shè)置在所述總線1上，所述總線1從所述集線模塊3內(nèi)部穿過；在所述集線模塊3上連接有多個通信管線4，所述通信管線4通過所述集線模塊3與所述總線1連通。

在每個所述通信管線4的末端設(shè)置有一支線端口5；每個所述支線端口5連接一傳感器。在所述支線端口5上設(shè)置有內(nèi)螺紋，在所述支線端口5上通過所述內(nèi)螺紋安裝電纜防水接頭。

所述總線1包括通信總線和電流總線，因此總線1中既可以傳輸數(shù)據(jù)信號也可以傳輸直流電壓。

通過上述方法，使所有傳感器集群在同一總線構(gòu)架下，統(tǒng)一地進行供電與通信，從而大幅降低了盾構(gòu)隧道自動化監(jiān)測的復(fù)雜性。

傳感器與所述通訊系統(tǒng)的連接方式如圖3所示，本發(fā)明將多種傳感器設(shè)置在隧道管片的預(yù)埋槽中，并將多種傳感器與集線模塊2連接，通過集線模塊2使多種傳感器7與總線1連通，本發(fā)明的多種傳感器收集相關(guān)數(shù)據(jù)并通過總線1實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，可方便的監(jiān)控盾構(gòu)隧道管片的狀態(tài)和周圍的環(huán)境狀況，實現(xiàn)了隧道管片的智能化。

本發(fā)明通過總線將傳感器采集的數(shù)據(jù)通過ZigBee/RS485等方式匯集到數(shù)據(jù)采集節(jié)點，通過通信干網(wǎng)系統(tǒng)將采集的數(shù)據(jù)傳送給上層通信系統(tǒng)。

通過通信干網(wǎng)系統(tǒng)將傳感器采集的信息和控制信號傳送給上層通信系統(tǒng)的服務(wù)器。綜合考慮隧道的運維監(jiān)控需求，本發(fā)明選擇布設(shè)光纖環(huán)網(wǎng)進行傳輸。沿隧道內(nèi)弱電橋架敷設(shè)光纖環(huán)網(wǎng)，可以滿足長傳輸距離的要求，同時不影響隧道的正常運營，便于安裝和維護。監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)環(huán)網(wǎng)光纖接入數(shù)據(jù)機房，與上層通信系統(tǒng)對接。

本發(fā)明的上層通信系統(tǒng)是基于Windows平臺和交換式快速以太網(wǎng)的通信系統(tǒng)，采用標準TCP/IP協(xié)議和以太網(wǎng)技術(shù)，實現(xiàn)上層通信系統(tǒng)內(nèi)部各系統(tǒng)工作站和服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)通信。

經(jīng)通信干網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳送到上層通信系統(tǒng)的采集服務(wù)器中，采集服務(wù)器定時將數(shù)據(jù)通過快速以太網(wǎng)存儲到數(shù)據(jù)服務(wù)器中的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，便于監(jiān)控系統(tǒng)的整體協(xié)調(diào)和管理。

通過上述方法，可在不影響管片結(jié)構(gòu)性能和防水性能的前提下，實現(xiàn)盾構(gòu)隧道管片的智能化，并可實時監(jiān)測隧道的狀態(tài)及周圍的環(huán)境狀況。

以上所述的實施例僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)思想及特點，其目的在于使本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，不能僅以本實施例來限定本發(fā)明的專利范圍，即凡依本發(fā)明所揭示的精神所作的同等變化或修飾，仍落在本發(fā)明的專利范圍內(nèi)。