本發(fā)明屬于隧道施工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種隧道放炮施工對(duì)山體巖堆運(yùn)動(dòng)的監(jiān)測(cè)裝置。

背景技術(shù)：

地球表面存在著大量的山脈，特別是我國西部，主要是以山區(qū)為主。由于風(fēng)蝕、雨水、地震等作用，使山體崩塌形成大量的巖堆地質(zhì)段。而鐵路、公路工程，由于速度、線型的要求，不可避免地要以隧道的形式穿越這些巖堆地質(zhì)段。古巖堆地質(zhì)自穩(wěn)能力極差、粘聚力差，存在不均勻沉降，屬于不穩(wěn)定巖體。在這種地質(zhì)條件下，隧道施工過程中，容易形成滑坡等巖堆運(yùn)動(dòng)。

目前對(duì)于巖堆隧道施工過程中的檢測(cè)主要還是采用傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控，但是這種監(jiān)測(cè)手段不能直接作為災(zāi)害預(yù)警的依據(jù)，且不能起到及時(shí)預(yù)警監(jiān)測(cè)的作用，其依賴于人工檢查和分析，因此容易出現(xiàn)漏判和誤判，遠(yuǎn)不能滿足安防監(jiān)控的需求。而如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)山體巖堆在隧道放炮施工過程中存在的問題，就很容易造成后期的維護(hù)成本大大增加，甚至不得不中斷施工，更有甚者可能還會(huì)對(duì)人身安全造成威脅。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種隧道放炮施工對(duì)山體巖堆運(yùn)動(dòng)的監(jiān)測(cè)裝置，以解決上述問題。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種隧道放炮施工對(duì)山體巖堆運(yùn)動(dòng)的監(jiān)測(cè)裝置，包括至少一用于將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳送到監(jiān)測(cè)服務(wù)器的數(shù)據(jù)傳輸裝置，每個(gè)所述數(shù)據(jù)傳輸裝置連接至少一用于監(jiān)測(cè)巖堆信號(hào)的傾角傳感器，所述傾角傳感器置于所述巖堆的監(jiān)測(cè)位置；用于分析所述巖堆監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)服務(wù)器，所述數(shù)據(jù)傳輸裝置與監(jiān)測(cè)服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)連接；用于接收所述監(jiān)測(cè)服務(wù)器發(fā)出的危險(xiǎn)信號(hào)的報(bào)警單元；

該監(jiān)測(cè)裝置還包括視頻傳感器和多個(gè)定位單元；多個(gè)定位單元用于固定在山體巖堆的不同部位，在定位單元上設(shè)置有特征點(diǎn)；視頻傳感器用于對(duì)所有的定位單元按固定時(shí)間間隔拍照并將每組照片發(fā)送給監(jiān)測(cè)服務(wù)器；所述監(jiān)測(cè)服務(wù)器對(duì)最初始的照片處理獲得各個(gè)定位單元的特征點(diǎn)，然后得到各個(gè)定位單元的初始位置信息；所述監(jiān)測(cè)服務(wù)器對(duì)其后多組照片進(jìn)行處理獲得每組照片中各個(gè)定位單元的位置信息，然后將每組位置信息與初始位置信息進(jìn)行對(duì)比，得到各個(gè)定位單元在不同時(shí)間的位移；若得到的位移大于預(yù)設(shè)的位移閾值，則監(jiān)測(cè)服務(wù)器向所述報(bào)警單元發(fā)送危險(xiǎn)信號(hào)。

所述傳感器與數(shù)據(jù)傳輸裝置通過Zigbee網(wǎng)絡(luò)連接。

該監(jiān)測(cè)裝置還包括多個(gè)溫濕度傳感器；多個(gè)溫濕度傳感器設(shè)置在山體巖堆內(nèi)，并于所述監(jiān)測(cè)服務(wù)器無線連接；多個(gè)溫濕度傳感器用于實(shí)時(shí)檢測(cè)山體巖堆內(nèi)的濕度信息，并將得到的濕度信息發(fā)送給所述監(jiān)測(cè)服務(wù)器；所述監(jiān)測(cè)服務(wù)器將所述濕度信息與預(yù)設(shè)的濕度閾值進(jìn)行對(duì)比，若檢測(cè)的濕度信息大于濕度閾值，則向所述報(bào)警單元發(fā)送危險(xiǎn)信號(hào)。

所述監(jiān)測(cè)服務(wù)器還用于根據(jù)各個(gè)定位單元的初始位置信息模擬山體巖堆的初始模型；然后將每次得到的位置信息模擬出山體巖堆在不同時(shí)刻的模型；然后將不同時(shí)刻的模型與初始模型進(jìn)行對(duì)比，若不同時(shí)刻的模型與初始模型之間的形狀差別超過預(yù)設(shè)的閾值，則向所述報(bào)警單元發(fā)送危險(xiǎn)信號(hào)。

所述述傳感器具有太陽能供電模塊。

監(jiān)測(cè)位置設(shè)置為5個(gè)，其分別為設(shè)置于隧道兩側(cè)的各2個(gè)、設(shè)置于隧道頂部的2個(gè)及設(shè)置于隧道后部的1個(gè)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn)和積極效果：

1、本發(fā)明通過數(shù)據(jù)傳輸裝置連接的傳感器對(duì)巖堆的監(jiān)測(cè)位置進(jìn)行實(shí)時(shí)的狀態(tài)檢測(cè)，比如巖堆形變、振動(dòng)及滑坡等；

2、檢測(cè)的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)傳輸裝置傳送到監(jiān)測(cè)服務(wù)器處理分析，借此方便的獲取實(shí)時(shí)巖堆狀況；

3、并將危險(xiǎn)信息區(qū)分等級(jí)實(shí)施傳遞給施工人員，避免了危險(xiǎn)的發(fā)生。

4、較易出現(xiàn)漏判和誤判的傳統(tǒng)視頻監(jiān)控，本發(fā)明預(yù)警監(jiān)控預(yù)報(bào)更及時(shí)、更準(zhǔn)確。

5、本發(fā)明能及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工出現(xiàn)的問題，工程后期總維護(hù)成本較低，經(jīng)濟(jì)性好，安全久危害少。

附圖說明

圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖

圖1中，1、監(jiān)測(cè)服務(wù)器；2、數(shù)據(jù)傳輸線；3、傾角傳感器；4、視頻傳感器；5、報(bào)警單元；6、溫濕度傳感器；7、定位單元。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明各實(shí)施例的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述。

參見圖1，一種隧道放炮施工對(duì)山體巖堆運(yùn)動(dòng)的監(jiān)測(cè)裝置，包括監(jiān)測(cè)服務(wù)器1及至少一數(shù)據(jù)傳輸裝置2，監(jiān)測(cè)服務(wù)器1及數(shù)據(jù)傳輸裝置2通過網(wǎng)絡(luò)連接，其中：每個(gè)數(shù)據(jù)傳輸裝置2連接有至少一傾角傳感器3，實(shí)際應(yīng)用中，傾角傳感器3放置于置于欲施工隧道巖堆的監(jiān)測(cè)位置，該監(jiān)測(cè)位置位于隧道的頂部、兩側(cè)部和后部，共5個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，其中頂部兩個(gè)，兩側(cè)部分別設(shè)置兩個(gè)，后部設(shè)置一個(gè)，借此可以檢測(cè)山體的變化情況，并將采集到的數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)傳輸裝置2。具體的，傾角傳感器借此可以監(jiān)測(cè)山體檢測(cè)點(diǎn)的位移、傾角、溫度變化變化數(shù)據(jù)。

為了能夠?qū)崟r(shí)向施工人員傳遞危險(xiǎn)信號(hào)，監(jiān)測(cè)服務(wù)器通過無線方式與施工人員佩戴的報(bào)警單元5(可以是定制的手機(jī)，按危險(xiǎn)等級(jí)設(shè)置為不同的信號(hào))直接連接，將監(jiān)測(cè)服務(wù)器處理后的危險(xiǎn)信息轉(zhuǎn)化成警報(bào)信息，直接傳遞給施工人員，以使施工人員在危險(xiǎn)情況下能夠及時(shí)撤離。

本發(fā)明采用的位移傳感器及傾角傳感器可以實(shí)時(shí)獲取不同層次包括XYZ三軸全方位的巖堆傾斜角度和位移數(shù)據(jù)，當(dāng)巖堆發(fā)生震動(dòng)，任何方向的傾角的輕微變化均能靈敏感知，結(jié)合監(jiān)測(cè)服務(wù)器1的模型分析，可掌握巖堆的健康和運(yùn)動(dòng)狀況，并獲取巖堆滑坡危險(xiǎn)度的第一指標(biāo)。

本發(fā)明實(shí)施例中采用的三軸位移和傾角傳感器具有高精度，低溫漂，響應(yīng)速度快，長期穩(wěn)定性好，抗沖擊力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。采用了差分測(cè)量原理來補(bǔ)償共模誤差和噪聲影響，內(nèi)置溫度測(cè)量和補(bǔ)償，具有長期的穩(wěn)定性和高精度，在-40℃到125℃的溫度范圍內(nèi)具有良好的精度。

傾角傳感器3具有太陽能供電模塊，可以轉(zhuǎn)化太陽能為電能給傾角傳感器3供電使用，借此延長電池的使用壽命，降低維護(hù)成本。當(dāng)傾角傳感器3將采集的巖堆數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)傳輸裝置2，數(shù)據(jù)傳輸裝置2通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到監(jiān)測(cè)服務(wù)器1進(jìn)行處理分析。監(jiān)測(cè)服務(wù)器1優(yōu)選為計(jì)算機(jī)，其具有GIS地理信息平臺(tái)、監(jiān)控預(yù)警、統(tǒng)計(jì)曲線、輔助決策系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫及數(shù)據(jù)發(fā)布系統(tǒng)、危險(xiǎn)程度等級(jí)系統(tǒng)等功能。監(jiān)測(cè)服務(wù)器1可通過GIS平臺(tái)在地圖上直觀顯示數(shù)據(jù)傳輸裝置2及周邊傾角傳感器3的情況，并顯示其坐標(biāo)；通過監(jiān)控預(yù)警可以實(shí)時(shí)顯示出各站點(diǎn)傳感數(shù)據(jù)，突發(fā)信號(hào)的提醒；通過統(tǒng)計(jì)曲線繪出位移傾角實(shí)時(shí)曲線變化曲線；通過輔助決策系統(tǒng)可結(jié)合歷史數(shù)據(jù)、經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫、預(yù)測(cè)模型，通過數(shù)據(jù)挖掘，分析滑坡形成臨界條件，提前預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)危險(xiǎn)的情況，以人機(jī)交互、數(shù)據(jù)修正、綜合數(shù)據(jù)展示等方式輔助監(jiān)控中心值班人員處理，警情響應(yīng)及決策功能。監(jiān)測(cè)服務(wù)器1的數(shù)據(jù)庫采用大型關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系Oracle/Sqlserver，借此對(duì)各節(jié)點(diǎn)傳感器上傳數(shù)據(jù)進(jìn)行保存、檢索；通過數(shù)據(jù)發(fā)布系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)生預(yù)警時(shí)，根據(jù)為危險(xiǎn)程度等級(jí)系統(tǒng)的劃分，給人員發(fā)送告警信息，通知施工人員緊急疏散。

本發(fā)明的另一實(shí)施例中，該監(jiān)測(cè)裝置還具有視頻傳感器4，該視頻傳感器4連接于數(shù)據(jù)傳輸裝置2。具體應(yīng)用中，傾角傳感器3的布設(shè)區(qū)域內(nèi)各節(jié)點(diǎn)無線自組網(wǎng)，通過一個(gè)或若干個(gè)2G/3G網(wǎng)關(guān)與Internet互聯(lián)，各節(jié)點(diǎn)定時(shí)將自身探測(cè)到的各類傳感信號(hào)值傳回監(jiān)測(cè)服務(wù)器1。通過位移和傾角傳感器探測(cè)巖堆移位、裂縫、滑坡、崩塌等異常突變。當(dāng)傾角傳感器3探測(cè)到突變信號(hào)時(shí)立刻上傳，突變信號(hào)可以是位移量大于預(yù)警報(bào)警閥值、傾角產(chǎn)生突變等，信號(hào)經(jīng)過監(jiān)控服務(wù)器1分析處理后，提醒監(jiān)控中心人員查看，同時(shí)控制拍照裝置40啟動(dòng)現(xiàn)場自動(dòng)拍照功能，將現(xiàn)場圖像自動(dòng)傳送到監(jiān)控服務(wù)器1進(jìn)行警情復(fù)核，以便啟動(dòng)警情響應(yīng)。

本發(fā)明的實(shí)施例中，傾角傳感器3采用Zigbee網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)傳輸裝置2連接，且數(shù)據(jù)傳輸裝置20作為網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)接收或發(fā)送數(shù)據(jù)，其通過移動(dòng)基站與監(jiān)測(cè)服務(wù)器1實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信。Zigbee網(wǎng)絡(luò)具有低功耗、低數(shù)據(jù)量、低成本的優(yōu)點(diǎn)，并具有較高的抗干擾性能，以及高保密性、高集成度和高的可靠性，各節(jié)點(diǎn)模塊之間具有自動(dòng)動(dòng)態(tài)組網(wǎng)的功能，信息在整個(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò)中通過自動(dòng)路由的方式進(jìn)行傳輸，從而保證了信息傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

綜上所述，本發(fā)明通過數(shù)據(jù)傳輸裝置連接的傳感器對(duì)巖堆的監(jiān)測(cè)位置進(jìn)行實(shí)時(shí)的狀態(tài)檢測(cè)，比如巖堆形變、地層振動(dòng)等，檢測(cè)的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)傳輸裝置傳送到監(jiān)測(cè)服務(wù)器處理分析，借此方便的獲取實(shí)時(shí)巖堆狀況。

該監(jiān)測(cè)裝置還包括視頻傳感器4和多個(gè)定位單元7；多個(gè)定位單元7用于固定在山體巖堆的不同部位，在定位單元上設(shè)置有特征點(diǎn)；視頻傳感器4用于對(duì)所有的定位單元7按固定時(shí)間間隔拍照并將每組照片發(fā)送給監(jiān)測(cè)服務(wù)器1；所述監(jiān)測(cè)服務(wù)器對(duì)最初始的照片處理獲得各個(gè)定位單元的特征點(diǎn)，然后得到各個(gè)定位單元的初始位置信息；所述監(jiān)測(cè)服務(wù)器對(duì)其后多組照片進(jìn)行處理獲得每組照片中各個(gè)定位單元的位置信息，然后將每組位置信息與初始位置信息進(jìn)行對(duì)比，得到各個(gè)定位單元在不同時(shí)間的位移；若得到的位移大于預(yù)設(shè)的位移閾值，則監(jiān)測(cè)服務(wù)器向所述報(bào)警單元發(fā)送危險(xiǎn)信號(hào)。

具體地，將定位單元安插在山體巖堆的不同部位，然后對(duì)各個(gè)定位單元拍照后，獲取定位單元上的特征點(diǎn)。將多張圖片整體處理分析即可得到每組圖片中各個(gè)定位單元的位置信息。該方法能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)到山體巖堆的某個(gè)部位是否發(fā)生位移，是否達(dá)到了預(yù)警的程度，安全可靠。

由于山體巖堆內(nèi)的水分對(duì)山體滑坡的影響非常大，若山體內(nèi)水分過多，隧道放炮施工時(shí)對(duì)將山體震散，從而發(fā)生滑坡危險(xiǎn)。優(yōu)選地，還包括多個(gè)溫濕度傳感器6；多個(gè)溫濕度傳感器6設(shè)置在山體巖堆內(nèi)，并于所述監(jiān)測(cè)服務(wù)器1無線連接；多個(gè)溫濕度傳感器用于實(shí)時(shí)檢測(cè)山體巖堆內(nèi)的濕度信息，并將得到的濕度信息發(fā)送給所述監(jiān)測(cè)服務(wù)器；所述監(jiān)測(cè)服務(wù)器將所述濕度信息與預(yù)設(shè)的濕度閾值進(jìn)行對(duì)比，若檢測(cè)的濕度信息大于濕度閾值，則向所述報(bào)警單元發(fā)送危險(xiǎn)信號(hào)。

由于山體除了部分位置發(fā)生位移能夠預(yù)警外，為了對(duì)山體整體發(fā)生位移進(jìn)行預(yù)警，優(yōu)選地，所述監(jiān)測(cè)服務(wù)器還用于根據(jù)各個(gè)定位單元的初始位置信息模擬山體巖堆的初始模型；然后將每次得到的位置信息模擬出山體巖堆在不同時(shí)刻的模型；然后將不同時(shí)刻的模型與初始模型進(jìn)行對(duì)比，若不同時(shí)刻的模型與初始模型之間的形狀差別超過預(yù)設(shè)的閾值，則向所述報(bào)警單元發(fā)送危險(xiǎn)信號(hào)。即監(jiān)測(cè)服務(wù)器獲得初始模型的GPS位置信息、大小信息、角度信息等等，然后將每組模型對(duì)初始模型對(duì)比，若山體整體發(fā)生位移，則對(duì)比時(shí)就能夠得到得到位移的大小、角度等。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。