專利名稱：隧道施工塌方遠(yuǎn)程三維數(shù)字安全預(yù)警系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于隧道以及地下工程施工領(lǐng)域，用于鐵路客運(yùn)專線等大斷面隧道施工過程的安全預(yù)警；具體涉及一種隧道施工塌方遠(yuǎn)程三維數(shù)字安全預(yù)警系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
鐵路、公路隧道以及地下工程施工安全控制始終是個難題。隧道施工中塌方時有發(fā)生，對施工人員的生命安全構(gòu)成了威脅。因此開發(fā)隧道施工過程安全監(jiān)控預(yù)警具有十分重要的工程意義。國內(nèi)外在隧道施工三維數(shù)字安全預(yù)警研究方面尚少，截至目前尚未見集隧道開挖 三維應(yīng)變數(shù)值模型、智能位移反分析模型以及三維可視化安全預(yù)警平臺于一體的隧道施工三維數(shù)字安全預(yù)警的文獻(xiàn)報道。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題在于提供一種隧道施工塌方遠(yuǎn)程三維數(shù)字安全預(yù)警系統(tǒng)；使用本實(shí)用新型提供的系統(tǒng)，能夠?qū)崟r連續(xù)監(jiān)測隧道初級支護(hù)圍巖收斂變形情況，并將圍巖收斂變形數(shù)據(jù)實(shí)時連續(xù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)測主機(jī)，根據(jù)逐級變形數(shù)據(jù)，完成對隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形穩(wěn)定性進(jìn)行分級預(yù)警。本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案如下一種隧道施工塌方遠(yuǎn)程三維數(shù)字安全預(yù)警系統(tǒng)，包括數(shù)個靜力水準(zhǔn)儀、數(shù)個多點(diǎn)位移計；其特征在于還包括依次連接的自動化數(shù)據(jù)采集儀、GPRS靜態(tài)數(shù)據(jù)采集儀、通信發(fā)射基站、商用衛(wèi)星、通信接收基站、互聯(lián)網(wǎng)及遠(yuǎn)程計算機(jī)；自動化數(shù)據(jù)采集儀輸入端有線連接靜力水準(zhǔn)儀與多點(diǎn)位移計；自動化數(shù)據(jù)采集儀輸出端無線連接GPRS靜態(tài)數(shù)據(jù)采集儀，GPRS靜態(tài)數(shù)據(jù)采集儀、通信發(fā)射基站、商用衛(wèi)星、通信接收基站與互聯(lián)網(wǎng)之間依次無線信號通訊連接，互聯(lián)網(wǎng)與遠(yuǎn)程計算機(jī)連接，遠(yuǎn)程計算機(jī)連接有F2003GSMDTU短信模塊，F(xiàn)2003GSMDTU短信模塊與數(shù)個手機(jī)無線信號通訊連接。施工時，依據(jù)隧道初級支護(hù)結(jié)構(gòu)以及圍巖級別，確定靜力水準(zhǔn)儀在拱頂?shù)牟荚O(shè)斷面間距以及多點(diǎn)位移計的布設(shè)。本實(shí)用新型提供了一種將基于靜力水準(zhǔn)儀以及多點(diǎn)位移計的隧道施工塌方遠(yuǎn)程三維數(shù)字安全預(yù)警與隧道施工過程相結(jié)合的技術(shù)。使施工管理相關(guān)人員根據(jù)預(yù)警信息及時采取預(yù)防措施，提高施工安全性。

圖I是隧道內(nèi)靜力水準(zhǔn)儀、多點(diǎn)位移計以及自動化數(shù)據(jù)采集儀、GPRS靜態(tài)數(shù)據(jù)采集儀布置縱斷面圖。圖2是隧道內(nèi)靜力水準(zhǔn)儀、多點(diǎn)位移計布置橫斷面圖。圖3是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)采集傳輸示意圖。[0011]圖中I一靜力水準(zhǔn)儀，2-自動化數(shù)據(jù)采集儀，3 — GPRS靜態(tài)數(shù)據(jù)采集儀，4一一襯區(qū)間，5—掌子面，6—鋼拱架，7—隧道圍巖臨空面，8—商用衛(wèi)星，9一通信發(fā)射基站，10—互聯(lián)網(wǎng)，11一遠(yuǎn)程計算機(jī)，12一F2003GSMDTU短彳目|旲塊，13一手機(jī)，14一通彳目接受基站，15一多點(diǎn)位移計。
具體實(shí)施方式
如圖I、圖2與圖3所示一種隧道施工塌方遠(yuǎn)程三維數(shù)字安全預(yù)警系統(tǒng)，包括數(shù)個靜力水準(zhǔn)儀I、多點(diǎn)位移計15，還包括依次連接的自動化數(shù)據(jù)采集儀2、GPRS靜態(tài)數(shù)據(jù)采集儀3、通信發(fā)射基站9、商用衛(wèi)星8、通信接收基站14、互聯(lián)網(wǎng)10及遠(yuǎn)程計算機(jī)11 ;數(shù)個靜力水準(zhǔn)儀I和多點(diǎn)位移計15連接在一根主連接線上，主連接線與自動化數(shù)據(jù)采集儀2輸入端相連接；自動化數(shù)據(jù)采集儀2輸出端無線連接GPRS靜態(tài)數(shù)據(jù)采集儀3，GPRS靜態(tài)數(shù)據(jù)采集儀3、通信發(fā)射基站14、商用衛(wèi)星8、通信接收基站14與互聯(lián)網(wǎng)10之間依次無線信號通訊連接，互聯(lián)網(wǎng)10與遠(yuǎn)程計算機(jī)11連接，遠(yuǎn)程計算機(jī)11連接有F2003GSMDTU短信模塊12， F2003GSMDTU短信模塊12與數(shù)個手機(jī)13無線信號通訊連接。隧道施工過程中，通常包括一襯區(qū)間4與掌子面5，隧道圍巖臨空面7的下面設(shè)置鋼拱架6。圖I示出靜力水準(zhǔn)儀I布設(shè)情況；在一襯區(qū)間4設(shè)置多個靜力水準(zhǔn)儀I、多點(diǎn)位移計15，一襯區(qū)間4還設(shè)置有自動化數(shù)據(jù)采集儀2和GPRS靜態(tài)數(shù)據(jù)采集儀3。圖2示出靜力水準(zhǔn)儀I與多點(diǎn)位移計15在隧道橫斷面的布設(shè)方式，靜力水準(zhǔn)儀I設(shè)置在隧道拱頂，多點(diǎn)位移計15設(shè)置在拱腰。遠(yuǎn)程計算機(jī)11建立有隧道開挖三維應(yīng)變數(shù)值模型、智能位移反分析模型以及三維可視可視化安全預(yù)警平臺。三維應(yīng)變數(shù)值模型的建立是基于FLAC3d軟件以及隧道圍巖應(yīng)變參數(shù)。智能位移反分析模型基于差異進(jìn)化算法。三維可視可視化安全預(yù)警平臺基于VTK(Visualization Toolkit)商業(yè)軟件系統(tǒng)。本實(shí)用新型的使用與工作過程大致如下隧道施工中，根據(jù)初級支護(hù)結(jié)構(gòu)選擇適當(dāng)?shù)臄嗝婧统跗谥ёo(hù)同步安裝靜力水準(zhǔn)儀I、多點(diǎn)位移計15，采集隧道初始收斂位移實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)，并將實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)通過自動化數(shù)據(jù)采集儀2發(fā)送至GPRS靜態(tài)數(shù)據(jù)采集儀2，再通過GPRS靜態(tài)數(shù)據(jù)采集儀3附近通信發(fā)射基站9發(fā)至商用衛(wèi)星8，之后傳輸?shù)狡渌ㄐ沤邮栈?4，并進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)10傳輸?shù)接脩粲嬎銠C(jī)11并調(diào)用道開挖三維應(yīng)變數(shù)值模型、智能位移反分析模型；由隧道開挖三維應(yīng)變數(shù)值模型、智能位移反分析模型將得到的實(shí)測變形數(shù)據(jù)，進(jìn)行正、反分析，通過三維可視化安全預(yù)警平臺進(jìn)行展現(xiàn)；并將實(shí)測位移值與正、反分析得到的圍巖收斂變形閾值進(jìn)行比較分析后，對隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形穩(wěn)定性進(jìn)行分級預(yù)警，預(yù)警信息通過和與計算機(jī)11連接的F2003GSMDTU短信模塊12，以手機(jī)短信方式發(fā)送至現(xiàn)場施工管理與地面管理相關(guān)人員的手機(jī)13，從而完成隧道施工塌方遠(yuǎn)程三維數(shù)字安全預(yù)警。
權(quán)利要求1.一種隧道施工塌方遠(yuǎn)程三維數(shù)字安全預(yù)警系統(tǒng)，包括數(shù)個靜力水準(zhǔn)儀、數(shù)個多點(diǎn)位移計；其特征在于還包括依次連接的自動化數(shù)據(jù)采集儀、GPRS靜態(tài)數(shù)據(jù)采集儀、通信發(fā)射基站、商用衛(wèi)星、通信接收基站、互聯(lián)網(wǎng)及遠(yuǎn)程計算機(jī)；自動化數(shù)據(jù)采集儀輸入端有線連接靜力水準(zhǔn)儀與多點(diǎn)位移計；自動化數(shù)據(jù)采集儀輸出端無線連接GPRS靜態(tài)數(shù)據(jù)采集儀，GPRS靜態(tài)數(shù)據(jù)采集儀、通信發(fā)射基站、商用衛(wèi)星、通信接收基站與互聯(lián)網(wǎng)之間依次無線信號通訊連接，互聯(lián)網(wǎng)與遠(yuǎn)程計算機(jī)連接，遠(yuǎn)程計算機(jī)連接有F2003GSMDTU短信模塊，F(xiàn)2003GSMDTU短信模塊與數(shù)個手機(jī)無線信號通訊連接。
2.如權(quán)利要求I所述的一種隧道施工塌方遠(yuǎn)程三維數(shù)字安全預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于數(shù)個靜力水準(zhǔn)儀和多點(diǎn)位移計連接在一根主連接線上，主連接線與自動化數(shù)據(jù)采集儀輸入端相連接。
3.如權(quán)利要求I或2所述的一種隧道施工塌方遠(yuǎn)程三維數(shù)字安全預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于靜力水準(zhǔn)儀設(shè)置在隧道拱頂，多點(diǎn)位移計設(shè)置在拱腰。
4.如權(quán)利要求3所述的一種隧道施工塌方遠(yuǎn)程三維數(shù)字安全預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于自動化數(shù)據(jù)采集儀和GPRS靜態(tài)數(shù)據(jù)采集儀設(shè)置在隧道一襯區(qū)間。
專利摘要隧道施工塌方遠(yuǎn)程三維數(shù)字安全預(yù)警系統(tǒng)，包括數(shù)個靜力水準(zhǔn)儀、數(shù)個多點(diǎn)位移計；還包括依次連接的自動化數(shù)據(jù)采集儀、GPRS靜態(tài)數(shù)據(jù)采集儀、通信發(fā)射基站、商用衛(wèi)星、通信接收基站、互聯(lián)網(wǎng)及遠(yuǎn)程計算機(jī)；自動化數(shù)據(jù)采集儀輸入端有線連接靜力水準(zhǔn)儀與多點(diǎn)位移計；自動化數(shù)據(jù)采集儀輸出端無線連接GPRS靜態(tài)數(shù)據(jù)采集儀，GPRS靜態(tài)數(shù)據(jù)采集儀、通信發(fā)射基站、商用衛(wèi)星、通信接收基站與互聯(lián)網(wǎng)之間依次無線信號通訊連接，互聯(lián)網(wǎng)與遠(yuǎn)程計算機(jī)連接，遠(yuǎn)程計算機(jī)連接有F2003GSMDTU短信模塊，F(xiàn)2003GSMDTU短信模塊與數(shù)個手機(jī)無線信號通訊連接。它對隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形穩(wěn)定性進(jìn)行分級預(yù)警，預(yù)警信息發(fā)送至現(xiàn)場施工管理相關(guān)人員的手機(jī)，完成隧道施工塌方安全預(yù)警。
文檔編號E21F17/18GK202611768SQ201220293658
公開日2012年12月19日 申請日期2012年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月21日
發(fā)明者唐述林 申請人:中鐵二十一局集團(tuán)有限公司