隧道工程智能监测报警系统

摘要

本发明属于监测报警技术领域，具体的说是隧道工程智能监测报警系统；包括报警模块、指挥中心、信息处理模块、施工安全管理模块、环境检测模块、项目管理模块和反馈模块；环境检测模块包括地质检测单元、生态检测单元和特殊检测单元；施工安全管理模块包括锚杆检测单元和施工管理单元；锚杆检测单元包括压力检测组件、位移检测组件、湿度检测组件和震动检测组件；本发明通过报警模块、指挥中心、信息处理模块、施工安全管理模块、环境检测模块、项目管理模块和反馈模块间的相互配合，对被开挖的隧道进行精准且安全的管理，保证施工人员的生命安全。

权利要求

1.隧道工程智能监测报警系统，其特征在于：包括报警模块、指挥中心、信息处理模块、施工安全管理模块、环境检测模块、项目管理模块和反馈模块；所述环境检测模块用于对准备开挖的山体进行生态、地质和特殊方面上的检测，并通过反馈模块将检测的数据反馈到指挥中心，通过环境检测模块对山体进行精准的检测，避免由于隧道的开挖对原有山体产生不利影响；所述项目管理模块用于管理隧道开挖所需要的施工人员、机械和锚杆，保证隧道开挖的顺利进行；所述施工安全管理模块用于对隧道的开挖过程进行安全管理，既保证隧道开挖中所使用锚杆和机械的安全，又保证施工人员的安全性，并通过反馈模块将隧道开挖过程中出现的问题反馈给信息处理模块；所述信息处理模块用于将施工安全模块所反馈的模拟信号转换为数字信号，且对转换后的数字信号进行分析处理，并通过反馈模块将分析处理后的数字信号，且分别反馈给报警模块和指挥中心；所述报警模块用于向施工人员发送危险信号；所述指挥中心用于总体调动和向施工人员发布应对措施；

所述环境检测模块包括地质检测单元、生态检测单元和特殊检测单元；所述地质检测单元用于对山体的地质进行检测，并判断被检测山体周围是否存在适合开挖的隧道，且根据实际情况，对于不同的土质，使用不同数量的锚杆；所述生态检测单元用于对被开挖山体的周围进行生态检测，并判断开挖隧道是否对原有山体的生物和植物造成伤害；所述特殊检测单元用于对山体内的特殊存在进行检测，特殊存在包括矿产、古墓，并及时调整隧道开挖的方向。

2.根据权利要求1所述的隧道工程智能监测报警系统，其特征在于：所述施工安全管理模块包括锚杆检测单元和施工管理单元；所述锚杆检测单元用于对隧道开挖中所使用的锚杆进行压力、位移、湿度和震动的检测，并通过反馈模块将检测的信号反馈给信号处理模块，利用信号处理模块将该信号转换为数字信号且进行分析，及时对损坏的锚杆进行更换或加固，降低隧道开挖中塌方事件的发生；所述施工管理单元用于为施工人员提供照明、逃生指示和规范施工人员的操作。

3.根据权利要求2所述的隧道工程智能监测报警系统，其特征在于：所述锚杆检测单元包括压力检测组件、位移检测组件、湿度检测组件和震动检测组件；所述压力检测组件用于在锚杆对隧道岩体进行支撑时，对锚杆所受的压力进行检测，并通过反馈模块将检测的信号反馈给信息处理模块，利用信号处理模块将该信号转换为数字信号，并对该数字信号进行分析，及时对锚杆进行加固或增加锚杆数；所述位移检测组件用于在锚杆对隧道岩体进行支撑时，检测锚杆的移动量，并通过反馈模块将检测的信号反馈给信息处理模块，利用信息处理模块将该信号转换为数字信号，并对该数字信号进行分析，及时增加锚杆数；所述湿度检测组件用于检测锚杆的湿度，并通过反馈模块将该湿度信息反馈给信息处理模块，利用信息处理模块将该湿度信息转换为数字信号，并对数字信号进行分析，判断是否由于山体的渗水导致锚杆湿度的增加，并查看锚杆湿度增加是个别情况还是某一区域内的普遍情况；所述震动检测组件用于检测锚杆的震动幅度，并通过反馈模块将检测的信号反馈给信息处理模块，利用信号处理模块将该信号转换为数字信号，并对该数字信号进行分析，根据锚杆的震动幅度，判断锚杆震动区域是否会发生危险。

4.根据权利要求2所述的隧道工程智能监测报警系统，其特征在于：所述施工管理单元包括施工照明组件、施工管理组件和逃生指示组件；所述施工照明组件用于为施工人员提供照明条件；所述施工管理组件用于规范施工人员的施工操作；所述逃生指示组件安装在每个锚杆上，逃生指示组件为红色警示灯，在锚杆发生异常时，红色警示灯亮起，提醒施工人员此处为危险区域，禁止通行。

5.根据权利要求1所述的隧道工程智能监测报警系统，其特征在于：所述反馈模块采用

433MHz的无线自组网。

说明书

隧道工程智能监测报警系统

技术领域

[0001] 本发明属于监测报警技术领域，具体的说是隧道工程智能监测报警系统。

背景技术

[0002] 在隧道施工中，为加固高应力隧道软弱围岩安全及稳定性施工，需要对隧道工程的施工过程的安全性及稳定性监控，快速、准确地记录和掌握隧道结构情况，对各种影响施工安全性的危险因素及时报警，以确保隧道能在施工和运营期间正常和稳定。

[0003] 现有技术中也出现了一项专利关于隧道工程智能监测报警系统的技术方案，如申请号为2012202036095的一项中国专利公开了隧道工程智能监测报警系统，包括传感器模块，用于采集隧道表面多点的形变、位移、渗压和温度参数并以模拟信号的形式传送给信号处理模块；信号处理模块，用于将所述传感器模块所采集到的模拟信号转换成数字信号，进行分析处理后，将指令一方面发送给报警模块，另一方面通过数据传输系统发送给数据中心；报警模块，用于向施工人员发送危险信号；数据中心，用于向施工人员发布应对措施；传感器模块与信号处理模块相连接，信号处理模块分别与数据中心和报警模块相连接。

[0004] 该技术方案能够掌握隧道的结构，但是该方案存在不足，一方面，准备在山体上开挖隧道时，未能对原有山体进行环境检测，使得开挖的隧道对原有山体的环境产生影响；另一方面，既未能对隧道开挖的材料、施工人员和机械等作出合理的分配，又不能对支撑岩体的锚杆进行及时的更换或加固；同时，某一区域存在危险时，数据中心未向施工人员发布逃生指令，施工人员就不能及时且准确逃离危险区域，降低隧道开挖的安全性；使得该技术方案受到限制。

发明内容

[0005] 为了弥补现有技术的不足，解决背景技术中所描述的问题；本发明所述的隧道工程智能监测报警系统。

[0006] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的隧道工程智能监测报警系统，包括报警模块、指挥中心、信息处理模块、施工安全管理模块、环境检测模块、项目管理模块和反馈模块；所述环境检测模块用于对准备开挖的山体进行生态、地质和特殊方面上的检测，并通过反馈模块将检测的数据反馈到指挥中心，通过环境检测模块对山体进行精准的检测，避免由于隧道的开挖对原有山体产生不利影响；所述项目管理模块用于管理隧道开挖所需要的施工人员、机械和锚杆，保证隧道开挖的顺利进行；所述施工安全管理模块用于对隧道的开挖过程进行安全管理，既保证隧道开挖中所使用锚杆和机械的安全，又保证施工人员的安全性，并通过反馈模块将隧道开挖过程中出现的问题反馈给信息处理模块；所述信息处理模块用于将施工安全模块所反馈的模拟信号转换为数字信号，且对转换后的数字信号进行分析处理，并通过反馈模块将分析处理后的数字信号，且分别反馈给报警模块和指挥中心；所述报警模块用于向施工人员发送危险信号；所述指挥中心用于总体调动和向施工人员发布应对措施；通过报警模块、指挥中心、信息处理模块、施工安全管理模块、环境检测模块、项目管理模块和反馈模块间的相互配合，对被开挖的隧道进行精准且安全的管理，保证施工人员的生命安全；通过环境检测模块对山体进行生态、地质和特殊方面上的检测，并将检测的信息反馈给指挥中心，指挥中心对该信息进行分析处理后，选择最合理的隧道开挖点，通过先对隧道开挖点进行前期检测，规避了对隧道开挖造成影响的因素，保证了隧道开挖的合理性；通过项目管理模块在隧道开挖位置确定后，通过指挥中心，合理调配隧道开挖所需要的施工人员、机械和锚杆，保证隧道开挖的连续性；通过施工安全管理模块对隧道开挖的施工人员、机械和锚杆进行安全管理，减少隧道开挖时意外的发生，且利用反馈模块将隧道施工中的信号反馈给信息处理模块，通过信息处理模块将该信号转换为数字信号，且对该数字信息进行分析，在数字信息分析完后，再利用反馈模块将分析后的数字信号分别反馈给报警模块和指挥中心；通过报警模块提醒施工人员隧道开挖时存在的危险，且通过指挥中心向施工人员发布应对危险时所采用的应对措施，帮助施工人员及时逃离隧道中的危险处，降低隧道开挖时对施工人员的伤害，提高隧道开挖的安全性。

[0007] 优选的，所述环境检测模块包括地质检测单元、生态检测单元和特殊检测单元；所述地质检测单元用于对山体的地质进行检测，并判断被检测山体周围是否存在适合开挖的隧道，且根据实际情况，对于不同的土质，使用不同数量的锚杆；所述生态检测单元用于对被开挖山体的周围进行生态检测，并判断开挖隧道是否对原有山体的生物和植物造成伤害；所述特殊检测单元用于对山体内的特殊存在进行检测，特殊存在包括矿产、古墓，并及时调整隧道开挖的方向；通过地质检测单元、生态检测单元、特殊检测单元和反馈模块间的相互配合，合理检测处适合开挖隧道的山体，并降低对山体上原有物质的伤害，提高开挖隧道的合理性。

[0008] 优选的，所述施工安全管理模块包括锚杆检测单元和施工管理单元；所述锚杆检测单元用于对隧道开挖中所使用的锚杆进行压力、位移、湿度和震动的检测，并通过反馈模块将检测的信号反馈给信号处理模块，利用信号处理模块将该信号转换为数字信号且进行分析，及时对损坏的锚杆进行更换或加固，降低隧道开挖中塌方事件的发生；所述施工管理单元用于为施工人员提供照明、逃生指示和规范施工人员的操作；通过锚杆检测单元和施工管理单元间的相互配合，避免由于隧道开挖时的塌方造成施工人员的损伤，提高隧道开挖的安全性。

[0009] 优选的，所述锚杆检测单元包括压力检测组件、位移检测组件、湿度检测组件和震动检测组件；所述压力检测组件用于在锚杆对隧道岩体进行支撑时，对锚杆所受的压力进行检测，并通过反馈模块将检测的信号反馈给信息处理模块，利用信号处理模块将该信号转换为数字信号，并对该数字信号进行分析，及时对锚杆进行加固或增加锚杆数；所述位移检测组件用于在锚杆对隧道岩体进行支撑时，检测锚杆的移动量，并通过反馈模块将检测的信号反馈给信息处理模块，利用信息处理模块将该信号转换为数字信号，并对该数字信号进行分析，及时增加锚杆数；所述湿度检测组件用于检测锚杆的湿度，并通过反馈模块将该湿度信息反馈给信息处理模块，利用信息处理模块将该湿度信息转换为数字信号，并对数字信号进行分析，判断是否由于山体的渗水导致锚杆湿度的增加，并查看锚杆湿度增加是个别情况还是某一区域内的普遍情况；所述震动检测组件用于检测锚杆的震动幅度，并通过反馈模块将检测的信号反馈给信息处理模块，利用信号处理模块将该信号转换为数字信号，并对该数字信号进行分析，根据锚杆的震动幅度，判断锚杆震动区域是否会发生危险；通过压力检测组件、位移检测组件、湿度检测组件和震动检测组件间的相互配合，实时检测锚杆的情况，且根据锚杆所展现出的情况，合理的规避危险区域，提高隧道开挖的安全性；通过湿度检测单元和压力检测单元间的相互配合，实时检测锚杆所受的压力，并分析是否由于山体的渗水导致锚杆重量的增加，从而使得锚杆所受的压力变大，并及时增加该区域的锚杆数，避免由于压力增大的锚杆不堪重负发生断裂，从而导致隧道的塌方；通过位移检测组件和震动检测组件间的相互配合，既检测每个锚杆间的相对位置，并判断其锚杆是否发生形变，又根据锚杆的震动幅度，判断该区域是否危险，使得及时对该锚杆进行处理，避免危险的发生，提高隧道开挖的安全性。

[0010] 优选的，所述施工管理单元包括施工照明组件、施工管理组件和逃生指示组件；所述施工照明组件用于为施工人员提供照明条件；所述施工管理组件用于规范施工人员的施工操作；所述逃生指示组件安装在每个锚杆上，逃生指示组件为红色警示灯，在锚杆发生异常时，红色警示灯亮起，提醒施工人员此处为危险区域，禁止通行；通过施工照明组件、施工管理组件和逃生指示组件间的相互配合，使得施工人员进行合理的开挖，且能在隧道发生危险时，帮助施工人员及时的逃离，提高了其安全性。

[0011] 优选的，所述反馈模块采用433MHz的无线自组网；通过433MHz的无线自组网避免开挖到隧道腹部时，隧道开挖中检测的信号反馈不出去，既影响隧道开挖的效率，又影响隧道开挖的安全。

[0012] 本发明的有益效果如下：

[0013] 1.本发明所述的隧道工程智能监测报警系统，通过报警模块、指挥中心、信息处理模块、施工安全管理模块、环境检测模块、项目管理模块和反馈模块间的相互配合，对被开挖的隧道进行精准且安全的管理，保证施工人员的生命安全。

[0014] 2.本发明所述的隧道工程智能监测报警系统，通过压力检测组件、位移检测组件、湿度检测组件和震动检测组件间的相互配合，实时检测锚杆的情况，且根据锚杆所展现出的情况，合理的规避危险区域，提高隧道开挖的安全性。

附图说明

[0015] 图1是本发明整体的结构框图；

[0016] 图2是本发明中环境检测模块的结构框图；

[0017] 图3是本发明中施工安全管理模块的结构框图；

[0018] 图4是本发明中锚杆检测单元的结构框图；

具体实施方式

[0019] 为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

[0020] 如图1至图4所示，本发明所述的隧道工程智能监测报警系统，包括报警模块、指挥中心、信息处理模块、施工安全管理模块、环境检测模块、项目管理模块和反馈模块；所述环境检测模块用于对准备开挖的山体进行生态、地质和特殊方面上的检测，并通过反馈模块将检测的数据反馈到指挥中心，通过环境检测模块对山体进行精准的检测，避免由于隧道的开挖对原有山体产生不利影响；所述项目管理模块用于管理隧道开挖所需要的施工人员、机械和锚杆，保证隧道开挖的顺利进行；所述施工安全管理模块用于对隧道的开挖过程进行安全管理，既保证隧道开挖中所使用锚杆和机械的安全，又保证施工人员的安全性，并通过反馈模块将隧道开挖过程中出现的问题反馈给信息处理模块；所述信息处理模块用于将施工安全模块所反馈的模拟信号转换为数字信号，且对转换后的数字信号进行分析处理，并通过反馈模块将分析处理后的数字信号，且分别反馈给报警模块和指挥中心；所述报警模块用于向施工人员发送危险信号；所述指挥中心用于总体调动和向施工人员发布应对措施；通过报警模块、指挥中心、信息处理模块、施工安全管理模块、环境检测模块、项目管理模块和反馈模块间的相互配合，对被开挖的隧道进行精准且安全的管理，保证施工人员的生命安全；通过环境检测模块对山体进行生态、地质和特殊方面上的检测，并将检测的信息反馈给指挥中心，指挥中心对该信息进行分析处理后，选择最合理的隧道开挖点，通过先对隧道开挖点进行前期检测，规避了对隧道开挖造成影响的因素，保证了隧道开挖的合理性；通过项目管理模块在隧道开挖位置确定后，通过指挥中心，合理调配隧道开挖所需要的施工人员、机械和锚杆，保证隧道开挖的连续性；通过施工安全管理模块对隧道开挖的施工人员、机械和锚杆进行安全管理，减少隧道开挖时意外的发生，且利用反馈模块将隧道施工中的信号反馈给信息处理模块，通过信息处理模块将该信号转换为数字信号，且对该数字信息进行分析，在数字信息分析完后，再利用反馈模块将分析后的数字信号分别反馈给报警模块和指挥中心；通过报警模块提醒施工人员隧道开挖时存在的危险，且通过指挥中心向施工人员发布应对危险时所采用的应对措施，帮助施工人员及时逃离隧道中的危险处，降低隧道开挖时对施工人员的伤害，提高隧道开挖的安全性。

[0021] 作为本发明的一种实施方式，所述环境检测模块包括地质检测单元、生态检测单元和特殊检测单元；所述地质检测单元用于对山体的地质进行检测，并判断被检测山体周围是否存在适合开挖的隧道，且根据实际情况，对于不同的土质，使用不同数量的锚杆；所述生态检测单元用于对被开挖山体的周围进行生态检测，并判断开挖隧道是否对原有山体的生物和植物造成伤害；所述特殊检测单元用于对山体内的特殊存在进行检测，特殊存在包括矿产、古墓，并及时调整隧道开挖的方向；通过地质检测单元、生态检测单元、特殊检测单元和反馈模块间的相互配合，合理检测处适合开挖隧道的山体，并降低对山体上原有物质的伤害，提高开挖隧道的合理性。

[0022] 作为本发明的一种实施方式，所述施工安全管理模块包括锚杆检测单元和施工管理单元；所述锚杆检测单元用于对隧道开挖中所使用的锚杆进行压力、位移、湿度和震动的检测，并通过反馈模块将检测的信号反馈给信号处理模块，利用信号处理模块将该信号转换为数字信号且进行分析，及时对损坏的锚杆进行更换或加固，降低隧道开挖中塌方事件的发生；所述施工管理单元用于为施工人员提供照明、逃生指示和规范施工人员的操作；通过锚杆检测单元和施工管理单元间的相互配合，避免由于隧道开挖时的塌方造成施工人员的损伤，提高隧道开挖的安全性。

[0023] 作为本发明的一种实施方式，所述锚杆检测单元包括压力检测组件、位移检测组件、湿度检测组件和震动检测组件；所述压力检测组件用于在锚杆对隧道岩体进行支撑时，对锚杆所受的压力进行检测，并通过反馈模块将检测的信号反馈给信息处理模块，利用信号处理模块将该信号转换为数字信号，并对该数字信号进行分析，及时对锚杆进行加固或增加锚杆数；所述位移检测组件用于在锚杆对隧道岩体进行支撑时，检测锚杆的移动量，并通过反馈模块将检测的信号反馈给信息处理模块，利用信息处理模块将该信号转换为数字信号，并对该数字信号进行分析，及时增加锚杆数；所述湿度检测组件用于检测锚杆的湿度，并通过反馈模块将湿度该信息反馈给信息处理模块，利用信息处理模块将该湿度信息转换为数字信号，并对数字信号进行分析，判断是否由于山体的渗水导致锚杆湿度的增加，并查看锚杆湿度增加是个别情况还是某一区域内的普遍情况；所述震动检测组件用于检测锚杆的震动幅度，并通过反馈模块将检测的信号反馈给信息处理模块，利用信号处理模块将该信号转换为数字信号，并对该数字信号进行分析，根据锚杆的震动幅度，判断锚杆震动区域是否会发生危险；通过压力检测组件、位移检测组件、湿度检测组件和震动检测组件间的相互配合，实时检测锚杆的情况，且根据锚杆所展现出的情况，合理的规避危险区域，提高隧道开挖的安全性；通过湿度检测单元和压力检测单元间的相互配合，实时检测锚杆所受的压力，并分析是否由于山体的渗水导致锚杆重量的增加，从而使得锚杆所受的压力变大，并及时增加该区域的锚杆数，避免由于压力增大的锚杆不堪重负发生断裂，从而导致隧道的塌方；通过位移检测组件和震动检测组件间的相互配合，既检测每个锚杆间的相对位置，并判断其锚杆是否发生形变，又根据锚杆的震动幅度，判断该区域是否危险，使得及时对该锚杆进行处理，避免危险的发生，提高隧道开挖的安全性。

[0024] 作为本发明的一种实施方式，所述施工管理单元包括施工照明组件、施工管理组件和逃生指示组件；所述施工照明组件用于为施工人员提供照明条件；所述施工管理组件用于规范施工人员的施工操作；所述逃生指示组件安装在每个锚杆上，逃生指示组件为红色警示灯，在锚杆发生异常时，红色警示灯亮起，提醒施工人员此处为危险区域，禁止通行；通过施工照明组件、施工管理组件和逃生指示组件间的相互配合，使得施工人员进行合理的开挖，且能在隧道发生危险时，帮助施工人员及时的逃离，提高了其安全性。

[0025] 作为本发明的一种实施方式，所述反馈模块采用433MHz的无线自组网；通过433MHz的无线自组网避免开挖到隧道腹部时，隧道开挖中检测的信号反馈不出去，既影响隧道开挖的效率，又影响隧道开挖的安全。

[0026] 以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围。