專利名稱：高原凍土隧道凍融圈監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及應(yīng)用于巖土工程項(xiàng)目的溫度、應(yīng)力自動(dòng)控制系統(tǒng)，特別是隧道地溫及應(yīng)力遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，用于高海拔、地溫地區(qū)隧道地溫及應(yīng)力監(jiān)測(cè)的一種遠(yuǎn)程、自動(dòng)、精度高的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)《中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》實(shí)施以及西部交通和東部跨海通道建設(shè)發(fā)展需求， 對(duì)復(fù)雜地質(zhì)條件下各類隧道的修建技術(shù)提出了更高要求，隧道施工安全監(jiān)測(cè)的重要性日益突出、技術(shù)市場(chǎng)愈來(lái)愈大。目前國(guó)內(nèi)隧道監(jiān)測(cè)設(shè)備主要由單位自制和國(guó)外引進(jìn)，單個(gè)產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)規(guī)模有限。但形成系列和系統(tǒng)化尤其是技術(shù)領(lǐng)先產(chǎn)品，將帶來(lái)大量市場(chǎng)份額贏得可觀的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。青藏鐵路及西部高海拔隧道地溫、應(yīng)力監(jiān)測(cè)是一項(xiàng)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)任務(wù)，測(cè)試系統(tǒng)需滿足在高海拔、低溫、低壓環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間正常工作能力。本隧道凍融圈監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已成功應(yīng)用于兩座海拔4600m以上隧道——昆侖山和風(fēng)火山隧道凍融圈監(jiān)測(cè)，國(guó)內(nèi)外未見先例。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種簡(jiǎn)便、長(zhǎng)壽命、滿足無(wú)人值守需求的高原凍土隧道凍融圈監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。本新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種高原凍土隧道凍融圈監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括供電裝置，數(shù)據(jù)采集裝置固定于隧道內(nèi)各監(jiān)測(cè)斷面，由相互連接的數(shù)據(jù)采集儀及傳感器組成，傳感器由溫度傳感器和應(yīng)力傳感器組成；485-GPRS轉(zhuǎn)換控制器固定于隧道口，通過(guò)485現(xiàn)場(chǎng)總線連接隧道內(nèi)各監(jiān)測(cè)斷面布設(shè)的數(shù)據(jù)采集裝置，通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)與INTERNET網(wǎng)絡(luò)通訊；監(jiān)測(cè)中心計(jì)算機(jī)通過(guò)INTERNET網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程與隧道口 485-GPRS轉(zhuǎn)換控制器通訊。上述隧道內(nèi)各監(jiān)測(cè)斷面的數(shù)據(jù)采集裝置的數(shù)據(jù)采集儀支持64路溫度傳感器和16 路應(yīng)力傳感器數(shù)據(jù)采集。上述供電裝置為太陽(yáng)能供電裝置；太陽(yáng)能供電裝置固定于隧道口。上述數(shù)據(jù)采集儀型號(hào)為SJX-24T，溫度傳感器型號(hào)為TS064，應(yīng)力傳感器型號(hào)為 SffZ-11,485-GPRS 轉(zhuǎn)換器型號(hào)為 SGRl 183。本系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)采集儀按系統(tǒng)設(shè)置自動(dòng)或按指令手動(dòng)采集監(jiān)測(cè)斷面凍融圈地溫及應(yīng)力信息并存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。隧道內(nèi)各斷面數(shù)據(jù)通過(guò)485現(xiàn)場(chǎng)總線連接，構(gòu)成測(cè)試網(wǎng)絡(luò)。隧道口設(shè)置GPRS傳輸模塊連接隧道測(cè)試網(wǎng)絡(luò)，完成測(cè)試數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸及遠(yuǎn)程控制指令執(zhí)行。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)支持單機(jī)電池供電，可工作3個(gè)月以上。無(wú)人值守條件采用太陽(yáng)能供電系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自主充放電控制。本實(shí)用新型的有益效果是1、本系統(tǒng)屬于隧道地溫、應(yīng)力測(cè)試方案。[0015]2、本系統(tǒng)測(cè)試滿足高原隧道高海拔、低溫、低壓測(cè)試環(huán)境需求。3、本系統(tǒng)通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)+485現(xiàn)場(chǎng)總線模式實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程測(cè)試控制及測(cè)試數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸。4、本系統(tǒng)采用太陽(yáng)能供電系統(tǒng)，滿足無(wú)人值守的工作需求。
圖1是本系統(tǒng)應(yīng)用結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集儀硬件結(jié)構(gòu)框圖。圖3是本系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集儀軟件流程圖。圖4是GPRS控制模塊硬件結(jié)構(gòu)框圖。圖5是中心計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)軟件功能框圖。
具體實(shí)施方式
圖1示出，本系統(tǒng)的設(shè)備組成如下數(shù)據(jù)采集儀(現(xiàn)有技術(shù))由溫度測(cè)試模組和振弦應(yīng)力測(cè)試模組構(gòu)成，固定于隧道內(nèi)各測(cè)試斷面，測(cè)試斷面埋設(shè)溫度傳感器組及應(yīng)力測(cè)試傳感器，連接至數(shù)據(jù)采集儀相應(yīng)傳感器接口組成數(shù)據(jù)采集裝置；485現(xiàn)場(chǎng)總線與各采集儀相連，傳輸數(shù)據(jù)及控制信號(hào)；485-GPRS轉(zhuǎn)換控制器固定于隧道口，與485現(xiàn)場(chǎng)總線連接，控制現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集儀狀態(tài)，通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)與internet網(wǎng)絡(luò)通訊，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程傳輸采集數(shù)據(jù)。 太陽(yáng)能供電裝置(現(xiàn)有技術(shù))固定于隧道口，由太陽(yáng)能電池組、蓄電池、充放電控制器組成；監(jiān)測(cè)中心計(jì)算機(jī)通過(guò)INTERNET透過(guò)GPS網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)測(cè)隧道口的485-GPRS轉(zhuǎn)換控制器通訊，發(fā)送監(jiān)測(cè)系統(tǒng)控制命令或接收存儲(chǔ)采集數(shù)據(jù)。本新型通過(guò)在隧道內(nèi)各監(jiān)測(cè)斷面安裝數(shù)據(jù)采集裝置，單臺(tái)數(shù)據(jù)采集儀支持64地溫傳感器和16路應(yīng)力傳感器測(cè)試。監(jiān)測(cè)斷面埋設(shè)地溫傳感器組及應(yīng)力傳感器，傳感器連接至數(shù)據(jù)采集儀相應(yīng)接口。數(shù)據(jù)采集儀可按預(yù)設(shè)自動(dòng)定時(shí)采集傳感器數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)?，F(xiàn)場(chǎng)485 數(shù)據(jù)總線連接各斷面數(shù)據(jù)采集儀和隧道口 485-GPRS轉(zhuǎn)換器器，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程中心計(jì)算機(jī)與隧道內(nèi)數(shù)據(jù)采集儀的數(shù)據(jù)通訊以及設(shè)備控制。太陽(yáng)能供電模塊對(duì)整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)供電，提供系統(tǒng)全天候工作的電力。中心計(jì)算機(jī)軟件通過(guò)INTERNET對(duì)整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行控制，無(wú)線設(shè)置監(jiān)測(cè)系統(tǒng)各項(xiàng)參數(shù)以及接收并存儲(chǔ)處理監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集儀型號(hào)為SJX-24T，溫度傳感器型號(hào)為TS064，應(yīng)力傳感器型號(hào)為 SWZ-Il,485-GPRS 轉(zhuǎn)換器型號(hào)為 SGRl 183。
權(quán)利要求1.一種高原凍土隧道凍融圈監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括，供電裝置，其特征是，數(shù)據(jù)采集裝置固定于隧道內(nèi)各監(jiān)測(cè)斷面，由相互連接的數(shù)據(jù)采集儀及傳感器組成，傳感器由溫度傳感器和應(yīng)力傳感器組成；485-GPRS轉(zhuǎn)換控制器固定于隧道口，通過(guò)485現(xiàn)場(chǎng)總線連接隧道內(nèi)各監(jiān)測(cè)斷面布設(shè)的數(shù)據(jù)采集裝置，通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)與INTERNET網(wǎng)絡(luò)通訊；監(jiān)測(cè)中心計(jì)算機(jī)通過(guò)INTERNET網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程與隧道口 485-GPRS轉(zhuǎn)換控制器通訊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述高原凍土隧道凍融圈監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征是，所述隧道內(nèi)各監(jiān)測(cè)斷面的數(shù)據(jù)采集裝置的數(shù)據(jù)采集儀支持64路溫度傳感器和16路應(yīng)力傳感器數(shù)據(jù)采集。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述高原凍土隧道凍融圈監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征是所述供電裝置為太陽(yáng)能供電裝置；太陽(yáng)能供電裝置固定于隧道口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述高原凍土隧道凍融圈監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征是所述數(shù)據(jù)采集儀型號(hào)為SJX-24T，溫度傳感器型號(hào)為TS064，應(yīng)力傳感器型號(hào)為SWZ-11，485-GPRS轉(zhuǎn)換器型號(hào)為SGRl 183。
專利摘要一種高原凍土隧道凍融圈監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，屬隧道溫度及應(yīng)力的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。包括，供電裝置，數(shù)據(jù)采集裝置固定于隧道內(nèi)各監(jiān)測(cè)斷面，由相互連接的數(shù)據(jù)采集儀及傳感器組成，傳感器由溫度傳感器和應(yīng)力傳感器組成；485-GPRS轉(zhuǎn)換控制器固定于隧道口，通過(guò)485現(xiàn)場(chǎng)總線連接隧道內(nèi)各監(jiān)測(cè)斷面布設(shè)的數(shù)據(jù)采集裝置；監(jiān)測(cè)中心計(jì)算機(jī)通過(guò)INTERNET網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程與隧道口485-GPRS轉(zhuǎn)換控制器通訊。本新型具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)用、長(zhǎng)壽命的特點(diǎn)，滿足青藏鐵路及西部高海拔隧道無(wú)人值守監(jiān)測(cè)需求。
文檔編號(hào)G05B19/418GK202331181SQ20112050758
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月8日
發(fā)明者劉玉勇, 宋冶, 尚海松, 廖凱, 范榮, 陳敏 申請(qǐng)人:中鐵西南科學(xué)研究院有限公司