一種地鐵隧道變形在線監(jiān)測系統(tǒng)及監(jiān)測方法技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種地鐵隧道變形在線監(jiān)測系統(tǒng)及監(jiān)測方法，所述監(jiān)測系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)信息采集子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通訊子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)匯集及分析子系統(tǒng)、監(jiān)測報警子系統(tǒng)；通過監(jiān)測系統(tǒng)實時在線采集地鐵隧道變形數(shù)據(jù)信息，并結(jié)合地鐵隧道現(xiàn)狀條件對采集的地鐵隧道變形數(shù)據(jù)信息進行集中分析處理，進行預(yù)警和報警等；基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)地鐵運營安全在線監(jiān)測，具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、節(jié)省人力、數(shù)據(jù)采集全面、效率高、人性化、智能化等優(yōu)點。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種地鐵隧道變形在線監(jiān)測系統(tǒng)及監(jiān)測方法
本專利技術(shù)涉及地鐵隧道安全監(jiān)測領(lǐng)域，具體涉及一種地鐵隧道變形在線監(jiān)測系統(tǒng)及監(jiān)測方法。
技術(shù)介紹
地鐵隧道的運營極大的緩解了城市交通壓力，給人們的日常出行帶來便利，但是，地鐵隧道極易受不同因素的影響，如地鐵隧道往往穿越不良地質(zhì)地段(回填區(qū)、流沙層、采空區(qū)、軟巖段和斷裂帶等)，列車運行過程中的震動荷載，將使不良地質(zhì)地段產(chǎn)生活化，從而使軌道發(fā)生變形；再如，其他線路施工和其他外荷載如新建建筑物會對已運行的地鐵隧道線路造成不良影響，這些影響因素會使隧道結(jié)構(gòu)體、地鐵軌道、地鐵路基產(chǎn)生變形、傾斜、位移、隆起或沉降等，這將嚴(yán)重影響列車的行駛安全。因此，實現(xiàn)地鐵隧道安全運營的監(jiān)測關(guān)乎公民的生命安全。地鐵隧道安全運營在線監(jiān)測的研究屬于前沿性課題，是一個復(fù)雜的綜合性課題。由于地鐵隧道結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，目前對地鐵隧道的監(jiān)測大都停留在定性分析和人工監(jiān)測的水平上。人工監(jiān)測不僅費時費力而且容易出錯，不利于沉降變形的全面了解和整體把握，沉降觀測還是用通常的工程測量手段，即沿隧道縱向每間隔幾十米設(shè)置一個觀測點，利用普通水準(zhǔn)儀或全站儀進行逐點觀測，經(jīng)計算分析得到各點的沉降量(單次沉降量及累計沉降量)，判斷其是否超限，是否影響地鐵運營及其影響程度。但是地鐵隧道不同于地面工程，采用通常的工程測量手段往往很難滿足目前地鐵隧道沉降的觀測工作，通常面臨以下問題：(1)隧道內(nèi)通視條件差。即使在開燈條件下也是光線昏暗，不利于普通水準(zhǔn)儀或全站儀觀測。(2)洞內(nèi)觀測的“時間窗口”短暫，在一天中三分之二以上的時間里，地鐵隧道處于全封閉的運營狀態(tài)，只能在地鐵停運的開窗期進入隧道作業(yè)，每次觀測時間持續(xù)較長。地鐵隧道區(qū)間多為1km左右，一次觀測需要2-3天。(3)而且，當(dāng)?shù)罔F軌道發(fā)生變形的時候無法短時間內(nèi)察覺并通知管理人員，無法進行有效的人員、資源調(diào)度及迅速出臺處理方案并快速執(zhí)行，對危險的預(yù)警及相關(guān)人員的調(diào)度方面也存在滯后性，嚴(yán)重影響地鐵安全運營及公民的人身安全。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)中對地鐵隧道的變形、沉降監(jiān)測采用人工監(jiān)測的方式，不利于沉降變形的全面了解和整體把握，導(dǎo)致地鐵隧道安全運營仍然存在一定的安全隱患，提出一種基于地鐵隧道變形在線監(jiān)測系統(tǒng)及監(jiān)測方法，通過在線自動監(jiān)測、采集隧道差異沉降數(shù)據(jù)信息，并自動對隧道差異沉降數(shù)據(jù)信息分析計算，實現(xiàn)地鐵隧道變形在線監(jiān)測和安全評估，有效保障地鐵隧道的安全運營。為了達到上述目的，本專利技術(shù)提出一種基于地鐵隧道變形在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括：數(shù)據(jù)信息采集子系統(tǒng)：實時在線采集地鐵隧道變形數(shù)據(jù)信息；數(shù)據(jù)匯集及分析子系統(tǒng)：結(jié)合地鐵隧道現(xiàn)狀條件對采集的地鐵隧道變形數(shù)據(jù)信息進行集中分析處理，得到分析處理后的監(jiān)測信息；數(shù)據(jù)通訊子系統(tǒng)：實現(xiàn)對采集的地鐵隧道變形數(shù)據(jù)信息及分析處理后的監(jiān)測信息的傳輸；監(jiān)測報警子系統(tǒng)：根據(jù)監(jiān)測信息進行監(jiān)測預(yù)警或報警，并自動生成處理方案；所述數(shù)據(jù)信息采集子系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)通訊子系統(tǒng)與數(shù)據(jù)匯集及分析子系統(tǒng)連通，數(shù)據(jù)匯集及分析子系統(tǒng)將分析處理后的監(jiān)測信息通過數(shù)據(jù)通訊子系統(tǒng)傳送給監(jiān)測報警子系統(tǒng)。數(shù)據(jù)匯集及分析子系統(tǒng)更具人性化，可根據(jù)不同的需要進行計算機編程設(shè)計，通過自建局域網(wǎng)采集各種數(shù)據(jù)信息，并根據(jù)采集的信息數(shù)據(jù)和地鐵隧道現(xiàn)狀條件對數(shù)據(jù)信息進行集中分析處理，從而實時在線判斷和顯示地鐵隧道的安全狀態(tài)。進一步的，所述數(shù)據(jù)信息采集子系統(tǒng)通過壓阻式靜力水準(zhǔn)儀對地鐵隧道變形數(shù)據(jù)信息進行采集，體積小、易安裝、精度高，成本低，可操作性強，可以永久性的長期埋入地鐵隧道中，不影響地鐵的正常運行。進一步的，所述數(shù)據(jù)匯集及分析子系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)信息匯集模塊，數(shù)據(jù)分析運算模塊以及分析結(jié)果反饋模塊。進一步的，所述數(shù)據(jù)分析運算模塊包括沉降量分析模塊、水平移動分析模塊、水平變形分析模塊以及傾斜變形分析模塊，沉降量是監(jiān)測點相對于基準(zhǔn)點高度的變化量，當(dāng)變化量超過一定的限值時，將嚴(yán)重影響列車的行駛安全；傾斜變形是指相鄰監(jiān)測點在豎直方向的下沉差與兩相鄰監(jiān)測點間水平距離的比值。進一步的，所述監(jiān)測報警子系統(tǒng)包括預(yù)警模塊、報警模塊，并自動生成緊急處理方案，所述緊急處理方案是專業(yè)人士根據(jù)不同的地鐵變形狀況通過計算機編程預(yù)存于計算機中，當(dāng)?shù)罔F隧道發(fā)生不同位置或不同程度的形變時，計算機可自動生成處理方案，并對相關(guān)人員進行合理調(diào)度與分配。本專利技術(shù)另外還提出一種基于上述監(jiān)測系統(tǒng)的地鐵隧道變形在線監(jiān)測方法，包括以下步驟：(1)、監(jiān)測并采集地鐵隧道變形數(shù)據(jù)信息；(2)、對地鐵隧道變形數(shù)據(jù)信息進行匯集與實時分析，得到分析處理后的監(jiān)測數(shù)據(jù)信息；(3)、根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)信息自動發(fā)布預(yù)警信息或報警信息，并啟動應(yīng)急預(yù)案處理方案。進一步的，所述步驟(1)中，對地鐵隧道變形數(shù)據(jù)信息通過壓阻式靜力水準(zhǔn)儀進行采集。進一步的，所述步驟(1)之前還包括布設(shè)地鐵道床基準(zhǔn)點及監(jiān)測點，安裝壓阻式靜力水準(zhǔn)儀的步驟。進一步的，所述步驟(2)中，對數(shù)據(jù)實時分析包括沉降量分析和傾斜變形分析。優(yōu)選的，所述傾斜變形分析采用以下方法：設(shè)A、B為兩相鄰監(jiān)測點，A、B點間的傾斜變形為其中SA表示測點A的下沉值；SB表示測點B的下沉值，其下沉差為ΔSAB,lAB表示A、B點間的水平距離。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的優(yōu)點和積極效果在于：1、本專利技術(shù)提供的監(jiān)測系統(tǒng)包括，數(shù)據(jù)信息采集子系統(tǒng)，數(shù)據(jù)通訊子系統(tǒng)，數(shù)據(jù)匯集及分析子系統(tǒng)和監(jiān)測報警子系統(tǒng)，可對實現(xiàn)對監(jiān)測數(shù)據(jù)的自動采集，自動傳輸，自動分析并自動預(yù)警報警，并可根據(jù)預(yù)先的設(shè)置自動啟動應(yīng)急方案，人員調(diào)度分配合理迅速；尤其是監(jiān)測地鐵軌道的差異性沉降，具有很強的針對性；對地鐵隧道安全實現(xiàn)24小時在線監(jiān)測，能較好地保障地鐵運營的安全性；2、另外，本專利技術(shù)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與計算機技術(shù)實現(xiàn)地鐵運營安全在線監(jiān)測，具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、節(jié)省人力、數(shù)據(jù)采集全面、效率高、人性化、智能化等優(yōu)點，系統(tǒng)集中對各傳感器監(jiān)測數(shù)據(jù)、分析、報警處理，形成生產(chǎn)運行電子檔案，對故障分析與判斷提供技術(shù)支持和理論指導(dǎo)，實施準(zhǔn)確的得到精確的監(jiān)測數(shù)據(jù)保障地鐵的安全運營。附圖說明圖1是本專利技術(shù)實施例一中所述的監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本專利技術(shù)實施例二所述道床監(jiān)測圖；圖3為本專利技術(shù)實施例二隧道與車站交接處差異性沉降布點示意圖；圖4為本專利技術(shù)實施例二隧道區(qū)段道床差異性沉降布點示意圖；圖5為本專利技術(shù)是實施例一數(shù)據(jù)信息的無線傳輸結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本專利技術(shù)實施例一監(jiān)測預(yù)報警子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本專利技術(shù)實施例二涉及的監(jiān)測方法工作流程原理示意框圖；其中：1、軌道；2、沉降測點；3、隧道地板；4、道床；5、交接縫；6、上行線隧道；7、下行線隧道；8、監(jiān)測點；9、地鐵車站。具體實施方式本專利技術(shù)提供一種基于地鐵安全運營的地鐵隧道變形在線監(jiān)測系統(tǒng)及檢測方法，下面結(jié)合不同實施例對本專利技術(shù)做進一步地說明。實施例一、參考圖1，基于地鐵安全運營的隧道變形在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)信息采集子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通訊子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)匯集及分析子系統(tǒng)、監(jiān)測報警子系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)信息采集子系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)通訊子系統(tǒng)與數(shù)據(jù)匯集及分析子系統(tǒng)連通，數(shù)據(jù)匯集及分析子系統(tǒng)將分析處理后的監(jiān)測信息通過數(shù)據(jù)通訊子系統(tǒng)傳送給監(jiān)測報警子系統(tǒng)，完成對地鐵隧道系統(tǒng)的全自動安全在線監(jiān)測。本實施例中，數(shù)據(jù)匯集及分析子系統(tǒng)主要包括三大模塊：①數(shù)據(jù)信息匯集模塊；②數(shù)據(jù)分析運算模塊；③分析結(jié)果反饋本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種地鐵隧道變形在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括：數(shù)據(jù)信息采集子系統(tǒng)：實時在線采集地鐵隧道變形數(shù)據(jù)信息；數(shù)據(jù)匯集及分析子系統(tǒng)：結(jié)合地鐵隧道現(xiàn)狀條件對采集的地鐵隧道變形數(shù)據(jù)信息進行集中分析處理，得到分析處理后的監(jiān)測信息；數(shù)據(jù)通訊子系統(tǒng)：實現(xiàn)對采集的地鐵隧道變形數(shù)據(jù)信息及分析處理后的監(jiān)測信息的傳輸；監(jiān)測報警子系統(tǒng)：根據(jù)監(jiān)測信息進行監(jiān)測預(yù)警或報警，并自動生成處理方案；所述數(shù)據(jù)信息采集子系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)通訊子系統(tǒng)與數(shù)據(jù)匯集及分析子系統(tǒng)連通，數(shù)據(jù)匯集及分析子系統(tǒng)將分析處理后的監(jiān)測信息通過數(shù)據(jù)通訊子系統(tǒng)傳送給監(jiān)測報警子系統(tǒng)。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種地鐵隧道變形在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括：數(shù)據(jù)信息采集子系統(tǒng)：包括設(shè)置在各個采集點的壓阻式靜力水準(zhǔn)儀，以實時在線采集地鐵隧道變形數(shù)據(jù)信息，所述采集點包括布設(shè)的地鐵道床基準(zhǔn)點及監(jiān)測點，基準(zhǔn)點固定在相對穩(wěn)定、地質(zhì)條件良好地下車站處的隧道巖體上，所述監(jiān)測點布設(shè)在道床兩軌道的中間，監(jiān)測點之間與基準(zhǔn)點之間用液體聯(lián)通管相連；數(shù)據(jù)匯集及分析子系統(tǒng)：包括數(shù)據(jù)信息匯集模塊，數(shù)據(jù)分析運算模塊以及分析結(jié)果反饋模塊，數(shù)據(jù)分析運算模塊包括沉降量分析模塊、水平移動分析模塊、水平變形分析模塊以及傾斜變形分析模塊；結(jié)合地鐵隧道現(xiàn)狀條件對采集的地鐵隧道變形數(shù)據(jù)信息進行集中分析處理，得到分析處理后的監(jiān)測信息；數(shù)據(jù)通訊子系統(tǒng)：實現(xiàn)對采集的地鐵隧道變形數(shù)據(jù)信息及分析處理后的監(jiān)測信息的傳輸；監(jiān)測報警子系統(tǒng)：包括預(yù)警模塊、報警模塊，以根據(jù)監(jiān)測信息進行監(jiān)測預(yù)警或報警，通過對在線監(jiān)測系統(tǒng)中預(yù)設(shè)的監(jiān)測指標(biāo)預(yù)警值與匯集得到的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行比較和判斷，并自動生成處理方案；所述數(shù)據(jù)信息采集子系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)通訊子系統(tǒng)與數(shù)據(jù)匯集及分析子系統(tǒng)連通，數(shù)據(jù)匯集及分析子系統(tǒng)將分析處理后的監(jiān)測信息通過數(shù)據(jù)通訊子系統(tǒng)傳送給監(jiān)測報警子系統(tǒng)。2.一種地鐵隧道變形在...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：于廣明，李冰冰，袁長豐，潘永戰(zhàn)，高麗燕，
申請(專利權(quán))人：青島理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：山東;37