本發明專利技術公開了一種隧道錨索損傷智能檢測及預警系統，屬于多源數據檢測技術領域，多源數據采集模塊通過無線電阻應變片檢測錨索的應變程度，通過無線超聲波發射片對錨索的壁厚進行檢測；無線電阻應變片和無線超聲波發射片采集到的數據傳輸到無線傳感器，在無線傳感器中，將接收到的電阻變化信號和超聲波信號進行放大和濾波處理，通過模數轉換器轉換為數字信號，并且對數據進行壓縮，然后將數據傳輸至數據分析與預警模塊；數據分析與預警模塊，根據兩種不同數據的處理結果對錨索剩余壽命預測及風險等級評估，并在達到預設值后進行預警。該發明專利技術可以高精度、低成本、實用性強且不損害錨索的無線檢測錨索。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于多源數據檢測，尤其涉及一種隧道錨索損傷智能檢測及預警系統。
技術介紹
1、錨索因其高預應力、適應性強、穩定性維持、長期支護效果、經濟效益以及環境友好等優點，在眾多工程領域中展現了其獨特的優勢和價值。然而，錨索的力學性能和腐蝕狀況直接關系到錨固工程的安全性和穩定性，同時對公眾的生命財產安全構成潛在威脅。因此，錨索的損傷檢測技術已成為錨固工程安全評估領域亟需解決的問題。
2、對隧道錨索進行應變和腐蝕狀況檢測，體現了對結構安全性和耐久性的高度重視。首先，應變檢測能夠實時監測錨索在長期荷載作用下的應力變化，預測潛在的結構損傷，確保隧道結構的整體安全，避免因微小缺陷累積引發的災難性后果。其次，腐蝕檢測旨在揭示錨索在惡劣環境中的腐蝕程度，提前預警材料劣化，從而采取針對性的維護措施，延長錨索使用壽命，降低生命周期成本，實現經濟效益的最大化。然而，現有的檢測技術尚未充分考慮檢測裝置的損壞狀況及錨索的損傷情況，且即便是無損檢測技術也多限于對錨索的總長度、自由段長度、錨固段長度和灌漿質量等基本參數的檢測評估。目前，錨索應變和腐蝕檢測技術仍多停留在傳統的有損或微損檢測階段，鑒于傳統錨索檢測方法的種種局限，開發一種高精度、低成本、實用性強且不損害錨索的無線檢測技術顯得尤為迫切。這種技術不僅能夠實現快速便捷的檢測，而且對錨索和檢測系統不會造成顯著破壞，已成為錨索檢測領域亟需解決的關鍵問題。綜上所述，本研究旨在探究隧道錨索的安全性能，確保其滿足工程安全性及穩定性要求。因此，提出一種隧道錨索損傷智能檢測及預警系統。
技術實現思路
1、針對現有技術存在的問題，本專利技術提供了一種隧道錨索損傷智能檢測及預警系統，具備可以高精度、低成本、實用性強且不損害錨索的無線檢測錨索的優點，解決了現有技術的問題。
2、本專利技術是這樣實現的，一種隧道錨索損傷智能檢測及預警系統，包括：
3、多源數據采集模塊，通過無線電阻應變片檢測錨索的應變程度，通過無線超聲波發射片對錨索的壁厚進行檢測，其中壁厚數據用于計算錨索的腐蝕程度；
4、無線傳輸模塊，無線電阻應變片和無線超聲波發射片采集到的數據傳輸到無線傳感器，在無線傳感器中，將接收到的電阻變化信號和超聲波信號進行放大和濾波處理，通過模數轉換器轉換為數字信號，并且對數據進行壓縮，然后將數據傳輸至數據分析與預警模塊；
5、數據分析與預警模塊，對無線電阻應變片和無線超聲波發射片的數據進行預處理，并應用機器學習算法進行特征選擇，再通過模型訓練與交叉驗證優化參數，根據兩種不同數據的處理結果對錨索剩余壽命預測及風險等級評估，并在達到預設值后進行預警。
6、作為本專利技術優選的，還包括智能卡環，用于卡接于錨索上，且每根錨索設置三個智能卡環，分別位于錨固段、自由段、錨頭；所述智能卡環包括環體和智能錨固組件，所述智能錨固組件能使環體打開進行卡環安裝并根據錨索直徑進行調節，使環體與錨索緊密接觸；所述多源數據采集模塊和無線傳輸模塊安裝于所述智能卡環內部。
7、作為本專利技術優選的，所述隧道錨索損傷智能檢測及預警系統還包括電力供給模塊，所述電力供給模塊安裝于所述智能卡環，所述電力供給模塊包括鋰電池、磁共振式無線充電單元，所述磁共振式無線充電單元包括發射線圈、接收線圈，所述鋰電池電性連接于所述多源數據采集模塊和/或無線傳輸模塊，所述發射線圈安裝于錨索與外界接觸面處，并與外界電源連接，所述接收線圈安裝于智能卡環內部，所述接收線圈連接于鋰電池。
8、作為本專利技術優選的，所述多源數據采集模塊包括：
9、無線電阻采集單元，包括無線電阻應變片，所述無線電阻應變片安裝于智能卡環內側，所述無線電阻應變片表面與錨索表面緊密接觸，通過無線電阻應變片對錨索的應變進行實時檢測；
10、無線超聲波采集單元，通過超聲波非侵入式地測量錨索的壁厚，使數據分析與預警模塊能比較初始壁厚和當前壁厚，計算出錨索的腐蝕程度。
11、作為本專利技術優選的，所述無線傳輸模塊包括放大濾波單元、數據采集處理單元、無線傳輸單元；所述放大濾波單元通過信號放大提高電壓及超聲波信號強度，通過濾波去除噪聲；所述數據采集處理單元對放大后的電壓及超聲波信號進行轉為數字信號；所述無線傳輸單元將電信號調制為無線信道中傳輸的形式，并把數據進行壓縮，把數據傳輸至數據分析與預警模塊。
12、作為本專利技術優選的，所述數據分析與預警模塊包括：
13、數據預處理單元：接收無線傳輸模塊的數據，對數據進行清洗、格式化和歸一化處理；
14、特征選擇單元：運用機器學習算法，從預處理后的數據中篩選出對錨索剩余壽命預測和風險等級評估具有顯著影響的特征；
15、模型訓練與交叉驗證單元：根據選定的機器學習算法構建預測模型，通過交叉驗證的方法，將數據集劃分為訓練集和驗證集，多次訓練模型并評估其性能；
16、預測與評估單元：利用訓練好的模型，對兩種不同數據的處理結果進行錨索剩余壽命預測和風險等級評估，預測結果包括錨索的剩余使用壽命和相應的風險等級；
17、預警與通知單元：根據預測和評估的結果，判斷錨索的剩余壽命是否達到預設的預警值，一旦達到或超過預警值，系統將自動觸發預警機制，通過郵件、短信或系統提示方式向相關人員發出預警通知。
18、作為本專利技術優選的，所述無線電阻應變片和無線超聲波發射片均固定連接于所述智能卡環的內表面；所述無線傳感器位于所述無線電阻應變片和無線超聲波發射片的中部。
19、作為本專利技術優選的，所述智能卡環包括：
20、所述環體的內表面滑動連接有第一滑片和第二滑片，所述第一滑片和第二滑片分別用于承載無線電阻應變片和無線超聲波發射片，所述第一滑片和所述第一滑片相互靠近的一側分別固定連接有第一齒條和第二齒條，所述第一齒條和所述第二齒條相對設置，且均為弧形齒條；
21、所述環體上設有圓環，所述圓環中轉動連接有轉軸，所述轉軸的外端固定連接有旋轉驅動件，所述轉軸的內端為防滑端，所述轉軸上套接有齒桿，所述齒桿能嚙合于第一齒條和第二齒條。
22、作為本專利技術優選的，所述旋轉驅動件設置為伺服馬達，當設置為伺服馬達時，伺服馬達和智能錨固組件以及數據分析與預警模塊信號連接。
23、作為本專利技術優選的，所述環體包括第一半環和第二半環，第一半環和第二半環的一端通過卡接連接，另一端通過智能錨固組件連接；所述圓環固定在第一半環上，且轉軸上設置有螺紋，而第二半環上開設有螺紋孔。
24、與現有技術相比，本專利技術的有益效果如下：
25、1、本專利技術無線電阻應變片、無線超聲波發射片非侵入式設計檢測錨索的健康狀態，通過無線數據傳輸技術，實現數據的即時遠程獲取，提高了檢測的響應速度和靈活性，無線檢測系統具備高精度與高穩定性，能夠準確捕捉并記錄錨索的細微變化，確保結構安全。同時，相較于傳統有線檢測系統，不僅減少了布線成本，還降低了維護成本，延長了系統的使用壽命。
26、2、利用該本文檔來自技高網
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【技術保護點】
1.一種隧道錨索損傷智能檢測及預警系統，包括多源數據采集模塊，其特征在于：
2.如權利要求1所述的一種隧道錨索損傷智能檢測及預警系統，其特征在于：
3.如權利要求2所述的一種隧道錨索損傷智能檢測及預警系統，其特征在于：
4.如權利要求1所述的一種隧道錨索損傷智能檢測及預警系統，其特征在于：
5.如權利要求1所述的一種隧道錨索損傷智能檢測及預警系統，其特征在于：
6.如權利要求1所述的一種隧道錨索損傷智能檢測及預警系統，其特征在于：
7.如權利要求2所述的一種隧道錨索損傷智能檢測及預警系統，其特征在于：
8.如權利要求2所述的一種隧道錨索損傷智能檢測及預警系統，其特征在于：
9.如權利要求8所述的一種隧道錨索損傷智能檢測及預警系統，其特征在于：
10.如權利要求8或9所述的一種隧道錨索損傷智能檢測及預警系統，其特征在于：
【技術特征摘要】
1.一種隧道錨索損傷智能檢測及預警系統，包括多源數據采集模塊，其特征在于：
2.如權利要求1所述的一種隧道錨索損傷智能檢測及預警系統，其特征在于：
3.如權利要求2所述的一種隧道錨索損傷智能檢測及預警系統，其特征在于：
4.如權利要求1所述的一種隧道錨索損傷智能檢測及預警系統，其特征在于：
5.如權利要求1所述的一種隧道錨索損傷智能檢測及預警系統，其特征在于：
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【專利技術屬性】
技術研發人員：何廷全，歐鷗，胡居義，李旭，郭鴻雁，韋宇輝，羅炬，羅祺，黨思雨，杜鴻，
申請(專利權)人：廣西新發展交通集團有限公司，
類型：發明
國別省市：
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