本發(fā)明涉及一種適用于隧道與地下工程監(jiān)控量測(cè)信息的智慧感知系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

隨著中國(guó)西部大開發(fā)戰(zhàn)略與“一帶一路”發(fā)展戰(zhàn)略的推進(jìn)，中國(guó)西部地區(qū)將建設(shè)大量的深埋特長(zhǎng)隧道。大量隧道與地下工程的修建，使得新奧法施工在我國(guó)隧道與地下工程建設(shè)中得到了很大的應(yīng)用和推廣。因此，在隧道與地下工程施工中需要使用各種類型的儀表和工具，對(duì)圍巖和支護(hù)、襯砌的力學(xué)行為以及它們之間的力學(xué)關(guān)系進(jìn)行量測(cè)和觀察，并對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)是新奧法施工的一項(xiàng)重要內(nèi)容，它既是優(yōu)化結(jié)構(gòu)、降低材料消耗的重要手段，又是施工安全的保證措施，同時(shí)也是實(shí)現(xiàn)隧道與地下工程信息化施工不可缺少的環(huán)節(jié)?，F(xiàn)代隧道與地下工程工程的規(guī)劃、設(shè)計(jì)和施工等技術(shù)都充分體現(xiàn)了高度應(yīng)用信息技術(shù)的特色。為了保證隧道與地下工程的安全施工，在隧道與地下工程修建過程中必須廣泛采用現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)反饋工程控制各個(gè)階段的信息化施工技術(shù)，然后通過反饋來控制和調(diào)整開挖或支護(hù)襯砌速率以及支護(hù)的強(qiáng)度，并對(duì)支護(hù)參數(shù)進(jìn)行有效的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)隧道與地下工程的安全優(yōu)質(zhì)施工。

傳統(tǒng)隧道與地下工程監(jiān)控量測(cè)項(xiàng)目采用鋼掛尺、收斂計(jì)、水準(zhǔn)儀和全站儀等進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，根據(jù)量測(cè)數(shù)據(jù)確認(rèn)圍巖的穩(wěn)定性，判斷支護(hù)效果，指導(dǎo)施工工序。傳統(tǒng)方法存在一些共同的弊端，即受隧道與地下工程施工影響較大，測(cè)量精度不高，很容易造成施工阻礙，還無法實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)實(shí)時(shí)快速監(jiān)測(cè)，而且對(duì)做完二襯的變形情況無法監(jiān)測(cè)，對(duì)塌方的預(yù)測(cè)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，同時(shí)由于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、傳輸、分析、處理等工作量很大，時(shí)效性較差，災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估預(yù)警不系統(tǒng)，不利于指導(dǎo)施工。如何在隧道與地下工程內(nèi)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)實(shí)時(shí)高精度監(jiān)測(cè)，是目前亟待解決的一個(gè)技術(shù)難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決上述問題，提出了一種適用于隧道與地下工程監(jiān)控量測(cè)信息的智慧感知系統(tǒng)及方法，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)隧道與地下工程內(nèi)的全自動(dòng)實(shí)時(shí)高精度監(jiān)測(cè),解決了隧道與地下工程監(jiān)控量測(cè)人工測(cè)量時(shí)效性差，安全評(píng)價(jià)系統(tǒng)不規(guī)范的困難。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種適用于隧道與地下工程監(jiān)控量測(cè)信息的智慧感知系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)傳輸單元、數(shù)據(jù)分析單元和預(yù)警單元，其中：

所述數(shù)據(jù)采集單元被配置為采集隧道與地下工程拱頂處垂直方向的圍巖變形情況，以及圍巖的圖像信息，并上傳至數(shù)據(jù)傳輸單元；

所述數(shù)據(jù)傳輸單元被配置為接收采集信息，將采集信息進(jìn)行通過無線傳輸技術(shù)傳輸至數(shù)據(jù)分析單元；

所述數(shù)據(jù)分析單元被配置為將測(cè)得的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化，形成時(shí)態(tài)曲線和空間效應(yīng)曲線圖，并結(jié)合曲線圖進(jìn)行回歸分析，得到支護(hù)結(jié)構(gòu)受力和圍巖變形隨開挖面推進(jìn)和時(shí)間變化的情況，對(duì)變形趨勢(shì)進(jìn)行初步預(yù)測(cè)；

所述預(yù)警單元被配置為接收預(yù)測(cè)結(jié)果，根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果設(shè)置預(yù)警等級(jí)，進(jìn)行預(yù)警。

進(jìn)一步的，所述數(shù)據(jù)采集單元，包括預(yù)制監(jiān)測(cè)套管、爬壁機(jī)器人和校準(zhǔn)模塊，所述預(yù)制監(jiān)測(cè)套管與工程圍巖緊密錨固，監(jiān)測(cè)隧道與地下工程開挖過程中圍巖的變形情況，所述爬壁機(jī)器人在工程圍巖上自由移動(dòng)，采集圍巖各個(gè)位置的圖像；所述校準(zhǔn)模塊埋設(shè)在二次襯砌拱腰處，獲得圍巖穩(wěn)定時(shí)的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步的，所述預(yù)制監(jiān)測(cè)套管，為一圓柱套管，內(nèi)部設(shè)置有位移傳感器和定位芯片，分別將圍巖位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào)和確定套管所在位置，以得到圍巖變形情況和圍巖位移變化情況。

進(jìn)一步的，所述預(yù)制監(jiān)測(cè)套管作為收斂監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)傾斜一定角度埋入隧道與地下工程開挖邊墻內(nèi)，便于監(jiān)測(cè)隧道與地下工程開挖過程中圍巖的變形情況。

優(yōu)選的，所述傾斜角度為20-40度。

進(jìn)一步的，所述預(yù)制監(jiān)測(cè)套管作為拱頂監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)垂直埋入隧道與地下工程拱頂處，以監(jiān)測(cè)隧道與地下工程拱頂處垂直方向的圍巖變形情況。

進(jìn)一步的，圍巖上設(shè)置有鉆孔，所述預(yù)制監(jiān)測(cè)套管通過錨固在鉆孔內(nèi)與圍巖緊密接觸。

進(jìn)一步的，所述爬壁機(jī)器人包括機(jī)器人本體和設(shè)置于機(jī)器人本體上的圖像采集模塊、芯片感應(yīng)器和遠(yuǎn)程控制模塊，所述芯片感應(yīng)器與預(yù)制監(jiān)測(cè)套管的位移傳感器和定位芯片通信，接收其采集的信息，所述遠(yuǎn)程控制模塊遠(yuǎn)程控制定位芯片的開關(guān)，同時(shí)接收控制指令，控制機(jī)器人本體進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。

所述校準(zhǔn)模塊，包括至少兩個(gè)后視基準(zhǔn)點(diǎn)，所述后視基準(zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)在圍巖穩(wěn)定的二次襯砌拱腰處，以進(jìn)行數(shù)據(jù)采集之前的定位工作。

所述后視基準(zhǔn)點(diǎn)內(nèi)置芯片儲(chǔ)存后視點(diǎn)坐標(biāo)信息，并與芯片感應(yīng)器通信，以獲取坐標(biāo)信息進(jìn)行定位。

所述數(shù)據(jù)分析單元，被配置為具有隧道與地下工程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系，測(cè)得的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為位移值，繪制并查看根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)得到的各種時(shí)態(tài)曲線、空間效應(yīng)曲線圖，對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，對(duì)不同種類的災(zāi)害進(jìn)行預(yù)警、預(yù)報(bào)。

所述隧道與地下工程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系是將隧道與地下工程監(jiān)控量測(cè)信息的智慧感知系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)處理后通過非線性方法分析該斷面的圍巖穩(wěn)定情況，并結(jié)合斷面圍巖監(jiān)測(cè)獲取的位移值以及現(xiàn)場(chǎng)開挖時(shí)獲取的圍巖影像資料綜合評(píng)判圍巖的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。

基于上述系統(tǒng)的工作方法，具體包括以下步驟：

(1)隧道與地下工程開挖時(shí)，在測(cè)點(diǎn)埋設(shè)位置打孔后將預(yù)制監(jiān)測(cè)套管埋入，其中拱頂測(cè)點(diǎn)垂直于拱頂，周邊收斂點(diǎn)斜一定角度埋入邊墻；

(2)已知兩個(gè)基準(zhǔn)控制點(diǎn)坐標(biāo)信息，爬壁機(jī)器人移至預(yù)制感應(yīng)套管最佳通信的位置，獲取兩個(gè)基準(zhǔn)控制點(diǎn)的坐標(biāo)信息并通過后方交會(huì)的方法進(jìn)行坐標(biāo)定向，定向后爬壁機(jī)器人感應(yīng)預(yù)制套管內(nèi)的芯片獲取監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置信息，得到隧道與地下工程拱頂處垂直方向的圍巖變形情況；

(3)將采集的信息進(jìn)行分析，得到支護(hù)結(jié)構(gòu)受力和圍巖變形隨開挖面推進(jìn)和時(shí)間變化的情況，對(duì)變形趨勢(shì)進(jìn)行初步預(yù)測(cè)；

(4)根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果劃分預(yù)警等級(jí)，將相應(yīng)的預(yù)警信息反饋至施工現(xiàn)場(chǎng)，指導(dǎo)施工；

(5)重復(fù)步驟(1)至步驟(4)，監(jiān)測(cè)下一斷面。

最佳感應(yīng)位置是指爬壁機(jī)器人采集芯片信息信號(hào)最佳的位置。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明采用全自動(dòng)實(shí)時(shí)高精度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，具有專業(yè)自動(dòng)預(yù)警、預(yù)報(bào)功能。施工過程中數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)高精度自動(dòng)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸、服務(wù)器后臺(tái)綜合分析、快速自動(dòng)預(yù)警，以爬壁機(jī)器人采集的監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對(duì)不同種類的地質(zhì)災(zāi)害，建立與之相應(yīng)的指標(biāo)評(píng)價(jià)系統(tǒng)，建立一套科學(xué)有效的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)綜合評(píng)，指導(dǎo)安全施工。

附圖說明

構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說明書附圖用來提供對(duì)本申請(qǐng)的進(jìn)一步理解，本申請(qǐng)的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本申請(qǐng)，并不構(gòu)成對(duì)本申請(qǐng)的不當(dāng)限定。

圖1是本發(fā)明的總體示意圖；

圖2是本發(fā)明的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)示意圖；

圖3是本發(fā)明的監(jiān)測(cè)模塊示意圖；

圖4是本發(fā)明的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)示意圖；

圖5是本發(fā)明的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作室示意圖；

其中，1.隧道與地下工程塌方落石高精度智慧感知監(jiān)測(cè)-預(yù)警系統(tǒng)，2.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，3.數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，4.數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，5.預(yù)警系統(tǒng)，6.監(jiān)測(cè)斷面(a1，a2，b1為測(cè)點(diǎn)埋設(shè)位置)，7.爬壁機(jī)器人，8.校核模塊，9.一體化攝像頭，10.芯片感應(yīng)器，11.數(shù)據(jù)傳輸模塊，12.現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，13.風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作室，14.數(shù)據(jù)整理，15.數(shù)據(jù)處理，16.隧道與地下工程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，17.數(shù)據(jù)分析室，18.遠(yuǎn)程控制室，19.服務(wù)器。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

應(yīng)該指出，以下詳細(xì)說明都是例示性的，旨在對(duì)本申請(qǐng)?zhí)峁┻M(jìn)一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有與本申請(qǐng)所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。

需要注意的是，這里所使用的術(shù)語僅是為了描述具體實(shí)施方式，而非意圖限制根據(jù)本申請(qǐng)的示例性實(shí)施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式，此外，還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說明書中使用術(shù)語“包含”和/或“包括”時(shí)，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

正如背景技術(shù)所介紹的，現(xiàn)有技術(shù)中存在受隧道與地下工程施工影響較大，測(cè)量精度不高，很容易造成施工阻礙，還無法實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)實(shí)時(shí)快速監(jiān)測(cè)，而且對(duì)做完二襯的變形情況無法監(jiān)測(cè)，對(duì)塌方的預(yù)測(cè)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，同時(shí)由于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、傳輸、分析、處理等工作量很大，時(shí)效性較差，災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估預(yù)警不系統(tǒng)，不利于指導(dǎo)施工的多項(xiàng)不足，為了解決如上的技術(shù)問題，本申請(qǐng)?zhí)岢隽艘环N適用于隧道與地下工程監(jiān)控量測(cè)信息的智慧感知系統(tǒng)及方法。

該系統(tǒng)是根據(jù)隧道與地下工程監(jiān)測(cè)信息化開發(fā)的一個(gè)全自動(dòng)施工監(jiān)測(cè)與信息管理系統(tǒng)，基于數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)運(yùn)行，運(yùn)用定位芯片感應(yīng)自動(dòng)測(cè)量技術(shù)為一體，具有專業(yè)自動(dòng)預(yù)警功能。施工過程中該系統(tǒng)按相關(guān)頻率要求自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)及時(shí)傳輸、服務(wù)器后臺(tái)綜合分析、自動(dòng)進(jìn)行預(yù)警，指導(dǎo)安全施工。本發(fā)明解決了隧道與地下工程監(jiān)控量測(cè)人工測(cè)量時(shí)效性差，安全評(píng)價(jià)系統(tǒng)不規(guī)范的困難。

系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)、預(yù)警系統(tǒng)四部分構(gòu)成。所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括預(yù)制監(jiān)測(cè)套管、爬壁機(jī)器人、校準(zhǔn)模塊三部分；所述爬壁機(jī)器人包括一體化攝像頭、芯片感應(yīng)器、遠(yuǎn)程控制模塊；所述數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)由無線傳輸?shù)姆绞綄F(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)傳輸至風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作室，傳輸系統(tǒng)內(nèi)嵌至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作室的所述數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)將現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)整理和處理，評(píng)價(jià)隧道與地下工程施工安全等級(jí)；所述預(yù)警系統(tǒng)將分析的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)警分級(jí)；所述一體化攝像頭可進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)拍照和現(xiàn)場(chǎng)攝像；所述爬壁機(jī)器人內(nèi)嵌無線控制模塊，可遠(yuǎn)程控制爬壁機(jī)器人移動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)；所述芯片感應(yīng)器可感應(yīng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)芯片發(fā)出的信號(hào)，定位芯片位置信息；所述校準(zhǔn)模塊包括兩個(gè)后視基準(zhǔn)點(diǎn)，可自動(dòng)校核后視點(diǎn)坐標(biāo)。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括預(yù)制監(jiān)測(cè)套管、爬壁機(jī)器人、校準(zhǔn)模塊三部分，三部分相互作用，實(shí)現(xiàn)隧道與地下工程內(nèi)全自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集工作。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述爬壁機(jī)器人包括一體化攝像頭、芯片感應(yīng)器、遠(yuǎn)程控制模塊。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述測(cè)點(diǎn)預(yù)制套管含有位移傳感器，可以把圍巖位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，芯片感應(yīng)器可接收到這種電信號(hào)。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述測(cè)點(diǎn)預(yù)制套管需與隧道與地下工程圍巖緊密錨固，套管與圍巖緊密錨固在一起可提高變形監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確度。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述測(cè)點(diǎn)預(yù)制套管直徑為38cm，便于錨固在直徑為40cm的鉆孔內(nèi)與圍巖緊密接觸。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述測(cè)點(diǎn)預(yù)制套管作為收斂監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)傾斜30度埋入隧道與地下工程開挖邊墻內(nèi)，便于監(jiān)測(cè)隧道與地下工程開挖過程中圍巖的變形情況。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述測(cè)點(diǎn)預(yù)制套管作為拱頂監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)垂直埋入隧道與地下工程拱頂處，便于監(jiān)測(cè)隧道與地下工程拱頂處垂直方向的圍巖變形情況。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述測(cè)點(diǎn)預(yù)制套管含有定位芯片，芯片感應(yīng)器通過感應(yīng)芯片位置確定預(yù)制套管的位置，監(jiān)測(cè)圍巖位移變化情況。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述定位芯片里邊有可被遠(yuǎn)程控制的開關(guān)，當(dāng)裝置被遠(yuǎn)程打開后，將會(huì)發(fā)出一種信號(hào)，而這種信號(hào)可以被具有無線傳輸功能的傳感設(shè)備接收到，從而被系統(tǒng)執(zhí)行并將發(fā)出信號(hào)的位置信息傳輸給芯片感應(yīng)接收器。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述爬壁機(jī)器人中包含一體化攝像頭、芯片感應(yīng)器、遠(yuǎn)程控制模塊，可在隧道與地下工程圍巖上通過遠(yuǎn)程控制自由移動(dòng)，受施工干擾影響較小。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述爬壁機(jī)器人含有芯片感應(yīng)器，可以接收到測(cè)點(diǎn)芯片發(fā)出的信號(hào)，定位芯片的坐標(biāo)。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述一體化攝像頭可同時(shí)進(jìn)行測(cè)量拍照攝像，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)過程的可視化。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述校準(zhǔn)模塊含有兩個(gè)后視基準(zhǔn)點(diǎn)，埋設(shè)在二次襯砌拱腰處，圍巖穩(wěn)定，便于數(shù)據(jù)采集之前的定位工作。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述兩個(gè)后視基準(zhǔn)點(diǎn)內(nèi)置芯片儲(chǔ)存后視點(diǎn)坐標(biāo)信息，芯片感應(yīng)器可獲取坐標(biāo)信息進(jìn)行定位。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述數(shù)據(jù)傳輸模塊內(nèi)嵌至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)內(nèi)，采用無線傳輸?shù)姆绞?，可以?shí)時(shí)將采集數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)測(cè)-預(yù)警工作室。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作室包括數(shù)據(jù)分析室、遠(yuǎn)程控制室、服務(wù)器，可進(jìn)行數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、整理、處理、分析，實(shí)時(shí)將分析結(jié)果進(jìn)行反饋施工。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)內(nèi)含隧道與地下工程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系，通過對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，對(duì)不同種類的塌方進(jìn)行預(yù)警、預(yù)報(bào)，反饋至報(bào)警系統(tǒng)，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)將現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)錄入后處理軟件后,可通過公式自動(dòng)計(jì)算把測(cè)得的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為位移值等，系統(tǒng)可以方便的繪制并查看根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)得到的各種時(shí)態(tài)曲線、空間效應(yīng)曲線圖。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)可對(duì)監(jiān)測(cè)曲線進(jìn)行回歸分析,系統(tǒng)根據(jù)回歸曲線的發(fā)展趨勢(shì),分析支護(hù)結(jié)構(gòu)受力和圍巖變形隨開挖面推進(jìn)和時(shí)間變化的情況,對(duì)變形趨勢(shì)進(jìn)行初步預(yù)測(cè)。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述預(yù)警系統(tǒng)將分析的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)警分級(jí)。利用不同等級(jí)的預(yù)警規(guī)范施工，將施工風(fēng)險(xiǎn)降低，保障施工安全。

工作方法，包括以下步驟：

步驟1：隧道與地下工程開挖時(shí)，使用φ40鉆頭在測(cè)點(diǎn)埋設(shè)位置打孔后將預(yù)制監(jiān)測(cè)套管埋入，其中拱頂測(cè)點(diǎn)垂直于拱頂，周邊收斂點(diǎn)斜30度埋入邊墻；

步驟2：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過基準(zhǔn)控制點(diǎn)定向后，爬壁機(jī)器人移至斷面最佳感應(yīng)位置，芯片感應(yīng)器感應(yīng)位移傳感器芯片的位置，獲取其位置信息；

步驟3：將數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)獲取的數(shù)據(jù)利用無線傳輸模塊實(shí)時(shí)傳至風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作室；

步驟4：風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作室將獲取的數(shù)據(jù)整理處理儲(chǔ)存后通過隧道與地下工程安全評(píng)價(jià)系統(tǒng)將分析結(jié)果傳輸至預(yù)警系統(tǒng)；

步驟5：預(yù)警系統(tǒng)根據(jù)分析結(jié)果將預(yù)警等級(jí)通過數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)反饋至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其中預(yù)警系統(tǒng)可將分析的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)警分級(jí)，將預(yù)警信息反饋至施工現(xiàn)場(chǎng)，指導(dǎo)施工；

步驟6：重復(fù)步驟1至步驟5，監(jiān)測(cè)下一斷面。

本申請(qǐng)的一種典型的實(shí)施方式中，如圖1所示，包括由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(2)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)(3)、數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)(4)、預(yù)警系統(tǒng)(5)四部分構(gòu)成。

其中，如圖2所示，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(2)包括預(yù)制監(jiān)測(cè)套管、爬壁機(jī)器人(7)、校準(zhǔn)模塊(8)三部分，如圖3所示，爬壁機(jī)器人(7)包括一體化攝像頭(9)、芯片感應(yīng)器(10)，數(shù)據(jù)傳輸模塊(11)內(nèi)嵌至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(2)中。

預(yù)制監(jiān)測(cè)套管，為一圓柱套管，內(nèi)部設(shè)置有位移傳感器和定位芯片，分別將圍巖位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào)和確定套管所在位置，以得到圍巖變形情況和圍巖位移變化情況。

進(jìn)一步的，所述預(yù)制監(jiān)測(cè)套管作為收斂監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)傾斜一定角度埋入隧道與地下工程開挖邊墻內(nèi)，便于監(jiān)測(cè)隧道與地下工程開挖過程中圍巖的變形情況。

優(yōu)選的，傾斜角度為20-40度。

預(yù)制監(jiān)測(cè)套管作為拱頂監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)垂直埋入隧道與地下工程拱頂處，以監(jiān)測(cè)隧道與地下工程拱頂處垂直方向的圍巖變形情況。

圍巖上設(shè)置有鉆孔，所述預(yù)制監(jiān)測(cè)套管通過錨固在鉆孔內(nèi)與圍巖緊密接觸。

爬壁機(jī)器人(7)可在隧道與地下工程圍巖上移動(dòng)進(jìn)行斷面監(jiān)測(cè)。爬壁機(jī)器人(7)包括機(jī)器人本體和設(shè)置于機(jī)器人本體上的圖像采集模塊、芯片感應(yīng)器和遠(yuǎn)程控制模塊，芯片感應(yīng)器與預(yù)制監(jiān)測(cè)套管的位移傳感器和定位芯片通信，接收其采集的信息，所述遠(yuǎn)程控制模塊遠(yuǎn)程控制定位芯片的開關(guān)，同時(shí)接收控制指令，控制機(jī)器人本體進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。

如圖4所示，數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)(4)包括數(shù)據(jù)整理(14)，數(shù)據(jù)處理(15)，將現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)(12)傳輸至風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作室(13)進(jìn)行數(shù)據(jù)整理(14)和數(shù)據(jù)處理(15)，通過數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)體系將分析結(jié)果進(jìn)行隧道與地下工程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)(20)。

如圖5所示，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作室(13)包括數(shù)據(jù)分析室(17)，遠(yuǎn)程控制室(18)，服務(wù)器(19)三部分組成，服務(wù)器(19)可以儲(chǔ)存采集的數(shù)據(jù)，遠(yuǎn)程控制室(18)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，預(yù)制監(jiān)測(cè)套管的定位芯片里邊有可被遠(yuǎn)程控制的開關(guān)，當(dāng)裝置被遠(yuǎn)程打開后，將會(huì)發(fā)出一種信號(hào)，而這種信號(hào)可以被具有無線傳輸功能的傳感設(shè)備接收到，從而被系統(tǒng)執(zhí)行并將發(fā)出信號(hào)的位置信息傳輸給芯片感應(yīng)接收器，爬壁機(jī)器人(7)的遠(yuǎn)程控制模塊等都與遠(yuǎn)程控制室(18)通信。

風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作室(13)將測(cè)得的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為位移值，繪制并查看根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)得到的各種時(shí)態(tài)曲線、空間效應(yīng)曲線圖，對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，對(duì)不同種類的塌方進(jìn)行預(yù)警、預(yù)報(bào)

一種適用于隧道與地下工程監(jiān)控量測(cè)信息的智慧感知系統(tǒng)的工作方法，包括以下步驟：

步驟1：隧道與地下工程開挖時(shí)，使用φ40鉆頭在測(cè)點(diǎn)埋設(shè)位置打孔后將預(yù)制監(jiān)測(cè)套管埋入，其中拱頂測(cè)點(diǎn)垂直于拱頂，周邊收斂點(diǎn)斜30度埋入邊墻；

步驟2：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(2)通過基準(zhǔn)控制點(diǎn)定向后，爬壁機(jī)器人(7)移至斷面最佳感應(yīng)位置，芯片感應(yīng)器(10)感應(yīng)位移傳感器芯片的位置，獲取其位置信息；

步驟3：將數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(2)獲取的數(shù)據(jù)利用無線傳輸模塊(11)實(shí)時(shí)傳至風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作室(13)；

步驟4：風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作室(13)將獲取的數(shù)據(jù)整理處理儲(chǔ)存后通過隧道與地下工程安全評(píng)價(jià)系統(tǒng)將分析結(jié)果傳輸至預(yù)警系統(tǒng)(5)；

步驟5：預(yù)警系統(tǒng)(5)根據(jù)分析結(jié)果將預(yù)警等級(jí)通過數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)反饋至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(2)，其中預(yù)警系統(tǒng)可將分析的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)警分級(jí)，將預(yù)警信息反饋至施工現(xiàn)場(chǎng)，指導(dǎo)施工；

步驟6：重復(fù)步驟1至步驟5，監(jiān)測(cè)下一斷面。

以上所述僅為本申請(qǐng)的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本申請(qǐng)，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本申請(qǐng)可以有各種更改和變化。凡在本申請(qǐng)的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本申請(qǐng)的保護(hù)范圍之內(nèi)。

上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。