阅读说明：本技术 一种隧道降噪监测系统 (Tunnel noise reduction monitoring system ) 是由 常泳涛 宋洋 庞亚楠 葛正楠 杨恩 高建军 于 2019-04-17 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种隧道降噪监测系统,该系统主要由数据采集系统、数据降噪系统、数据处理系统、数据交互系统四个子系统构成。所述数据采集系统包括量测锚杆、地中多点位移计、土压力盒、混凝土应变计、钢筋应变计、全站仪等监测装置；所述数据降噪系统包括数据降噪模块和通讯模块A两部分,其中各数据采集装置通过数据线与数据降噪模块连接在一起,数据降噪模块和通讯模块A之间依次具有电性连接；所述数据处理系统系统包含通讯模块B、储存模块、运算模块、通讯模块C,所述通讯模块B与通讯模块A之间建立有由通讯模块A向通讯模块B的单向通信连接,所述通讯模块B、储存模块、运算模块、通讯模块C之间依次具有电性连接。(The invention provides a tunnel noise reduction monitoring system which mainly comprises four subsystems, namely a data acquisition system, a data noise reduction system, a data processing system and a data interaction system. The data acquisition system comprises monitoring devices such as a measuring anchor rod, a multipoint displacement meter in the ground, a soil pressure cell, a concrete strain meter, a steel bar strain meter and a total station; the data noise reduction system comprises a data noise reduction module and a communication module A, wherein each data acquisition device is connected with the data noise reduction module through a data line, and the data noise reduction module is electrically connected with the communication module A in sequence; the data processing system comprises a communication module B, a storage module, an operation module and a communication module C, wherein a one-way communication connection from the communication module A to the communication module B is established between the communication module B and the communication module A, and the communication module B, the storage module, the operation module and the communication module C are sequentially electrically connected.)

一种隧道降噪监测系统

技术领域

本发明涉及隧道工程监测领域，特别涉及一种隧道降噪监测系统及用法。

背景技术

当前我国正处于全面建成小康社会的关键时期，公路交通建设则是其中非常重要的一部分，构建能够连接我国东部经济发达地区与西部开发地区，沟通内陆与沿海地区的“十横十纵”运输路线。由此大量隧道工程开工建设，而在隧道建设的过程中，隧道监控量测作为新奥法的三大核心之一，对评价隧道施工方法的可行性、设计参数的合理性，了解隧道施工实际围岩级别及其变形特性等能够提供准确、及时的依据，对隧道二次衬砌的施作时间具有决定性意义；因此，它是保障隧道建设成功的重要手段。而在隧道监测过程中，耗费人力物力、数据记录精确程度不足、设备仪器易损坏及施工现场与工程技术人员的工程数据交互不变引起的施工效率低下是最为主要的问题。提高隧道工程数据采集、数据传输、数据分析与反馈之间的联动性对于节约施工成本、提高施工效率及增强隧道工程安全性具有重要的意义。

目前研究开发的隧道监测系统有中国专利号201810039712.2公开了一种名称为“一种隧道围岩压力监测和预警系统”的监测系统，该系统在现有监测设备及程序基础上，增加了一个报警装置，将收集到的数据做了进一步后处理并通过与规范建议值对比变形量和变形速率来达到预警的作用；中国专利号201810154030.6公开了一种名称为“支护拱顶下沉监测装置及方法”的监测装置，该装置通过凹透镜、激光器和刻度器利用折射原理制作了一种精度更高的监测拱顶下沉的装置，且较全站仪、水准仪更为容易上手，普适性较高；中国专利号201810525080.0公开了一种名称为“一种隧道测量系统”的监测系统，该系统主要在现有的监测设备全站仪基础上增加一对通讯模块和图形交互模块，旨在加强现场施工情况与工程技术人员之间的信息交互，从而能够使现场施工实时得到指导，在一定程度上提高工程的安全系数。

发明内容

传统隧道监测采用“人工读书、手工填写、纸质报告”的模式，其人为干预的因素太多，数据处理滞后，隧道实际信息不能够得到及时的汇总报告；且数据的可溯源性问题较严重，不能够形成即时、有效、连续的数据链，使管理者难以实现全过程的监控，易出现数据失真、缺失的问题。为了解决隧道监测过程中耗费人力物力、数据记录准确程度不足、数据传递过程中设备仪器易损坏及监测管理系统信息化程度不高引起的施工效率低下等问题，提高了隧道监测设备的耐用性、数据的准确性、数据传输的及时性及数据交互共享的便利性。

本发明通过以下技术方案实现。

本发明提供一种隧道降噪监测系统，其下包括数据采集系统、数据降噪系统、数据处理系统、数据交互系统共计四个子系统，所述数据采集系统包括量测锚杆、地中多点位移计、土压力盒、混凝土应变计、钢筋应变计、全站仪等监测装置；所述数据降噪系统包括数据降噪模块和通讯模块A两部分，其中各数据采集装置通过数据线与数据降噪模块连接在一起，数据降噪模块和通讯模块A之间依次具有电性连接；所述数据处理系统系统包含通讯模块B、储存模块、运算模块、通讯模块C，所述通讯模块B与通讯模块A之间建立有由通讯模块A向通讯模块B的单向通信连接，所述通讯模块B、储存模块、运算模块、通讯模块C之间依次具有电性连接；所述数据交互系统包括通讯模块D、一台Windows Azure服务器和数据模块E，素数通讯模块D与通讯模块C之间建立有由通讯模块C向通讯模块D的单向通信连接，所述通讯模块D与Windows Azure服务器之间通过数据线进行连接，所述通讯模块E与通讯模块F之间建立有双向通信连接。

量测锚杆：广泛适用于各类建筑基础、桩、地下连续墙、隧道衬砌、桥梁、边坡、码头、船坞、闸门等混凝土工程及深基坑开挖安全监测中，测量锚杆的锚固力、拉拔力等。

地中多点位移计：测量结构物深层多部位的位移、沉降、应变、滑移等，可兼测钻孔位置的温度。

土压力盒：振弦式土压力盒广泛应用于建筑、铁路、交通、水电、大坝、隧道等工程领域的基础及其他土压、水压的压力测量，充分了解被测点的接触压力状态。

混凝土应变计：用于各种混凝土结构内部的应变测量。埋设时将应变计按需测量方向轻绑在结构钢筋上（埋入式钢梁应变计固定在被测钢梁上），然后灌入混凝土。适用于桥梁、隧道、大坝、建筑、各种混凝土桩的应变监测。

钢筋应变计：长期布设在水工结构物或其它结构物的表面，测量结构物表面的应变量，并可同步测量布设点的温度。

全站仪：用于在隧道开挖的同时,在隧道内任意位置处进行测量,测得隧道实际特征信息。

降噪模块：采用小波去噪技术对实时监测数据进行降噪处理，通过信号在不同尺度下的小波变化，将信号分解为高频部分和低频部分，其中低频部分代表了信号的主要特征，高频部分代表了信号的细节部分。

通讯模块A：用于与通讯模块B建立通信连接，将通过降噪模块降噪处理过的数据收集系统所测得的隧道实际特征信息和沉降、受力数据通过通信连接发送给数据处理系统。

通讯模块B：用于与通讯模块A建立通信连接，接收来自于数据降噪系统的隧道实际特征信息和沉降、受力等数据，并将沉降、应力等数据其发送至运算模块，将隧道实际特征信息发送至图形转换模块。

储存模块：用于储存隧道设计图形及相关参数

图形转换模块：用于根据来自于通讯模块B的隧道实际特征情况及位置信息，从存储于存储模块以内的隧道设计图形中所对应位置处提取相应的特征参数，并将该特征参数转换为数字化的理论特征信息。

运算模块：用于将来自于通讯模块B的隧道实际特征信息与来自图形转换模块的理论特征信息进行比较，将运算结果信息经由通讯模块C发送给数据交互系统。

通讯模块C：用于与通讯模块D建立通信连接，将通过运算模块处理过的运算结果信息通过通信连接发送给数据处理系统。

通讯模块D：用于与通讯模块C建立通信连接，接收来自于数据传输系统的隧道实际特征信息和沉降、受力等数据，并将沉降、应力等数据其发送至运算模块，将隧道实际特征信息发送至图形转换模块。

Windows Azure服务器：它是一个互联网级的运行于微软数据中心系统上的云计算服务平台，它的主要目标是为开发者提供一个平台，帮助开发可运行在云服务器、数据中心、Web和PC上的应用程序。能够将处于云端的开发者个人能力，同微软全球数据中心网络托管的服务，比如存储、计算和网络基础设施服务，紧密结合起来。

通讯模块E：用于与通讯模块F建立通信连接，将经过云监测管理系统分级处理过的信息通过通信连接发送至现场人员。

通讯模块F：用于与通讯模块E建立通信连接，接受来自于云监测管理系统进行的分级和预警处理，并将分析结果与处理方案直观地展示给现场技术人员。

所述隧道实际特征信息包括使用所述全站仪对隧道轮廓线上各点进行测量所获得的该点在各个空间维度上的坐标数据，所述理论特征信息包括通过所述图形转换模块从所述隧道设计图形中所对应的的位置处提取相应的在图形上表示的各个方向维度上的坐标数据。

所述运算结果信息是所述隧道实际特征信息与所述理论特征信息之差。

所述通讯模块A与通讯模块B之间的通信连接为蓝牙通信连接。

所述终端单元将所述通讯模块B、存储模块、图形转换模块以及运算模块设置于一体的智能手机。

所述通讯模块A可使用智能手机代替。

所述通讯模块A是与所述全站仪设置为一体的。

优点与有益效果：

本发明的有益效果在于采用本发明提供的技术方案，相比现有技术：

①使应用于隧道内部的数据收集系统通过处理运算后，在利用云管理系统整理、分类、管理之后，使现场人员与工程技术人员之间建立了通信连接，从而可以方便工程技术人员掌握隧道内工程实际情况，及时向隧道内施工人员发出正确的指令，保证隧道挖据形态、尺寸与工程技术人员设计图形上的尺寸相符合，提高了隧道工程质量和测量效率，有利于降低企业管理成本，提高经济效益。

②数据采集之后，在向服务器传输实时数据的过程中增加了降噪处理，筛选过滤掉实时监测中由于误差或施工扰动造成的无效数据，由于实时监测数据量较大，数据降噪处理可以有效减少监测结果的误差值，极大地提高监测结果的准确性和可靠度。

③在后处理过程借鉴了互联网的云管理技术，很大程度上提高了隧道监测数据的利用率，能够提供高效、及时的信息共享、交互、处理和反馈。

附图说明

图1为本发明监测系统连接示意图；

具体实施方式

下面结合技术方案和参照附图对本发明进行详细说明。

本项发明提供一种隧道降噪监测系统，该系统主要由数据采集系统、数据降噪系统、数据处理系统、数据交互系统四个子系统构成。所述数据采集系统包括量测锚杆、地中多点位移计、土压力盒、混凝土应变计、钢筋应变计、全站仪等监测装置；所述数据降噪系统包括数据降噪模块和通讯模块A两部分，其中各数据采集装置通过数据线与数据降噪模块连接在一起，数据降噪模块和通讯模块A之间依次具有电性连接；所述数据处理系统系统包含通讯模块B、储存模块、运算模块、通讯模块C，所述通讯模块B与通讯模块A之间建立有由通讯模块A向通讯模块B的单向通信连接，所述通讯模块B、储存模块、运算模块、通讯模块C之间依次具有电性连接；所述数据交互系统包括通讯模块D、一台Windows Azure服务器和数据模块E，素数通讯模块D与通讯模块C之间建立有由通讯模块C向通讯模块D的单向通信连接，所述通讯模块D与Windows Azure服务器之间通过数据线进行连接，数据模块E与数据模块F之间建立双向通信连接。

本发明最大的优点是数据采集之后，在向服务器传输实时数据的过程中增加了降噪处理，筛选过滤掉实时监测中由于误差或施工扰动造成的无效数据，由于实时监测数据量较大，数据降噪处理可以有效减少监测结果的误差值，极大地提高监测结果的准确性和可靠度。使应用于隧道内部的数据收集系统通过处理运算后，在利用云管理系统整理、分类、管理之后，使现场人员与工程技术人员之间建立了通信连接，从而可以方便工程技术人员掌握隧道内工程实际情况，及时向隧道内施工人员发出正确的指令，保证隧道挖据形态、尺寸与工程技术人员设计图形上的尺寸相符合，提高了隧道工程质量和测量效率，有利于降低企业管理成本，提高经济效益。在后处理过程借鉴了互联网的云管理技术，很大程度上提高了隧道监测数据的利用率，能够提供高效、及时的信息共享、交互、处理和反馈。