一種電力隧道實時監測系統及方法
【專利摘要】本發明涉及一種電力隧道實時監測系統及方法，該系統包括隧道結構監測傳感器、實時監測儀器、定期監測儀器、數據采集傳輸子系統、數據處理及數據庫管理子系統、信息處理及應用子系統，所述隧道結構監測傳感器、實時監測儀器、數據采集傳輸子系統、數據處理及數據庫管理子系統、信息處理及應用子系統依次連接，所述定期監測儀器分別與隧道結構監測傳感器和數據處理及數據庫管理子系統連接。與現有技術相比，本發明具有系統架構合理、可靠性高、兼容性好、抗干擾強等優點。
【專利說明】 一種電力隧道實時監測系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及隧道遠程自動化監測領域，尤其是涉及一種電力隧道實時監測系統及方法。
【背景技術】
[0002]20世紀90年代以來，隨著大跨度鐵路公路兩用橋、大型水電站、國際空間站計劃、火星無人探測計劃等大型工程項目的實施，與動力特性相關的大型結構體系的健康診斷問題迅速成為國際學術界和工程界關注的熱點，在橋梁、高層建筑領域已經有了不少的應用實例:美國Robert等開展了輕軌架空水泥結構的監測，對8個軌段在不同天氣條件下進行了在線監視和結構健康診斷分析；德國在柏林新建的萊特火車站(Lehrter Bahnhof,Berlin)大樓安裝了健康監測系統；然而，在大型隧道方面，卻鮮有利用健康監測系統對結構進行監控管理的案例。
[0003]隧道健康診斷研究作為隧道工程中新興的研究方向，是分析和評估病害對隧道健康狀態的影響程度并采取合理有效的養護和維修措施的前提和基礎。隧道結構數字化研究屬于城市隧道工程乃至所有土木工程結構范疇內的前沿科研項目，相比傳統的應用工程實踐的理論研究，數字化最大的優勢是為建設以及后期養護管理提供了一個可擴展的平臺，通過結構體可視化功能，將隧道的設計、建設、結構病害、養護管理等信息實時集成呈現，通過2D以及3D的視圖以及可查詢的鏈接，實時從數據庫調取可用信息，為結構的建養一體化平臺的各種功能提供信息依據。
[0004]現今國內外對于隧道運營養護系統的研究以及工程信息化結合的比較成功的案例，主要有美國紐約的地鐵信息集成管理系統，以及日本東京城市地下鐵道管理運營系統，然而這些系統主要是從地鐵日常運營管理維護出發，重點在于車組、設備的管理維護，以及緊急情況下的應急調度、人群疏散等出發，對于結構病害診治和工程力學狀況的監測較少涉及。

【發明內容】

[0005]本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種電力隧道實時監測系統及方法。
[0006]本發明的目的可以通過以下技術方案來實現:一種電力隧道實時監測系統，其特征在于，包括
[0007]隧道結構監測傳感器，用于檢測隧道結構參數的變化；
[0008]實時監測儀器，用于在線實時監測隧道，接收隧道結構監測傳感器參數數據；
[0009]定期監測儀器，按要求對隧道關鍵結構進行定期監測；
[0010]數據采集傳輸子系統，實現數據采集及通信；
[0011]數據處理及數據庫管理子系統，對定期監測儀器和實時監測儀器的數據進行管理；[0012]信息處理及應用子系統，實現信息采集、閾值預警、狀況評估、運營管理、養護決策等功能；
[0013]所述隧道結構監測傳感器、實時監測儀器、數據采集傳輸子系統、數據處理及數據庫管理子系統、信息處理及應用子系統依次連接，所述定期監測儀器分別與隧道結構監測傳感器和數據處理及數據庫管理子系統連接。
[0014]所述的隧道結構監測傳感器包括管片位移傳感器、結構內力傳感器和水土壓力傳感器。
[0015]所述的信息處理及應用子系統包括安全運營及預警報告模塊、健康狀況分級評估專家模塊及維修養護決策模塊。
[0016]一種電力隧道實時監測方法，其特征在于，該方法包括以下步驟:
[0017]I)將各類隧道結構監測傳感器安放于各個隧道監測點；
[0018]2)當監測結構參數變化時，各類隧道結構監測傳感器將參數信號發送給實時監測儀器和定期監測儀器進行轉換；
[0019]3)實時監測儀器判斷傳感器是否是光纖光柵傳感器，是則轉向步驟4)，否則轉向步驟5)；
[0020]4)實時監測儀器將轉換后的光纖光柵傳感器信號通過光纜直接傳送到數據采集傳輸子系統，之后光纖光柵解調儀將接收的測試信號轉換為波長數字信號并發送到數據處理及數據庫管理子系統；
[0021]5)實時監測儀器將其他傳感器電測信號進行預處理后傳送到數據采集傳輸子系統，之后將其還原為測試數字信號并發送到數據處理及數據庫管理子系統；
[0022]6)定期監測儀器按照定期監測要求，將安全狀況參數發送到數據處理及數據庫管理子系統；
[0023]7)各參數匯總存儲到數據庫，信息處理及應用子系統根據傳感器測試標定參數將其計算成結構參數的變化；
[0024]8)信息處理及應用子系統對采集數據進行初步分析和奇異性判斷，消除異常數據后完成實時監測綜合數據的構件和數據采集工作。
[0025]步驟8)所述的信息處理及應用子系統對采集數據進行初步分析為采用回歸分析方法得出擬合曲線，采用阻尼最小二乘算法作為預測算法，在一定范圍內推測變化趨勢值，為施工提供信息預報。
[0026]與現有技術相比，本發明具有以下優點:
[0027]1、系統架構合理，充分考慮大型工程安全監測的特點和需求，在自動化方面總結了其它系統的優點和不足，并在系統總線方式、系統安全性方面滿足長期使用的要求，適于長期運營，在運用的多項測量、通信技術應有成熟的工程應用，測量精度高、性能穩定可靠。
[0028]2、開放性體系結構保證高可靠性，按開放式體系結構設計的支持多種數據庫平臺及與其他數據庫連接，可以與各局域網和廣域網互聯。
[0029]3、良好的兼容性，可以通過各種不能的模塊靈活組合方便地接入安全監測的多種儀器，并可不受限制地隨意進行系統的擴展等。
【專利附圖】

【附圖說明】[0030]圖1為本發明系統的框架圖。
【具體實施方式】
[0031]下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。
[0032]如圖1所示，一種電力隧道實時監測系統，其特征在于，包括隧道結構監測傳感器
1、實時監測儀器2、定期監測儀器3、數據采集傳輸子系統4、數據處理及數據庫管理子系統
5、信息處理及應用子系統6，所述隧道結構監測傳感器1、實時監測儀器2、數據采集傳輸子系統4、數據處理及數據庫管理子系統5、信息處理及應用子系統6依次連接，所述定期監測儀器2分別與隧道結構監測傳感器I和數據處理及數據庫管理子系統5連接。
[0033]所述的隧道結構監測傳感器I包括管片位移傳感器11、結構內力傳感器12和水土壓力傳感器13。
[0034]所述的信息處理及應用子系統6包括安全運營及預警報告模塊61、健康狀況分級評估專家模塊62及維修養護決策模塊63。
[0035]一種電力隧道實時監測方法，其特征在于，該方法包括以下步驟:
[0036]I)將各類隧道結構監測傳感器安放于各個隧道監測點；
[0037]2)當監測結構參數變化時，各類隧道結構監測傳感器將參數信號發送給實時監測儀器和定期監測儀器進行轉換；
[0038]3)實時監測儀器判斷傳感器是否是光纖光柵傳感器，是則轉向步驟4)，否則轉向步驟5)；
[0039]4)實時監測儀器將轉換后的光纖光柵傳感器信號通過光纜直接傳送到數據采集傳輸子系統，之后光纖光柵解調儀將接收的測試信號轉換為波長數字信號并發送到數據處理及數據庫管理子系統；
[0040]5)實時監測儀器將其他傳感器電測信號進行預處理后傳送到數據采集傳輸子系統，之后將其還原為測試數字信號并發送到數據處理及數據庫管理子系統；
[0041]6)定期監測儀器按照定期監測要求，將安全狀況參數發送到數據處理及數據庫管理子系統；
[0042]7)各參數匯總存儲到數據庫，信息處理及應用子系統根據傳感器測試標定參數將其計算成結構參數的變化；
[0043]8)信息處理及應用子系統對采集數據進行初步分析和奇異性判斷，消除異常數據后完成實時監測綜合數據的構件和數據采集工作。
[0044]步驟8)所述的信息處理及應用子系統對采集數據進行初步分析為采用回歸分析方法得出擬合曲線，采用阻尼最小二乘算法作為預測算法，在一定范圍內推測變化趨勢值，為施工提供信息預報。
【權利要求】
1.一種電力隧道實時監測系統，其特征在于，包括 隧道結構監測傳感器，用于檢測隧道結構參數的變化； 實時監測儀器，用于在線實時監測隧道，接收隧道結構監測傳感器參數數據； 定期監測儀器，按要求對隧道關鍵結構進行定期監測； 數據采集傳輸子系統，實現數據采集及通信； 數據處理及數據庫管理子系統，對定期監測儀器和實時監測儀器的數據進行管理； 信息處理及應用子系統，實現信息采集、閾值預警、狀況評估、運營管理、養護決策等功倉泛; 所述隧道結構監測傳感器、實時監測儀器、數據采集傳輸子系統、數據處理及數據庫管理子系統、信息處理及應用子系統依次連接，所述定期監測儀器分別與隧道結構監測傳感器和數據處理及數據庫管理子系統連接。
2.根據權利要求1所述的一種電力隧道實時監測系統，其特征在于，所述的隧道結構監測傳感器包括管片位移傳感器、結構內力傳感器和水土壓力傳感器。
3.根據權利要求1所述的一種電力隧道實時監測系統，其特征在于，所述的信息處理及應用子系統包括安全運營及預警報告模塊、健康狀況分級評估專家模塊及維修養護決策模塊。
4.一種如權利要求1所述的電力隧道實時監測方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: 1)將各類隧道結構監測傳感器安放于各個隧道監測點； 2)當監測結構參數變化時，各類隧道結構監測傳感器將參數信號發送給實時監測儀器和定期監測儀器進行轉換； 3)實時監測儀器判斷傳感器是否是光纖光柵傳感器，是則轉向步驟4)，否則轉向步驟5)； 4)實時監測儀器將轉換后的光纖光柵傳感器信號通過光纜直接傳送到數據采集傳輸子系統，之后光纖光柵解調儀將接收的測試信號轉換為波長數字信號并發送到數據處理及數據庫管理子系統； 5)實時監測儀器將其他傳感器電測信號進行預處理后傳送到數據采集傳輸子系統，之后將其還原為測試數字信號并發送到數據處理及數據庫管理子系統； 6)定期監測儀器按照定期監測要求，將安全狀況參數發送到數據處理及數據庫管理子系統； 7)各參數匯總存儲到數據庫，信息處理及應用子系統根據傳感器測試標定參數將其計算成結構參數的變化； 8)信息處理及應用子系統對采集數據進行初步分析和奇異性判斷，消除異常數據后完成實時監測綜合數據的構件和數據采集工作。
5.根據權利要求4所述的一種電力隧道實時監測方法，其特征在于，步驟8)所述的信息處理及應用子系統對采集數據進行初步分析為采用回歸分析方法得出擬合曲線，采用阻尼最小二乘算法作為預測算法，在一定范圍內推測變化趨勢值，為施工提供信息預報。
【文檔編號】G05B19/418GK103472774SQ201310365763
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年8月21日 優先權日:2013年8月21日
【發明者】高小慶, 陸小龍, 楊文威, 何真珍 申請人:國家電網公司, 國網上海市電力公司