[发明专利]一种隧道施工信息化动态监测系统及其监测方法

权利要求书

1.一种隧道施工信息化动态监测系统，其特征在于，该系统至少包括：

——工控机，包括一个含有采集控制程序模块(2)、图像和数据实时分析模块(8)的电脑控制总台(1)，用于远程控制隧道施工的监测和数据结果的分析；

——PLC无线控制器(3)，包括解码模块、无线主控装置和无线从动装置，用于解码工控机中采集控制程序模块(2)发出的指令，控制数字摄影机(4)的图像采集，同时控制数显采集装置(6)的数据采集；

——数字摄影机(4)，用于采集高分辨率现场隧道变形图像数据；

——变形监测感光件(5)，安装于隧道实时变形监测点，将变形监测图像传输至数字摄影机(4)中；

——数显采集装置(6)，用于监测隧道监控量测选测项目中内力数据值的采集；

——无线传输设备(7)，用于数字摄影机(4)的图像数据以及数显采集装置(6)所采集数据的存储和无线传输；

——动态设计反馈装置，包括监测值与标准值对比的设计参数分析模块(10)和综合评判预警模块(9)，用于将工控机传输的隧道监测值与标准值对比，并发出预警；

所述动态设计反馈装置连接工控机，工控机分别连接PLC无线控制器(3)以及图像和数据无线传输装置(7)；所述PLC无线控制器(3)以及图像和数据无线传输装置(7)分别连接数字摄影机(4)和数显采集装置(6)，数字摄影机(4)连接变形监测感光件(5)，数显采集装置(6)与隧道选测项目内力监测设备连接。

2.根据权利要求1所述的一种隧道施工信息化动态监测系统，其特征在于，所述数字摄影机(4)通过变形监测感光件(5)采集隧道变形的图像数据，用于隧道监控量测必测项目中的变形监测。

3.根据权利要求2所述的一种隧道施工信息化动态监测系统，其特征在于，所述系统的变形监测感光件(5)与数字摄影机(4)距离在100m以内。

4.根据权利要求1所述的一种隧道施工信息化动态监测系统，其特征在于，所述数显采集装置(6)包括内力监测设备和数显采集仪；所述内力监测设备包括压力盒、应力计和应变计传感器；数显采集仪存储压力盒、应力计和应变计传感器采集的隧道内力监测数据。

5.根据权利要求4所述的一种隧道施工信息化动态监测系统，其特征在于，所述数显采集装置(6)采集隧道监控量测选测项目中的内力监测数据，通过压力盒、应力计和应变计传感器监测隧道围岩压力、锚杆轴力、混凝土初衬应力、混凝土二衬应力和钢拱架应力；压力盒设置于隧道监测断面围岩和初衬之间，应力计设置于隧道监测断面锚杆和钢拱架上，应变计设置于隧道监测断面混凝土初衬和二衬内。

6.一种隧道施工信息化动态监测方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：

1)电脑控制总台(1)发出控制指令给PLC无线控制器(3)，通过解码模块解码后，控制数字摄影机(4)和数显采集装置(6)；

2)数显采集装置(6)采集隧道监测选测项目中的内力监测数据；数字摄影机(4)通过变形监测感光件(5)采集变形监测图像；

3)无线传输设备(7)将必测项目的变形监测图像和选测项目的内力监测数据无线传输至电脑控制总台(1)；

4)电脑控制总台(1)将隧道变形监测图像和内力监测数据输送至图像和数据实时分析模块(8)，对大范围图像进行变形校正和图像分析，将图像数据转化为隧道变形监测数据；同时对选测项目的内力监测数据进行拟合分析，最后将分析结果回馈给电脑控制总台(1)；

5)电脑控制总台(1)最终将分析回馈结果输送至动态设计反馈装置中，通过实测值与标准值对比，经设计参数分析模块(10)进行差值分析，由综合评判预警模块(9)实时报警。

7.根据权利要求6所述的一种隧道施工信息化动态监测方法，其特征在于，所述动态设计反馈装置通过下述步骤实施动态监测：

综合评判预警模块(9)将必测项目和选测项目的监控量测数据进行判断，通过实测值与标准值对比，经设计参数分析模块(10)进行差值分析，若超过预警值则通过综合评判预警模块(9)发出预警，并调整监测采集频率，重新作出施工方案；若未超过预警值则继续监测过程，并作出动态优化设计方案。