[实用新型]基于ZigBee和BIM的分布式光纤传感器盾构隧道无线监测系统

说明书

本实用新型提供一种基于ZigBee和BIM的分布式光纤传感器盾构隧道无线监测系统，包括隧道内设置的分布式光纤传感器采集系统、ZigBee无线网络系统、互联网络协调器和BIM云平台系统，所述的分布式光纤传感器采集系统通过Zigbee无线传感网络系统与互联网络协调器连接，互联网络协调器与BIM云平台子系统无线网络连接。本实用新型通过分布式光纤传感器采集系统自动采集盾构隧道结构信息，采用洞内Zigbee无线网络技术将监测数据远程上传给互联网云盘，BIM云平台通过远程访问云盘数据库，实现了对隧道监测数据的查询、存储及处理，及时反馈盾构隧道结构安全信息，而项目管理者也可以通过远程访问BIM云平台，实现对隧道施工状态的动态掌握。

技术领域

本实用新型是一种基于ZigBee和BIM的分布式光纤传感器盾构隧道无线监测系统。

背景技术

目前常规的盾构隧道监测的方法还是采用人工的点式的测量，通过在盾构隧道内埋设监测点及传感器，比如反光棱镜、钢筋计、混凝土应变计、土压力盒等，这些传感器不仅耐久性差，而且易受强电磁场的干扰，随着隧道长度增加，点式监测的局限性越来越凸显，人工成本越来越高，而且监测的精度和误差也受到作业人员素质影响，同时还不能实现实时监测。

光纤传感器具有稳定性高、耐久性好，并且可以采用分布式连接，因此得到越来越多的应用，但光纤传感器的数据传输大多采用的还是传统的有线方式，而在实际隧道施工中数据线容易被破坏。由于ZigBee无线组网技术技术具有低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术特点，因此，在洞内采用基于ZigBee技术的无线传输可以实现自动化监测及采集，同时还可以节省导线成本和避免导线被破坏的缺陷。而随着BIM 技术的飞速发展，目前正在被推广和应用在重大工程项目建设中，基于BIM信息模型的云平台，将施工和运营管理在同一个数据建立信息模型，实现了各个单位管理平台的一体化、模型化，在施工组织、造价计算及碰撞检查方面就有明显的优势，结合数据处理系统可以实现自动化分析。

可见，随着监测技术的不断发展，高精度、高度自动化将是盾构隧道施工监测的发展方向，因此，需要我们对监测传感器、数据自动采集及洞内无线传输、洞外终端系统等进行探索与研究，以实现基于BIM云平台的盾构隧道监测。

实用新型内容

为了克服现有人工成本高，而且监测的精度和误差也受到作业人员素质影响，同时还不能实现实时监测的问题，本实用新型提供一种基于ZigBee和BIM的分布式光纤传感器盾构隧道无线监测系统，本实用新型利用分布式光纤传感器监测隧道净空收敛、接缝宽度、钢筋应力以及混凝土应变、围岩压力等参数，采用ZigBee无线组网技术将光纤解调仪处理的信号数据在洞内无线传输，通过Internet网络将数据信息传输到网络云盘数据库，通过BIM云平台自动读取数据信息，从而实现对隧道工程中净空收敛、接缝宽度、围岩压力等参数自动化监测，并通过自动化数据处理系统实现数据分析及预警。

本实用新型采用的技术方案为：基于ZigBee和分布式光纤传感器的盾构隧道无线监测系统，包括隧道内设置的分布式光纤传感器采集系统、ZigBee无线网络系统、互联网络协调器和BIM云平台系统，所述的分布式光纤传感器采集系统通过Zigbee无线传感网络系统与互联网络协调器连接，互联网络协调器与BIM云平台系统无线网络连接。

所述的分布式光纤传感器采集系统包括分布式光纤传感器和光纤解调仪，所述的分布式光纤传感器为多个，串联后与光纤解调仪通过传输光缆连接；隧道纵向每隔50~200m设置一个监测断面，分布式光纤传感器设置在监测断面上。

所述的ZigBee无线网络系统包括ZigBee终端设备、ZigBee中继器和ZigBee网络协调器，所述的ZigBee终端设备、ZigBee中继器和ZigBee网络协调器互相之间信号连接；所述的ZigBee终端设备与光纤解调仪信号连接；ZigBee网络协调器与互联网络协调器信号连接。