[发明专利]一种隧道施工突水智能预警系统

权利要求书

1.一种隧道施工突水智能预警系统，包括突水预警模块、突水预警控制终端，其特征在于，所述突水预警模块检测地下监测点的压力和湿度并转换为电压值，根据电压值的大小决定向突水预警控制终端传输电压电平的状态，突水预警控制终端当接收到突水预警模块传来的高电平电压后发出突水预警，所述突水预警模块包括电压生成电路、电压缓冲电路、变化值检测电路和预警控制电路；

所述电压生成电路选用型号为SAYL404Y的压力传感器J1检测地下监测点的压力，利用压电效应将被测压力转换为电荷信号，并运用电容C2在运放器AR1的反相输入端和输出端之间产生差动电压，所述电压缓冲电路当电容C3的充电电压达到0.7V时导通场效应管Q2，电容C4和运放器AR2开始采样电压生成电路的输出，当电容C3的充电电压达到1.4V时导通二极管D3和二极管D4，电容C3迅速放电，场效应管Q2截止，运用电容C4的充电和运放器AR2自身构成的电压跟随器短暂性保持电压生成电路的输出，所述变化值检测电路运用运放器AR3对电压生成电路的输出和电压缓冲电路的输出进行差分减法运算，运用电阻R10和电阻R11分压设置压力变化值阈值，当运放器AR3的输出大于压力变化值阈值与二极管D5的导通电压之和时，三极管Q3导通，并输出高电平电压信号，所述预警控制电路选用型号为HSTL-106WS的湿度传感器J2检测地下监测点的湿度，并以正比例形式转换为对应的电压信号，当湿度传感器J2输出的电压信号大于湿度阈值时，三极管Q6导通，且当变化值检测电路输出高电平电压信号时，场效应管Q5导通，预警控制电路输出+6V至突水预警控制终端。

2.如权利要求1所述一种隧道施工突水智能预警系统，其特征在于，所述电压生成电路包括型号为SAYL404Y的压力传感器J1，压力传感器J1的引脚1接二极管D1的阴极、二极管D2的阳极、电容C1、电容C2、电阻R1的一端和运放器AR1的反相输入端，压力传感器J1的引脚2接地和二极管D1的阳极、二极管D2的阴极、电容C1的另一端、运放器AR1的同相输入端，运放器AR1的输出端接电容C2、电阻R1的另一端和电感L1的一端，电感L1的另一端接变化值检测电路电阻R6的一端和电压缓冲电路的输入端。

3.如权利要求1所述一种隧道施工突水智能预警系统，其特征在于，所述电压缓冲电路包括运放器AR2，运放器AR2的反相输入端接运放器AR2的输出端和变化值检测电路中电阻R7的一端，运放器AR2的同相输入端接电容C4的一端和场效应管Q2的源极，电容C4的另一端接地，场效应管Q2的漏极接变化值检测电路中电阻R6的一端，场效应管Q2的栅极接电阻R2的一端，电阻R2的另一端接电阻R3的一端和三极管Q1的发射极，三极管Q1的集电极接电源+6V和电阻R4的一端，三极管Q1的基极接电阻R3、电阻R4的另一端、二级管D3的阳极和电容C3的一端，电容C3的另一端接地和二极管D4的阴极，二极管D4的阳极接二极管D3的阴极。

4.如权利要求1所述一种隧道施工突水智能预警系统，其特征在于，所述变化值检测电路包括电阻R6，电阻R6的一端接电压生成电路的输出端和电压缓冲电路的输入端，电阻R6的另一端接电阻R5的一端和运放器AR3的同相输入端，电阻R5的另一端接地，运放器AR3的反相输入端接电阻R8的一端和电阻R7的另一端，电阻R7的一端接电压缓冲电路的输出端，运放器AR3的输出端接电阻R9的一端、电阻R8的另一端和二极管D5的阳极，二极管D5的阴极接电阻R10、电阻R11的一端和三极管Q3的集电极，电阻R10的另一端接电源+12V，电阻R11的另一端接地，三极管Q3的基极接电阻R12的一端和电阻R9的另一端，三极管Q3的发射极接电阻R12的另一端和预警控制电路的输入端。

5.如权利要求1所述一种隧道施工突水智能预警系统，其特征在于，所述预警控制电路包括电阻R13，电阻R13的一端接变化值检测电路的输出端，电阻R13的另一端接电阻R14的一端和场效应管Q5的栅极，场效应管Q5的源极接电阻R14的另一端和突水预警控制终端，场效应管Q5的漏极接电阻R17的一端和三极管Q6的发射极，三极管Q6的集电极接电源+6V,三极管Q6的基极接电阻R18的一端和电阻R17的另一端，电阻R18的另一端接运放器AR4的输出端，运放器AR4的反相输入端接湿度阈值，运放器AR4的同相输入端接稳压二极管D6的阴极和电感L2的一端，稳压二极管D6的阳极接地和型号为HSTL-106WS的湿度传感器J2的引脚3，电感L2的另一端接湿度传感器J2的引脚2，湿度传感器J2的引脚1接电源+24V和电容C5的一端，电容C5的另一端接地。