[发明专利]一种隧洞裂缝检测及安全评价系统

说明书

本发明公开了一种隧洞裂缝检测及安全评价系统，包括数据库模块、工程信息模块、BIM模块、风险预估模块、裂缝检测模块和预测分析模块；所述数据库模块用于采集、存储及预处理监测数据；所述工程信息模块用于存放隧洞相关的模型；所述BIM模块用于人机交互、展示裂缝的位置和最终的评价结果；所述风险预估模块用于选取与裂缝位置相关性较大的测点对应的监测数据；所述预测分析模块用于预测裂缝的发展趋势与隧洞安全状态。本发明的隧洞裂缝检测与安全评价系统能够根据隧洞的运行状态高效处理监测信息，并经过分析得到主裂缝位置、主裂缝宽度、主裂缝周围的裂缝开展情况等，及时发现隧洞裂缝，实时反馈隧洞的运行状态，具有重大的工程应用价值。

技术领域

本发明属于隧洞安全监测技术领域，具体是一种隧洞裂缝检测及安全评价系统。

背景技术

通过防洪、合理调配水资源、保护生态，供应电力等，水利工程在国民经济发展和生态保护中发挥着重要作用。隧洞工程又是水利工程中的重要组成部分，在水利工程整体质量和使用寿命有着举足轻重的作用。隧洞一旦出现大面积渗漏，将影响水利工程整体的运行状态，甚至导致水利工程失去设计功能，造成重大经济损失。隧洞工程具有受地质条件影响大、工序复杂、施工条件差等特点，往往导致运行期间工程主体上出现许多裂缝。着眼于隧洞工程自身稳定与公共安全的角度，对隧洞的裂缝进行高效准确的检查、监控、评价、维护具有十分重要的意义。

隧洞监测手段分为传感器和无损检测两类，前者主要包括振动弦传感器，光纤传感器，微电子传感器等，后者主要包括拍照，雷达监测，激光检测等成像手段。随着监测手段的不断进步，需要充分利用先进科技对隧洞进行监测。在隧洞长期运行过程中往往产生大量的实测数据，所以需要依据数据进行高效准确的分析，为推断隧洞开裂的真实情况提供科学基础，使得确保隧洞安全的情况下，充分发挥工程效益。

目前，隧洞裂缝检测方法的研究集中于交通隧道(如地铁隧道)的无损检测，利用人工智能方法等先进手段对检测结果(一般是图像)进行分析，确定裂缝位置。但是对于水利工程中引水隧洞的裂缝检测研究尚不多，引水隧洞也不便于进行无损检测。在隧洞施工过程逐步专业化、自动化、精准化的今天，建立保障隧洞安全运行的裂缝检测系统成为一种趋势。

为高效地完成隧洞安全监测及管理工作，需要结合现代技术手段和监测数据，搭建一套反馈隧洞真实运行状态的系统。本专利从隧洞长期服役的根本要求出发，有效结合现代监测技术、数值模拟方法和高性能计算技术，提出一种隧洞裂缝检测与安全评价系统，用于指导隧洞安全稳定运行和应急决策。

发明内容

本发明的目的是提供一种隧洞裂缝检测及安全评价系统，对隧洞监测数据进行高效准确的分析，对隧洞运行状态进行反馈展示，服务于隧洞安全评价与应急决策。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种隧洞裂缝检测及安全评价系统，包括数据库模块、工程信息模块、BIM模块、风险预估模块、裂缝检测模块和预测分析模块；所述数据库模块、工程信息模块、BIM模块集成融合后与风险预估模块、裂缝检测模块、预测分析模块连接；

所述数据库模块包括监测数据采集模块和监测数据处理模块；所述监测数据采集模块用于采集并存储所有监测设备测得的原始监测数据；所述监测数据处理模块用于对所述原始监测数据进行预处理，主要为了减少因检测设备损坏、人为因素等不稳定因素导致的监测数据奇异或缺失的情况；

所述工程信息模块用于存放隧洞相关的模型信息，所述模型信息包括工程几何模型信息、有限元网格模型信息和隧洞周围地质信息；

所述BIM模块用于融合数据库模块、工程信息模块和预测分析模块的数据，并在前端构建系统总界面、展示界面和评价结果界面，所述系统总界面(包括窗口、按钮、输入框等构件)用于实现人机交互，所述展示界面用于展示裂缝的位置信息，所述评价结果界面用于展示最终的评价结果；