[发明专利]一种用于在建隧道施工安全智慧监控量测预警系统及方法

权利要求书

1.一种用于在建隧道施工安全智慧监控量测预警系统，其特征在于，包括：智能摄影摄像模块、超前地质预报模块、监控量测模块、环境监测模块、无线传输模块、数据综合分析模块和智慧预警模块；

智能摄影摄像模块采集隧道施工影像并传输至系统终端进行观测；

所述智慧预警模块通过对监控量测模块、环境监测模块、无线传输模块和数据综合分析模块采集的数据相互关联，相互结合，进行比较分析，综合评估各个模块监测数据，结合隧道围岩不良地质状态、围岩变形和支护结构的姿态及环境状况，对于施工安全监控进行预警。

2.根据权利要求1所述的一种用于在建隧道施工安全智慧监控量测预警系统，其特征在于：所述智能摄影摄像模块通过摄影机和摄像机监控掌子面及隧道施工情况，以对于突发事件进行溯源。

3.根据权利要求1所述的一种用于在建隧道施工安全智慧监控量测预警系统，其特征在于：所述超前地质预报模块利用在隧道围岩以排列方式激发弹性波，弹性波在向三维空间传播的过程中，遇到声阻抗界面，产生弹性波的反射波，反射波被布置在隧道围岩内的检波装置接收下来，输入到系统中进行信号的放大、数字采集和处理。

4.根据权利要求1所述的一种用于在建隧道施工安全智慧监控量测预警系统，其特征在于：

所述监控量测模块分为：围岩变形监测子模块、岩体力学参数子模块和支护结构力学参数子模块；

所述围岩变形监测子模块监测参数包括拱顶下沉、地表沉降、净空收敛、拱脚下沉和拱脚位移；

所述岩体力学参子数模块监测参数包括围岩压力、喷射混凝土内力、衬砌间接触压力和围岩内部位移；

所述支护结构力学参数子模块监测参数包括：钢筋、钢架内力、二次衬砌内力和锚杆轴力。

5.根据权利要求4所述的一种用于在建隧道施工安全智慧监控量测预警系统，其特征在于：

所述围岩变形监测子模块通过利用激光测距仪和倾角传感器监测隧道监控量测中围岩变形数据并实时采集围岩变形监测参数；

所述岩体力学参数和支护结构力学参数通过力学监测设备进行监测；

所述力学监测设备包括压力盒、钢筋计、应力计、应变计和多点位移计传感器；

压力盒或应变计埋设于隧道监测断面围岩内部、和初衬之间用于监测围岩压力、喷射混凝土内力、衬砌间接触压力、二次衬砌内力；钢筋计、应力计设置在隧道监测断面锚杆和钢拱架上，用于测量钢筋、钢架内力、锚杆轴力；多点位移计埋设与围岩内部，用于测量围岩内部位移；监测数据通过无线传输设备上传至监控量测模块。

6.根据权利要求1所述的一种用于在建隧道施工安全智慧监控量测预警系统，其特征在于：所述环境监测模块利用终端采集传感器，对有害气体CO、CO2、O2、SO2、NO、NO2、隧道能见度、风速、噪声和爆破震动方面进行实时监测，利用无线传输设备上传至环境监测模块，经过数据处理分析传入后台，显示现场环境监测指数，对于超过临界值的数据进行预警。

7.根据权利要求1所述的一种用于在建隧道施工安全智慧监控量测预警系统，其特征在于：所述无线传输模块将超前地质预报传感器、监控量测传感器、环境监测传感器等监测设备与无线传输系统相连接，通过监测设备把监测数据通过无线传输系统，实时传输到隧道施工安全智慧监控量测预警系统，通过设定不同类型围岩允许最大位移量的阀值，在监测数值超限时进行预警。

8.根据权利要求1所述的一种用于在建隧道施工安全智慧监控量测预警系统，其特征在于：所述数据综合分析模块将隧道超期地质预报结果、围岩变形的特征、围岩力学参数、支护结构力学参数监测数据和环境监测数据进行综合判断，对各个监测模块的数据经过回归分析、灰色模型系统等方法处理分析之后，通过实际监测值与阀值对比，经数据综合分析模块进行差值分析，若超过预警值则通过智慧预警模块发出预警，并调整监测采集频率，重新调整施工方案，若未超过阀值则继续监测过程，动态优化设计方案。