[发明专利]一种隧道内管道监测预警系统

摘要

本发明公开了一种隧道内管道安全监测与预警系统。该监测系统由管道变形测量单元、温度测量单元、支座位移及反力测量单元、水位探测单元、现场数据采集处理单元、现场声光报警器、远程分析与控制终端、光缆组成。各测量单元的监测信号由多通道解调模块和现场分析处理模块采集和处理，经无线传输模块由GPRS协议传输到远程分析与控制终端，由控制系统软件实现对监测信号的记录统计和预警分析，并进行安全阈值的设置、监测系统的远程控制和现场声光报警。该监测系统模块化和多通道设计，可以根据监测需要配置不同的监测项目和多组监测点，能够满足山体、河流等各种隧道穿越管道的监测预警，实现隧道内管道自动远程智能监测管理。 1

主权项

1.一种隧道内管道安全监测与预警系统，其特征在于，所述系统包括管道变形测量单元、温度测量单元、支座位移及反力测量单元、水位探测单元、现场数据采集处理单元、现场声光报警器和远程分析与控制终端；其中管道变形测量单元、温度测量单元、支座位移及反力测量单元通过光缆连接到现场数据采集处理单元；其中

所述的管道变形测量单元包括分布式光纤光栅应变传感器和光纤光栅位移传感器，分布式光纤光栅应变传感器用于测量管道的应变，光纤光栅位移传感器用于测量管道与管卡之间的相对位移；

所述的温度测量单元包括两个光纤光栅温度传感器，分别用于测量管道本体的温度和隧道环境的温度；

所述的支座位移及反力测量单元包括光纤光栅位移传感器和光纤光栅压力传感器，光纤光栅位移传感器用于测量支座底板和隧道底板间的相对位移，光纤光栅压力传感器用于测量管道与管卡之间的压力；

所述的水位探测单元采用光纤光栅水位计，用于测量隧道内的水位高度，并通过光缆连接到现场数据采集处理单元；

所述的现场数据采集处理单元包括多通道解调模块、信号分析处理模块、控制模块、无线传输模块和电池模块；

所述的远程分析与控制终端包括远程接收终端、监控计算机和控制系统软件。

2.按照权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的管道变形测量单元中，每个测点包括2对共4个光纤光栅应变传感器和1个光纤光栅位移传感器。

3.按照权利要求2所述的系统，其特征在于，所述的2对共4个光纤光栅应变传感器分别用于测量管道顶部的轴向应变和环向应变，以及管道侧向90°的轴向应变和环向应变。

4.按照权利要求3所述的系统，其特征在于，每个测点的多个传感器采用并联方式，由光纤连接到光分路器，再经过光纤接线盒连接到光缆。

5.按照权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的支座位移及反力测量单元中，两个传感器采用串联方式，由光纤连接到光纤接线盒再连接到光缆。

6.按照权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的光纤光栅水位计串联到距离最近的支座位移及反力测量单元。

7.按照权利要求1所述的系统，其特征在于，在现场数据采集处理单元中，所述的多通道解调模块用于测量数据采集和解调处理，解调后的信号由信号分析处理模块进行预处理，传送到控制模块。

8.按照权利要求7所述的系统，其特征在于，所述的控制模块对无线传输模块和现场声光报警器进行自动控制。

9.按照权利要求1所述的系统，其特征在于，现场监测和控制信号通过无线传输模块通过GPRS协议传输到远程分析与控制终端。

10.按照权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的现场声光报警器包括报警指示灯和音频报警器，其通过不同指示灯颜色和不同声音实现对管道应变、支座底板位移、管卡压力或水位超限的报警。

11.按照权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的远程接收终端通过GPRS协议接收由无线传输模块发送的监测信号，并传输至监控计算机。

12.按照权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的远程接收终端将控制系统软件的控制指令通过GPRS协议传输到无线传输模块，实现对控制模块的远程控制。