一种长距离输水隧洞安全混合监测系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及输水隧洞工程安全监测领域，特别是一种长距离输水隧洞安全混合监测系统。
【背景技术】
[0002]随着我国长距离输调水工程的建设，长距离输水隧洞工程越来越多，这些工程大多位于山区，地质条件复杂、施工工艺繁冗，同时隧洞工程又受到岩土力学理论、数值模拟及勘测技术的限制，隧洞工程安全状况成为工程运行管理单位关注的关键问题。为了解决这个问题，在隧洞工程运行期运用多种监测手段，获得隧洞关键断面的各种类型监测数据，据此分析评价工程安全状况，保证工程安全运行成为工程运行管理的重要部分。
[0003]为满足工程管理和安全监测的需要，长距离输水隧洞工程需要在大量重点断面设置不同类型的安全监测仪器，并将大量监测数据实时采集，进入管理中心汇总分析。然而在实际工程中，传统的隧洞工程监测系统大多采用集中式监测，通过一台或多台MCU测控单元连接监测仪器实现数据采集，再由MCU测控单元通过数据线将采集的数据传输到数据中心。
[0004]传统的隧洞监测系统针对短距离输水隧洞能够达到监测的目的，但是针对百公里级别的长距离输水隧洞，监测系统所处环境恶劣、需要监测的关键断面数量多、洞室内测线距离长。同时深山峡谷中设备供电、数据传输线路问题都造成了传统隧洞监测系统布线繁琐、安装维护成本大、线路依赖性强等问题。
[0005]随着电子计算机、光纤、通信、传感器及自动化控制技术的不断发展，工程自动化监测技术得到了逐步发展。长距离输水洞安全远程混合监测系统借助现有新技术，将电缆、光纤及无线通讯相结合，将太阳能、风能和输水水流动能转化为电能作为监测系统驱动能源，实现输水隧洞大量数据的采集、传输和分析目标。
【发明内容】
[0006]本实用新型所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种能够对长距离输水隧洞进行远程、实时自动化监控的输水隧洞监测系统，提高长距离输水隧洞安全监测系统的可靠性。
[0007]为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是:一种长距离输水隧洞安全混合监测系统，包括若干类型的传感器、监测仪器、光电传输线路及设备、一套以上数据采集装置、一套以上供电装置、一套以上通讯装置、交换机、监测数据服务器、网络打印机、远程控制器。所述的传感器接入监测仪器，监测仪器通过光电传输线路及设备与数据采集装置相连接，供电装置与数据采集装置相连接，数据采集装置通过通信装置与交换机相连接，监测数据服务器通过数据线与交换机连接，网络打印机、远程控制器通过INTERNET网络与交换机连接。
[0008]光电传输线路及设备包括光纤、数据电缆和光电转换器，光纤式监测仪器通过光纤连接光电转换器，光电转换器通过数据电缆连接采集装置，差阻式、振弦式监测仪器通过数据电缆直接连接采集装置。
[0009]供电装置包括太阳能板发电装置、风力发电机、螺旋桨式发电机、锂电池控制器、锂电池、逆变器，太阳能发电装置、风力发电机、螺旋桨式发电机并联连接锂电池控制器，锂电池控制器连接锂电池，锂电池通过逆变器连接采集装置。
[0010]数据采集装置由微处理器、数/模转换模块、时钟电路模块、存储电路模块、驱动控制输出模块、数据加密解密模块、通讯接口电路模块共同组成。
[0011]通讯装置包括无线电通讯设备、GPRS传输设备，对于有通讯基站覆盖的区域，通讯装置为GPRS传输设备，对于没有通讯基站覆盖的区域，通讯装置为无线电通讯设备。
[0012]其中，无线电通讯设备包括无线电台、定向天线、全向天线，定向天线通过无线电台与采集装置连接，全向天线通过无线电台与交换机连接。
[0013]与传统的输水隧洞监测系统相比较，本实用新型具有如下有益效果。
[0014]1、针对长距离输水隧洞断面深入地下、一旦受损难以修复的问题，本实用新型采用光纤传输监测信息号，光纤作为柔性介质、体积纤细，能够隐蔽布设于混凝土衬砌内部，避免了隧洞过水表面由于设备布设造成的破坏及后期维护的困难。
[0015]2、针对长距离输水隧洞距离长、环境恶劣、地下信号干扰大问题，本实用新型采用光纤传输监测信息号，避免了环境腐蚀、信号干扰，并确保了长距离传输的数据精度。
[0016]3、本实用新型采用无线电通讯和GPRS通讯进行地面数据信号的传输，借助风能、太阳能和水能提供电力，解决了深山峡谷中设备供电难、数据传输线路布线繁琐、安装维护成本大、线路依赖性强等问题。
[0017]4、针对长距离输水隧洞多部位不同结构类型的种类繁多的监测需求，本实用新型采用光纤、数据电缆和无线的混合传输方式，具有布线灵活、可靠性高、投资成本低的特点。
【附图说明】
[0018]图1为现有的输水隧洞安全监测系统结构示意图。
[0019]图2为本实用新型一实施例结构示意图。
【具体实施方式】
[0020]如图2所示，本实用新型一实施例包括若干类型的传感器、监测仪器、光电传输线路及设备、一套以上数据采集装置、一套以上供电装置、一套以上通讯装置、交换机、监测数据服务器、网络打印机、远程控制器。所述的传感器接入监测仪器，监测仪器通过光电传输线路及设备与数据采集装置相连接，供电装置与数据采集装置相连接，数据采集装置通过通信装置与交换机相连接，监测数据服务器通过数据线与交换机连接，网络打印机、远程控制器通过INTERNET网络与交换机连接。
[0021]如图2所示，根据长距离输水隧洞断面监测需求，传感器包括振弦式、差阻式、光纤式传感器。传感器接入监测仪器，监测仪器用于测量输水隧洞断面拱圈变形(多点位移计、测缝计)、岩体内部变形(基岩变位计)、渗流(渗压计)、钢筋应力应变(钢筋计)、隧洞内部其他监测量(基岩温度计、流量计、水位计)、隧洞出口其他监测量(气温计、雨量计)。在长距离输水隧洞浅埋段，还需监测隧洞上方地表变形(多点位移计、测斜仪、测缝计)。
[0022]在长距离输水隧洞通过地表渠道连接段，还需要监测渠道沉降(多点位移计)和渠道接缝变形(测缝计)。在长距离输水隧洞通过地表倒虹吸钢管连接段，还需要监测钢管应力应变(钢板计)和钢管内部水压力(压力计)。在长距离输水隧洞流量控制段，设有水闸控制流量的部位，还需要监测闸门开合度(闸位计)。
[0023]长距离输水隧洞按照连接地面的支洞数量，划分为多个标段。同一个标段的各断面数据传输线并联在数据总线上，数据总线从隧洞断面顶部混凝土衬砌内部引向输水隧洞支洞出口。洞室内部数据线采用光纤传输，光纤引出洞口连接光