一种电力隧道实时监测系统及方法
【专利摘要】本发明涉及一种电力隧道实时监测系统及方法，该系统包括隧道结构监测传感器、实时监测仪器、定期监测仪器、数据采集传输子系统、数据处理及数据库管理子系统、信息处理及应用子系统，所述隧道结构监测传感器、实时监测仪器、数据采集传输子系统、数据处理及数据库管理子系统、信息处理及应用子系统依次连接，所述定期监测仪器分别与隧道结构监测传感器和数据处理及数据库管理子系统连接。与现有技术相比，本发明具有系统架构合理、可靠性高、兼容性好、抗干扰强等优点。
【专利说明】 一种电力隧道实时监测系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及隧道远程自动化监测领域，尤其是涉及一种电力隧道实时监测系统及方法。
【背景技术】
[0002]20世纪90年代以来，随着大跨度铁路公路两用桥、大型水电站、国际空间站计划、火星无人探测计划等大型工程项目的实施，与动力特性相关的大型结构体系的健康诊断问题迅速成为国际学术界和工程界关注的热点，在桥梁、高层建筑领域已经有了不少的应用实例:美国Robert等开展了轻轨架空水泥结构的监测，对8个轨段在不同天气条件下进行了在线监视和结构健康诊断分析；德国在柏林新建的莱特火车站(Lehrter Bahnhof,Berlin)大楼安装了健康监测系统；然而，在大型隧道方面，却鲜有利用健康监测系统对结构进行监控管理的案例。
[0003]隧道健康诊断研究作为隧道工程中新兴的研究方向，是分析和评估病害对隧道健康状态的影响程度并采取合理有效的养护和维修措施的前提和基础。隧道结构数字化研究属于城市隧道工程乃至所有土木工程结构范畴内的前沿科研项目，相比传统的应用工程实践的理论研究，数字化最大的优势是为建设以及后期养护管理提供了一个可扩展的平台，通过结构体可视化功能，将隧道的设计、建设、结构病害、养护管理等信息实时集成呈现，通过2D以及3D的视图以及可查询的链接，实时从数据库调取可用信息，为结构的建养一体化平台的各种功能提供信息依据。
[0004]现今国内外对于隧道运营养护系统的研究以及工程信息化结合的比较成功的案例，主要有美国纽约的地铁信息集成管理系统，以及日本东京城市地下铁道管理运营系统，然而这些系统主要是从地铁日常运营管理维护出发，重点在于车组、设备的管理维护，以及紧急情况下的应急调度、人群疏散等出发，对于结构病害诊治和工程力学状况的监测较少涉及。
【发明内容】
[0005]本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种电力隧道实时监测系统及方法。
[0006]本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:一种电力隧道实时监测系统，其特征在于，包括
[0007]隧道结构监测传感器，用于检测隧道结构参数的变化；
[0008]实时监测仪器，用于在线实时监测隧道，接收隧道结构监测传感器参数数据；
[0009]定期监测仪器，按要求对隧道关键结构进行定期监测；
[0010]数据采集传输子系统，实现数据采集及通信；
[0011]数据处理及数据库管理子系统，对定期监测仪器和实时监测仪器的数据进行管理；[0012]信息处理及应用子系统，实现信息采集、阈值预警、状况评估、运营管理、养护决策等功能；
[0013]所述隧道结构监测传感器、实时监测仪器、数据采集传输子系统、数据处理及数据库管理子系统、信息处理及应用子系统依次连接，所述定期监测仪器分别与隧道结构监测传感器和数据处理及数据库管理子系统连接。
[0014]所述的隧道结构监测传感器包括管片位移传感器、结构内力传感器和水土压力传感器。
[0015]所述的信息处理及应用子系统包括安全运营及预警报告模块、健康状况分级评估专家模块及维修养护决策模块。
[0016]一种电力隧道实时监测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤:
[0017]I)将各类隧道结构监测传感器安放于各个隧道监测点；
[0018]2)当监测结构参数变化时，各类隧道结构监测传感器将参数信号发送给实时监测仪器和定期监测仪器进行转换；
[0019]3)实时监测仪器判断传感器是否是光纤光栅传感器，是则转向步骤4)，否则转向步骤5)；
[0020]4)实时监测仪器将转换后的光纤光栅传感器信号通过光缆直接传送到数据采集传输子系统，之后光纤光栅解调仪将接收的测试信号转换为波长数字信号并发送到数据处理及数据库管理子系统；
[0021]5)实时监测仪器将其他传感器电测信号进行预处理后传送到数据采集传输子系统，之后将其还原为测试数字信号并发送到数据处理及数据库管理子系统；
[0022]6)定期监测仪器按照定期监测要求，将安全状况参数发送到数据处理及数据库管理子系统；
[0023]7)各参数汇总存储到数据库，信息处理及应用子系统根据传感器测试标定参数将其计算成结构参数的变化；
[0024]8)信息处理及应用子系统对采集数据进行初步分析和奇异性判断，消除异常数据后完成实时监测综合数据的构件和数据采集工作。
[0025]步骤8)所述的信息处理及应用子系统对采集数据进行初步分析为采用回归分析方法得出拟合曲线，采用阻尼最小二乘算法作为预测算法，在一定范围内推测变化趋势值，为施工提供信息预报。
[0026]与现有技术相比，本发明具有以下优点:
[0027]1、系统架构合理，充分考虑大型工程安全监测的特点和需求，在自动化方面总结了其它系统的优点和不足，并在系统总线方式、系统安全性方面满足长期使用的要求，适于长期运营，在运用的多项测量、通信技术应有成熟的工程应用，测量精度高、性能稳定可靠。
[0028]2、开放性体系结构保证高可靠性，按开放式体系结构设计的支持多种数据库平台及与其他数据库连接，可以与各局域网和广域网互联。
[0029]3、良好的兼容性，可以通过各种不能的模块灵活组合方便地接入安全监测的多种仪器，并可不受限制地随意进行系统的扩展等。
【专利附图】
【附图说明】[0030]图1为本发明系统的框架图。
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
[0032]如图1所示，一种电力隧道实时监测系统，其特征在于，包括隧道结构监测传感器
1、实时监测仪器2、定期监测仪器3、数据采集传输子系统4、数据处理及数据库管理子系统
5、信息处理及应用子系统6，所述隧道结构监测传感器1、实时监测仪器2、数据采集传输子系统4、数据处理及数据库管理子系统5、信息处理及应用子系统6依次连接，所述定期监测仪器2分别与隧道结构监测传感器I和数据处理及数据库管理子系统5连接。
[0033]所述的隧道结构监测传感器I包括管片位移传感器11、结构内力传感器12和水土压力传感器13。
[0034]所述的信息处理及应用子系统6包括安全运营及预警报告模块61、健康状况分级评估专家模块62及维修养护决策模块63。
[0035]一种电力隧道实时监测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤:
[0036]I)将各类隧道结构监测传感器安放于各个隧道监测点；
[0037]2)当监测结构参数变化时，各类隧道结构监测传感器将参数信号发送给实时监测仪器和定期监测仪器进行转换；
[0038]3)实时监测仪器判断传感器是否是光纤光栅传感器，是则转向步骤4)，否则转向步骤5)；
[0039]4)实时监测仪器将转换后的光纤光栅传感器信号通过光缆直接传送到数据采集传输子系统，之后光纤光栅解调仪将接收的测试信号转换为波长数字信号并发送到数据处理及数据库管理子系统；
[0040]5)实时监测仪器将其他传感器电测信号进行预处理后传送到数据采集传输子系统，之后将其还原为测试数字信号并发送到数据处理及数据库管理子系统；
[0041]6)定期监测仪器按照定期监测要求，将安全状况参数发送到数据处理及数据库管理子系统；
[0042]7)各参数汇总存储到数据库，信息处理及应用子系统根据传感器测试标定参数将其计算成结构参数的变化；
[0043]8)信息处理及应用子系统对采集数据进行初步分析和奇异性判断，消除异常数据后完成实时监测综合数据的构件和数据采集工作。
[0044]步骤8)所述的信息处理及应用子系统对采集数据进行初步分析为采用回归分析方法得出拟合曲线，采用阻尼最小二乘算法作为预测算法，在一定范围内推测变化趋势值，为施工提供信息预报。
【权利要求】
1.一种电力隧道实时监测系统，其特征在于，包括 隧道结构监测传感器，用于检测隧道结构参数的变化； 实时监测仪器，用于在线实时监测隧道，接收隧道结构监测传感器参数数据； 定期监测仪器，按要求对隧道关键结构进行定期监测； 数据采集传输子系统，实现数据采集及通信； 数据处理及数据库管理子系统，对定期监测仪器和实时监测仪器的数据进行管理； 信息处理及应用子系统，实现信息采集、阈值预警、状况评估、运营管理、养护决策等功倉泛; 所述隧道结构监测传感器、实时监测仪器、数据采集传输子系统、数据处理及数据库管理子系统、信息处理及应用子系统依次连接，所述定期监测仪器分别与隧道结构监测传感器和数据处理及数据库管理子系统连接。
2.根据权利要求1所述的一种电力隧道实时监测系统，其特征在于，所述的隧道结构监测传感器包括管片位移传感器、结构内力传感器和水土压力传感器。
3.根据权利要求1所述的一种电力隧道实时监测系统，其特征在于，所述的信息处理及应用子系统包括安全运营及预警报告模块、健康状况分级评估专家模块及维修养护决策模块。
4.一种如权利要求1所述的电力隧道实时监测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤: 1)将各类隧道结构监测传感器安放于各个隧道监测点； 2)当监测结构参数变化时，各类隧道结构监测传感器将参数信号发送给实时监测仪器和定期监测仪器进行转换； 3)实时监测仪器判断传感器是否是光纤光栅传感器，是则转向步骤4)，否则转向步骤5)； 4)实时监测仪器将转换后的光纤光栅传感器信号通过光缆直接传送到数据采集传输子系统，之后光纤光栅解调仪将接收的测试信号转换为波长数字信号并发送到数据处理及数据库管理子系统； 5)实时监测仪器将其他传感器电测信号进行预处理后传送到数据采集传输子系统，之后将其还原为测试数字信号并发送到数据处理及数据库管理子系统； 6)定期监测仪器按照定期监测要求，将安全状况参数发送到数据处理及数据库管理子系统； 7)各参数汇总存储到数据库，信息处理及应用子系统根据传感器测试标定参数将其计算成结构参数的变化； 8)信息处理及应用子系统对采集数据进行初步分析和奇异性判断，消除异常数据后完成实时监测综合数据的构件和数据采集工作。
5.根据权利要求4所述的一种电力隧道实时监测方法，其特征在于，步骤8)所述的信息处理及应用子系统对采集数据进行初步分析为采用回归分析方法得出拟合曲线，采用阻尼最小二乘算法作为预测算法，在一定范围内推测变化趋势值，为施工提供信息预报。
【文档编号】G05B19/418GK103472774SQ201310365763
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年8月21日 优先权日:2013年8月21日
【发明者】高小庆, 陆小龙, 杨文威, 何真珍 申请人:国家电网公司, 国网上海市电力公司