一种隧道供电智能化监控系统的制作方法

1.本发明涉及隧道施工技术领域，更具体地说，它涉及一种隧道供电智能化监控系统。


背景技术：

2.隧道开挖后，坑道周围地层原有平衡遭到破坏，引起坑道变形或崩塌。为了保护围岩的稳定性，确保行车安全，隧道必须有足够强度的支护结构即隧道衬砌。隧道衬砌是为了防止围岩变形或坍塌，沿隧道洞身周边用钢筋混凝土等材料修建的永久性支护结构。
3.如图1所示是现有技术中的隧道衬砌混凝土浇筑的施工示意图，由模板支架101支撑多块隧道衬砌模板102形成拱形结构，在隧道衬砌模板102与隧道内壁之间形成间隙，在隧道衬砌模板102上设置若干的工作窗口103，由工作窗口103注入混凝土；如图2所示，隧道衬砌混凝土浇筑的厚度较大，容易在浇筑的混凝土中产生空腔，较大的空腔会影响衬砌混凝土层的结构强度。


技术实现要素：

4.本发明提供一种隧道供电智能化监控系统，解决相关技术中浇筑的混凝土中空腔影响衬砌混凝土层的结构强度的技术问题。
5.根据本发明的一个方面，提供了一种隧道供电智能化监控系统，包括：空腔检测单元，其用于检测混凝土内部是否存在空腔，并采集空腔的长度信息；空腔检测单元包括相互插接的第一杆件和第二杆件，第一杆件连接隧道衬砌模板，第一杆件内设有与第二杆件间隙配合的圆柱腔，在该圆柱腔内还设有套设于第二杆件上的第一弹簧，第一弹簧的一端连接第一杆件，另一端连接第二杆件；第一杆件和第二杆件的外周均设有多个沿第一杆件长边分布的检测机构，每个检测机构包括多组位于同一垂直于第一杆件的平面内的距离传感器，每组距离传感器的两个距离传感器对称设置于第一杆件的两侧；一组距离传感器分别检测第一杆件两侧与空腔内壁之间的距离，第一杆件两侧与空腔内壁之间的距离之和作为空腔一个长度信息；第一杆件与第二杆件组合成为可伸缩的结构，根据隧道衬砌模板与隧道内壁之间的间距调整长度，也即第一弹簧始终保持将第二杆件顶出的状态，但是第二杆件接触到隧道内壁时会克服第一弹簧弹力向第一杆件内收回；第一杆件和第二杆件内均设有用于连接距离传感器的引线通过的线孔；第一杆件通过球头连接安装座，安装座上设有与球头间隙配合的球形凹槽，安装座连接隧道衬砌模板；进一步，第一杆件与安装座之间设置密封套，密封套将球头与安装座之间的间隙封闭。
6.进一步，所述安装座上设有插头，隧道衬砌模板上设有与安装座间隙配合的安装孔，插头插入插座中，插座的顶部设有用于封堵隧道衬砌模板上的安装孔的封盖，插座的壁上设有多个均匀环形阵列分布的滚珠，滚珠设于插座的壁上的通孔内，插座的外部套有活动套，活动套的下部与插座过渡配合，上部与插座间隙配合并与插座之间构成环形腔，在该
环形腔内设有第一拉簧，第一拉簧的一端连接插座，另一端连接活动套；在插头的外壁上设有与滚珠间隙配合的环槽。
7.数据接收单元，其用于从空腔检测单元接收空腔的长度信息，并将其发送到第一判断单元和第二判断单元；第一判断单元，其用于通过第一预设条件筛选位于影响混凝土结构的空腔内的空腔检测单元进行标记；第一预设条件是：将存在一组以上的距离检测单元所检测的混凝土空腔的宽度超过第一宽度阈值的空腔检测单元进行标记；第二判断单元，其用于通过第二预设条件筛选位于影响混凝土结构的空腔内的空腔检测单元进行标记；第二预设条件是：将存在n个以上的相邻的检测机构中均存在一组以上距离检测单元测量的混凝土空腔的宽度超过第二宽度阈值的空腔检测单元进行标记，其中n≥3；空腔定位单元，其用于从第一判断单元和第二判断单元被标记的空腔检测单元的信息，删除重复的被标记的空腔检测单元的信息得到被标记的空腔检测单元的集合，获取被标记的空腔检测单元的集合内的空腔检测单元在隧道衬砌模板上的位置信息；混凝土补充量计算单元，其基于被标记的空腔检测单元上检测的混凝土空腔的宽度超过第一宽度阈值的距离检测单元组的数量和/或被标记的空腔检测单元上n个以上的相邻的检测机构中均存在一组以上距离检测单元测量的混凝土空腔的宽度超过第二宽度阈值的检测机构的数量调整混凝土补充量。
8.本发明的有益效果在于：本发明通过供电给空腔检测单元检测混凝土内部是否存在空腔以及空腔是否影响衬砌混凝土层的结构强度，并定位空腔的位置，及时补充加注混凝土弥补缺陷，避免出现影响衬砌混凝土层的结构强度的空腔。
附图说明
9.图1是现有技术中的隧道衬砌混凝土浇筑的施工示意图；图2是现有技术中的隧道衬砌混凝土浇筑的空腔缺陷的示意图；图3是本发明实施例的隧道供电智能化监控系统的模块结构示意图；图4是本发明实施例的空腔检测单元分布于隧道衬砌模板上的示意图；图5是图4的a处放大图；图6是本发明实施例的空腔检测单元的结构示意图；图7是本发明实施例的插头的结构示意图；图8是本发明实施例的插座的结构示意图。
10.图中：模板支架101，隧道衬砌模板102，工作窗口103，空腔检测单元200，第一杆件201，第二杆件202，第一弹簧203，线孔204，距离传感器205，球头206，安装座207，密封套208，插头209，插座210，滚珠211，活动套212，第一拉簧213，封盖214，数据接收单元300，第一判断单元400，第二判断单元500，空腔定位单元600,混凝土补充量计算单元700。
具体实施方式
11.现在将参考示例实施方式讨论本文描述的主题。应该理解，讨论这些实施方式只是为了使得本领域技术人员能够更好地理解从而实现本文描述的主题，并非是对权利要求书中所阐述的保护范围、适用性或者示例的限制。可以在不脱离本说明书内容的保护范围的情况下，对所讨论的元素的功能和排列进行改变。各个示例可以根据需要，省略、替代或者添加各种过程或组件。另外，相对一些示例所描述的特征在其它例子中也可以进行组合。
12.如图3所示，一种隧道供电智能化监控系统，包括：空腔检测单元200，其用于检测混凝土内部是否存在空腔，并采集空腔的长度信息；如图4、图5、图6所示，本发明的实施例中提供一种空腔检测单元200的示例，其包括相互插接的第一杆件201和第二杆件202，第一杆件201连接隧道衬砌模板102，第一杆件201内设有与第二杆件202间隙配合的圆柱腔，在该圆柱腔内还设有套设于第二杆件202上的第一弹簧203，第一弹簧203的一端连接第一杆件201，另一端连接第二杆件202；第一杆件201和第二杆件202的外周均设有多个沿第一杆件201长边分布的检测机构，每个检测机构包括多组位于同一垂直于第一杆件201的平面内的距离传感器205，每组距离传感器205的两个距离传感器205对称设置于第一杆件201的两侧；一组距离传感器205分别检测第一杆件201两侧与空腔内壁之间的距离，第一杆件201两侧与空腔内壁之间的距离之和作为空腔一个长度信息（第一杆件201的宽度忽略不计）；如图5的虚线所示，一组距离传感器205分别检测第一杆件201两侧与空腔内壁之间的距离d1、d2，混凝土空腔的宽度d=d1+d2；在上述的实施例中，第一杆件201与第二杆件202组合成为可伸缩的结构，根据隧道衬砌模板102与隧道内壁之间的间距调整长度，也即第一弹簧203始终保持将第二杆件202顶出的状态，但是第二杆件202接触到隧道内壁时会克服第一弹簧203弹力向第一杆件201内收回；在上述的实施例中，第一杆件201和第二杆件202内均设有用于连接距离传感器205的引线通过的线孔204，引线至少包括用于给距离传感器205供电的供电线，对于不是无线传输信号的距离传感器205还可以包括用于传输信号的信号线。
13.由于混凝土浇筑时会对空腔检测单元200产生横向的冲击，为了降低该横向冲击对于空腔检测单元200结构的影响，第一杆件201通过球头206连接安装座207，安装座207上设有与球头206间隙配合的球形凹槽，安装座207连接隧道衬砌模板102。基于上述的可活动的连接结构，可以使第一杆件201能够在一定角度内摆动，降低混凝土浇筑时对空腔检测单元200产生横向的冲击的影响。
14.为了避免球头206与安装座207的连接处进入混凝土，还在第一杆件201与安装座207之间设置密封套208，密封套208将球头206与安装座207之间的间隙封闭；如图7、图8所示，进一步为了方便空腔检测单元200的安装，本实施例中提供一种安装座207与隧道衬砌模板102快速连接的结构，具体的，安装座207上设有插头209，隧道衬砌模板102上设有与安装座207间隙配合的安装孔，插头209插入插座210中，插座210的顶部设有用于封堵隧道衬砌模板102上的安装孔的封盖214，插座210的壁上设有多个均匀环形阵列分布的滚珠211，滚珠211设于插座210的壁上的通孔内，插座210的外部套有活动套
212，活动套212的下部与插座210过渡配合，上部与插座210间隙配合并与插座210之间构成环形腔，在该环形腔内设有第一拉簧213，第一拉簧213的一端连接插座210，另一端连接活动套212；在插头209的外壁上设有与滚珠211间隙配合的环槽。连接时向下拉动活动套212，使活动套212的上部移动到滚珠211的位置，然后将插头209插入插座210，直到滚珠211嵌入插头209的环形槽内，然后松开活动套212，活动套212受到第一拉簧213的弹力回位，保持滚珠211嵌入插头209的环形槽，限制插座210与插头209的活动，插头209与插座210之间夹住隧道衬砌模板102完成安装。混凝土浇筑完毕后下移活动套212，使插头209与插座210脱离，取下插座210，拔出空腔检测单元200。
15.在本实施例中，距离传感器205可以采用红外线距离传感器或激光距离传感器。
16.数据接收单元300，其用于从空腔检测单元200接收空腔的长度信息，并将其发送到第一判断单元400和第二判断单元500；第一判断单元400，其用于通过第一预设条件筛选位于影响混凝土结构的空腔内的空腔检测单元200进行标记；第一预设条件是：将存在一组以上的距离检测单元所检测的混凝土空腔的宽度超过第一宽度阈值的空腔检测单元200进行标记；第二判断单元500，其用于通过第二预设条件筛选位于影响混凝土结构的空腔内的空腔检测单元200进行标记；第二预设条件是：将存在n个以上的相邻的检测机构中均存在一组以上距离检测单元测量的混凝土空腔的宽度超过第二宽度阈值的空腔检测单元200进行标记，其中n≥3；第二宽度阈值小于第一宽度阈值，其表征的是虽然在横向上并未检测出该空腔的长度超标，但是在纵向上由于连续的检测到空腔，判断其在纵向上的高度超标，同样判定为影响混凝土结构的空腔；空腔定位单元600，其用于从第一判断单元400和第二判断单元500被标记的空腔检测单元200的信息，删除重复的被标记的空腔检测单元200的信息得到被标记的空腔检测单元200的集合，获取被标记的空腔检测单元200的集合内的空腔检测单元200在隧道衬砌模板102上的位置信息；混凝土补充量计算单元700，其用于基于被标记的空腔检测单元200上检测的混凝土空腔的宽度超过第一宽度阈值的距离检测单元组的数量和/或被标记的空腔检测单元200上n个以上的相邻的检测机构中均存在一组以上距离检测单元测量的混凝土空腔的宽度超过第二宽度阈值的检测机构的数量调整混凝土补充量；例如某一空腔检测单元200上有8个检测的混凝土空腔的宽度超过第一宽度阈值的距离检测单元组和5个相邻的检测机构中均存在一组以上距离检测单元测量的混凝土空腔的宽度超过第二宽度阈值的检测机构，其混凝土补充量s；例如某一空腔检测单元200上有3个检测的混凝土空腔的宽度超过第一宽度阈值的距离检测单元组和5个相邻的检测机构中均存在一组以上距离检测单元测量的混凝土空腔的宽度超过第二宽度阈值的检测机构，其混凝土补充量q，q＜s；混凝土补充量与上述的两个指标为正相关关系，具体的可以是预估或者是基于混凝土浇筑厚度等参数设计公式，例如某一空腔检测单元200上有8个检测的混凝土空腔的宽度超过第一宽度阈值的距离检测单元组和5个相邻的检测机构中均存在一组以上距离检测
单元测量的混凝土空腔的宽度超过第二宽度阈值的检测机构，则混凝土补充量为w=8*0.1+5*0.2，单位为m
³
；进一步的，还可以通过检测到影响混凝土结构的空腔的距离检测单元在空腔定位单元600上的位置来判断空腔与混凝土衬砌模板之间的距离，综合空腔定位单元600在混凝土衬砌模板上的位置来对空腔进行立体定位。
17.上面结合附图对本实施例的实施例进行了描述，但是本实施例并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实施例的启示下，在不脱离本实施例宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本实施例的保护之内。