本实用新型属于隧道监测技术领域，特别涉及一种运营隧道二衬变形远程自动化监测预警系统。
背景技术：
隧道变形监测为隧道施工和运营提供安全保障。根据变形监测数据，隧道建设者可以第一时间掌握隧道结构的健康状况，为隧道的设计、施工和养护提供了第一手基础资料。当前对隧道变形监测多集中在隧道施工阶段，作为“新奥法”理念中的重要的一个环节，监测手段多采用水准仪、全站仪和收敛计，多采用人工监测。
但当隧道从施工阶段转入运营阶段以后，施工阶段所采用的监测手段已不再适用。其最大的弊端便是影响交通的正常运营，其次是无法实现自动化监测。当前运营隧道所采用的主要监测手段优缺点如下：
1、手持激光测距仪：优点方便快捷，不中断交通；缺点无法实现自动监测。
2、全自动全站仪：优点可自动化监测，缺点采样间隔较长，造价高。
一般对运营隧道进行自动化监测的区间大部分为在施工期间发生过塌方、衬砌开裂、渗漏水等其他病害的部位，或是运营期间有类似病害发生，或是采用了某些新型的材料、结构或技术的特殊部位，故对监测系统的自动化采样要求比较高，要求监测系统需及时反应出隧道的实际变形量，故上述监测手段难以满足这种实时监测的要求。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种运营隧道二衬变形远程自动化监测预警系统，发挥激光测距无接触量测技术优势的同时还集成了数据采集传输模块，安装过程实现了对交通干扰的最小化。
技术方案如下：
一种运营隧道二衬变形远程自动化监测预警系统，其特征在于，包括：变形采集终端、数据传输系统和监测预警平台，
所述变形采集终端包括拱顶测点装置、拱腰测点装置和边墙测点装置，其中：
所述拱顶测点装置由拱顶激光发射器和拱顶激光接收器组成，拱顶激光发射器设置于拱顶，拱顶激光接收器设置于拱顶激光发射器的下方；
所述拱腰测点装置由拱腰激光发射器和拱腰激光接收器组成，拱腰激光发射器设置于一侧隧道壁拱腰位置，拱腰激光接收器对称设置于另一侧隧道壁的拱腰位置；
所述边墙测点装置由边墙激光发射器和边墙激光接收器组成，边墙激光发射器设置于一侧隧道壁边墙位置，边墙激光接收器对称设置于另一侧隧道壁边墙位置；
所述拱顶激光接收器、拱腰激光接收器和边墙激光接收器的接收面为直径20cm的圆形区域。
进一步的，所述数据传输系统由数据采集模块、无线传输模块、供电模块、线路部分和采集传输箱组成。
进一步的，所述监测预警平台由数据处理终端、显示终端和预警信息发布终端组成。
与现有技术相比，本实用新型的基于激光测距技术的运营隧道二衬变形远程自动化监测预警系统既发挥了激光测距无接触量测技术的优势，同时还集成了数据采集传输模块，安装过程实现了对交通干扰的最小化，同时大大降低了设备成本，提高了监测的经济性，保障了隧道运营安全。通过增加监测点，该装置还可以得到隧道结构的变形断面轮廓线，通过长期的监测，可得到隧道结构随时间变形规律，可为隧道学科理论研究提供基础数据。故可广泛应用于市政、公路、铁路等地铁、隧道、涵洞的自动化监测中。
附图说明
图1是运营隧道二衬变形远程自动化监测预警系统的示意性结构图。
图2是运营隧道二衬变形远程自动化监测预警系统的安装结构图。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合实施例对本实用新型提供的运营隧道二衬变形远程自动化监测预警系统进行详细描述。以下实施例仅用于说明本实用新型而非用于限制本实用新型的范围。
实施例1
如图1所示，运营隧道二衬变形远程自动化监测预警系统，包括变形采集终端1、数据传输系统2、监测预警平台3。所述变形采集终端1由拱顶测点101、拱腰测点102、边墙测点103组成。拱顶测点101由拱顶激光发射点101a和拱顶激光接收点101b组成；拱腰测点102由拱腰激光发射点102a和拱腰激光接收点102b组成；边墙测点103由边墙激光发射点103a和边墙激光接收点103b组成。数据传输系统2由数据采集模块201、无线传输模块202、供电模块203、线路部分204组成和采集传输箱205。监测预警平台3由数据处理终端301、显示终端302、预警信息发布终端303组成。预警信息发布终端303包括现场led屏3031、喇叭3032、手机短信3033和网页3034。
如图2所示，拱腰激光发射点102a设置于拱顶，拱腰激光接收点102b设置于拱顶激光发射器的下方。拱腰激光发射点102a设置于一侧隧道壁拱腰位置，拱腰激光接收点102b对称设置于另一侧隧道壁的拱腰位置。边墙激光发射点103a设置于一侧隧道壁边墙位置，边墙激光接收点103b对称设置于另一侧隧道壁边墙位置。
拱顶激光接收点101b、拱腰激光接收点102b和边墙激光接收点103b的接收范围为直径20cm的圆形区域。
变形采集终端1在安装完毕开始采集时需进行标定，将标定值作为数据处理终端301的初始值。数据处理终端301将采集到的第一组数据作为基准值，为避免过往车辆造成的数据异常，将采集到的变形值与基准值的差值大于1m的数据进行剔除。
现有某高速公路隧道，由于围岩劣化导致隧道支护结构衬砌开裂，需对开裂段二衬二衬结构变形进行自动化监测预警。首先根据隧道断面图，设计各监测点位置和数据传输系统安装位置，计算传输线路部分的长度。其次到现场安装变形采集终端，各测点的激光发射点和激光接收点。其中拱顶接收测点安装在隧道路面上，需加固牢固。安装数据传输系统中各模块，包括数据采集模块、无线传输模块和供电模块，并将各激光发射点数据线沿断面布设，并引至数据传输系统。供电系统一般直接接入隧道内交流电。系统现场安装完毕，采集第一组数据作为数据处理终端的初始值，同时对该组数据需采用高一精度级别的测试仪器进行现场标定。根据本项目的监测目标，设定采样频率为2分钟/次，系统开始自动化采集，数据处理终端每次将采集到的拱顶、拱腰、边墙3组数据与初始值作差即为隧道二衬实际的变形量。通过工程类比，设置本项目的监测预警阈值，拱顶沉降为2cm，拱腰和边墙收敛为3cm。数据采集终端每次将作差得到的变形值与各测点的监测预警阈值进行比较，如果超出预警值，则出发预警平台，进行预警信息的发布。本装置信息发布形式包括现场led屏、喇叭3032、手机短信和网页。
与现有技术相比，本实用新型提供的装置既发挥了激光测距无接触量测技术的优势，同时还集成了数据采集传输模块，安装过程实现了对交通干扰的最小化，同时大大降低了设备成本，提高了监测的经济性，保障了隧道运营安全。通过增加监测点，该装置还可以得到隧道结构的变形断面轮廓线，通过长期的监测，可得到隧道结构随时间变形规律，可为隧道学科理论研究提供基础数据。故可广泛应用于市政、公路、铁路等地铁、隧道、涵洞的自动化监测中。
上面结合实施例对本实用新型的实例作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出的各种变化，也应视为本实用新型的保护范围。
1.一种运营隧道二衬变形远程自动化监测预警系统，其特征在于，包括：变形采集终端、数据传输系统和监测预警平台，
所述变形采集终端包括拱顶测点装置、拱腰测点装置和边墙测点装置，其中：
所述拱顶测点装置由拱顶激光发射器和拱顶激光接收器组成，拱顶激光发射器设置于拱顶，拱顶激光接收器设置于拱顶激光发射器的下方；
所述拱腰测点装置由拱腰激光发射器和拱腰激光接收器组成，拱腰激光发射器设置于一侧隧道壁拱腰位置，拱腰激光接收器对称设置于另一侧隧道壁的拱腰位置；
所述边墙测点装置由边墙激光发射器和边墙激光接收器组成，边墙激光发射器设置于一侧隧道壁边墙位置，边墙激光接收器对称设置于另一侧隧道壁边墙位置；
所述拱顶激光接收器、拱腰激光接收器和边墙激光接收器的接收面为直径20cm的圆形区域。
2.根据权利要求1所述的运营隧道二衬变形远程自动化监测预警系统，其特征在于，所述数据传输系统由数据采集模块、无线传输模块、供电模块、线路部分和采集传输箱组成。
3.根据权利要求2所述的运营隧道二衬变形远程自动化监测预警系统，其特征在于，所述监测预警平台由数据处理终端、显示终端和预警信息发布终端组成。
技术总结