本發(fā)明涉及隧道領(lǐng)域，具體涉及高速公路在建隧道健康監(jiān)測系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

1、地鐵隧道、高速隧道、城市管廊等廊壁的應(yīng)力變化、振速大小和隧道內(nèi)溫度的測量關(guān)系到地鐵、高速車輛、城市管廊的設(shè)備等運(yùn)行的安全和人民生命財(cái)產(chǎn)的安全。

2、應(yīng)變光纜既作為傳感器，也作為傳輸通道。要通過應(yīng)變光纜監(jiān)測隧道本體應(yīng)變情況，則需將應(yīng)變光纜與隧道巖壁貼合牢固，因此應(yīng)變光纜的施工質(zhì)量直接影響到隧道本體應(yīng)變監(jiān)測的效果?，F(xiàn)有的技術(shù)中，光纜主要通過膠黏劑與隧道巖壁貼合。

3、然而在實(shí)際操作中，光纜在進(jìn)行涂膠前，需要初步進(jìn)行固定，然后再通過工人單獨(dú)進(jìn)行涂膠，容易出現(xiàn)脫膠的問題，脫膠后，容易造成人員損傷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供高速公路在建隧道健康監(jiān)測系統(tǒng)和方法，通過固定模塊對(duì)光纜進(jìn)行固定，通過分布式光纖應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測系統(tǒng)、無線三維微位移監(jiān)測系統(tǒng)和分布式光纖溫度監(jiān)測系統(tǒng)對(duì)在建隧道進(jìn)行健康監(jiān)測，并通過固定件支撐光纜，避免脫膠后，光纜脫落造成人員損傷。

2、該目的采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

3、高速公路在建隧道健康監(jiān)測系統(tǒng)，包括預(yù)警云系統(tǒng)、分布式光纖應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測系統(tǒng)、無線三維微位移監(jiān)測系統(tǒng)和分布式光纖溫度監(jiān)測系統(tǒng)，分布式光纖應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測系統(tǒng)用于監(jiān)測應(yīng)變數(shù)據(jù)，無線三維微位移監(jiān)測系統(tǒng)用于監(jiān)測位移數(shù)據(jù)，分布式光纖溫度監(jiān)測系統(tǒng)用于監(jiān)測溫度數(shù)據(jù)；預(yù)警云系統(tǒng)用于獲取應(yīng)變數(shù)據(jù)、位移數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)，并通過應(yīng)變數(shù)據(jù)、位移數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)獲取健康數(shù)據(jù)；監(jiān)測系統(tǒng)還包括固定模塊，固定模塊包括若干固定件，若干固定件用于將光纜以s狀固定在隧道拱頂位置，光纜沿隧道開挖方向設(shè)置，其中光纜包括若干直線光纜和若干彎曲光纜，彎曲光纜位于相鄰兩個(gè)直線光纜之間，且直線光纜與隧道開挖方向垂直。監(jiān)測系統(tǒng)還包括斷纖監(jiān)測模塊，斷纖監(jiān)測模塊用于獲取斷纖的位置信息，并將斷纖的位置信息發(fā)送給預(yù)警云系統(tǒng)。

4、其中，分布式光纖應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測系統(tǒng)，激光器沿著光纖發(fā)出編碼光脈沖，與光纖作用以三種量子疊加態(tài)(傳輸態(tài)，散射態(tài)和吸收態(tài))在光纖中傳播中，某處受到應(yīng)力場外界擾動(dòng)時(shí)光纖晶格皮變，在相干長度內(nèi)背散射信號(hào)曲率與擾動(dòng)成比例，應(yīng)力場專用解碼解調(diào)獲得任何片段擾動(dòng)，由于光速保持不變，因此可得到每米光纖受到應(yīng)力擾動(dòng)的測量結(jié)果。

5、分布式光纖溫度監(jiān)測技術(shù)是由激光二極管發(fā)出的連續(xù)波照射光纖內(nèi)的玻璃芯，當(dāng)光波沿著光纖玻璃芯下移時(shí)，會(huì)產(chǎn)生多種類型的輻射散射，如瑞利散射、布里淵散射和拉曼散射等。ls-dts通過將散射回來的拉曼光波經(jīng)波分復(fù)用、光電轉(zhuǎn)換、放大、解調(diào)后，送入信號(hào)處理系統(tǒng)便可將溫度信號(hào)實(shí)時(shí)顯示出來；并且通過光纖中光波的傳輸速度和背向光回波的時(shí)間對(duì)這些信息定位。

6、無線微位移監(jiān)測系統(tǒng)基于電磁場與波原理，融合超寬帶、藍(lán)牙、加速度計(jì)等多種定位技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)高精度測距與位移監(jiān)測。同時(shí)，系統(tǒng)集成無線數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)中所有用戶的距離、位置、網(wǎng)絡(luò)和電池狀態(tài)等信息，并迅速及時(shí)提供報(bào)警功能。該數(shù)據(jù)可通過電腦或手機(jī)實(shí)時(shí)查看，方便快捷；也可以加密方式向指定服務(wù)器上傳，穩(wěn)定可靠。

7、固定模塊包括若干固定件，若干固定件用于將光纜以s狀固定在隧道拱頂位置，光纜沿隧道開挖方向設(shè)置，其中光纜包括若干直線光纜和若干彎曲光纜，彎曲光纜位于相鄰兩個(gè)直線光纜之間，且直線光纜與隧道開挖方向垂直。至少三個(gè)直線光纜之間設(shè)置有一個(gè)盤纖盒，所述盤纖盒內(nèi)設(shè)置有光纜盤纖。

8、固定件可以為鋼絲或扎帶，在固定時(shí)，通過鋼絲或扎帶隨主筋密扎進(jìn)行固定連接，整體固定后，通過涂膠的方式進(jìn)一步的固定。固定件還可以為其他的固定結(jié)構(gòu)，只要能夠?qū)崿F(xiàn)固定即可。

9、但是在實(shí)際使用的過程中，現(xiàn)有的固定件結(jié)構(gòu)操作麻煩，且光纜脫落時(shí)，存在人員損傷的風(fēng)險(xiǎn)?；诖?，本發(fā)明人提供了一種固定件結(jié)構(gòu)。固定件包括用于支撐光纜的支撐件，所述支撐件包括固定環(huán)和移動(dòng)桿，固定環(huán)活動(dòng)連接在移動(dòng)桿的上方。移動(dòng)桿的上端與固定環(huán)連接，移動(dòng)桿的下端在隧道的地面上，且移動(dòng)桿的下端設(shè)置有滑輪，移動(dòng)桿帶動(dòng)固定環(huán)在隧道上移動(dòng)，進(jìn)而適用于不同位置的光纜，便于對(duì)其支撐。本系統(tǒng)通過若干固定件同時(shí)對(duì)光纜進(jìn)行支撐，在整體定位后，通過涂膠進(jìn)行快速固定連接，并在連接穩(wěn)固后，取下固定件，避免隧道在建過程中光纜脫落的問題，并且與現(xiàn)有的方法相比，能夠極大程度的節(jié)約人工，提高效率，進(jìn)而提高安全性能。

10、更進(jìn)一步的，光纜初步固定后，人工涂膠不能均勻涂覆，且若人工涂膠沒有均勻涂覆到各個(gè)位置，容易增加脫落的風(fēng)險(xiǎn)。

11、基于此，本發(fā)明人在固定環(huán)與移動(dòng)桿之間連接有旋轉(zhuǎn)件，旋轉(zhuǎn)件能夠使固定環(huán)在移動(dòng)桿上旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)件可以為多種結(jié)構(gòu)，只要能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)整固定環(huán)在移動(dòng)桿上的方向和角度即可。在本發(fā)明中，固定環(huán)不僅能夠用于支撐光纜，同時(shí)，固定環(huán)在旋轉(zhuǎn)的過程中，可以是在光纜上旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而完成涂膠。

12、具體的，旋轉(zhuǎn)件包括設(shè)置在固定環(huán)上的旋轉(zhuǎn)板，旋轉(zhuǎn)板上同軸連接有齒輪板，移動(dòng)桿上設(shè)置有調(diào)節(jié)桿，調(diào)節(jié)桿的上端與齒輪板嚙合，調(diào)節(jié)桿的下端穿過移動(dòng)桿，調(diào)節(jié)桿能夠在移動(dòng)桿處上下移動(dòng)，通過齒輪板使固定環(huán)旋轉(zhuǎn)。在本裝置的結(jié)構(gòu)下，固定環(huán)旋轉(zhuǎn)到一定角度后，能夠保持該角度，便于支撐固定。

13、特別對(duì)于在建隧道而言，當(dāng)移動(dòng)桿的放置處地面不平整，固定環(huán)可以通過旋轉(zhuǎn)到合適的角度后，對(duì)光纜進(jìn)行支撐固定。

14、同時(shí)，本裝置在調(diào)節(jié)固定環(huán)的角度時(shí)，直接通過調(diào)整調(diào)節(jié)桿即可實(shí)現(xiàn)調(diào)整，具體的，調(diào)節(jié)桿包括第一桿和第二桿，第一桿的下端設(shè)置有t型凹槽，第二桿的上端設(shè)置有與t型凹槽對(duì)應(yīng)的t型桿，t型桿位于t型凹槽內(nèi)，且第二桿能夠在第一桿上周向旋轉(zhuǎn)，第一桿的上端與齒輪板嚙合，第二桿與移動(dòng)桿通過螺紋連接。通過旋轉(zhuǎn)第二桿，調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)桿的高度位置，進(jìn)而調(diào)節(jié)固定環(huán)的角度，并且固定環(huán)的角度調(diào)整后，由于調(diào)節(jié)桿的高度固定，因此固定環(huán)的角度不會(huì)發(fā)生變化。

15、更進(jìn)一步的，固定環(huán)內(nèi)部設(shè)置有容納腔，容納腔內(nèi)設(shè)置有涂膠件，涂膠件上設(shè)置有若干涂抹桿，涂抹桿的上端設(shè)置有涂抹口，固定環(huán)上設(shè)置有若干與涂抹桿一一對(duì)應(yīng)的通孔，固定環(huán)上設(shè)置有伸縮件，所述伸縮件使涂抹桿的涂抹口位于容納腔內(nèi)或固定環(huán)外。涂抹口上設(shè)置有滾珠，所述滾珠能夠在涂抹口上旋轉(zhuǎn)。固定環(huán)在光纜上旋轉(zhuǎn)的過程中，涂抹口上的滾珠與光纜接觸，將膠涂覆在光纜上，提高涂覆效率，更便于使用。

16、另一方面，本發(fā)明還包括高速公路在建隧道健康監(jiān)測方法，監(jiān)測方法包括以下步驟：

17、固定模塊的若干固定件將光纜以s狀固定在隧道拱頂位置；若干固定件依次編號(hào)，且若干固定件上均設(shè)置有信號(hào)燈；

18、分布式光纖應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測應(yīng)變數(shù)據(jù)；

19、無線三維微位移監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測位移數(shù)據(jù)；

20、分布式光纖溫度監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測溫度數(shù)據(jù)；

21、預(yù)警云系統(tǒng)獲取應(yīng)變數(shù)據(jù)、位移數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)，并通過應(yīng)變數(shù)據(jù)、位移數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)獲取健康數(shù)據(jù)；

22、預(yù)警云系統(tǒng)根據(jù)健康數(shù)據(jù)獲取問題路段位置信息，并根據(jù)問題路段位置信息獲取對(duì)應(yīng)的固定件的編號(hào)。問題路段位置信息對(duì)應(yīng)編號(hào)的固定件的信號(hào)燈閃爍。

23、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

24、本發(fā)明高速公路在建隧道健康監(jiān)測系統(tǒng)和方法，本發(fā)明通過分布式光纖應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測系統(tǒng)、無線三維微位移監(jiān)測系統(tǒng)和分布式光纖溫度監(jiān)測系統(tǒng)對(duì)在建隧道進(jìn)行健康監(jiān)測，在監(jiān)測過程中，通過固定件對(duì)光纜進(jìn)行初步固定，固定后通過固定件對(duì)光纜進(jìn)行涂膠，不需要操作人員登高進(jìn)行操作，并且避免了隧道在建過程中，光纜脫落造成人員損傷的問題。

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