[发明专利]基于Wi-Fi网络技术的集群式隧道安全实时监控系统

说明书

技术领域

本发明涉及隧道安全实时监控技术领域，具体涉及一种基于Wi-Fi网络技术的集群式隧道安全实时监控系统。

背景技术

隧道建设是国家重要的基础建设之一，隧道工程是关系社会和经济协调发展的生命线工程。隧道建设的快速发展，巨大的资金投入，在经济社会中的显赫作用，使得人们对隧道的安全性、耐久性越来越重视。与此同时，我国的隧道面临着与国际上众多国家的隧道同样的问题，那就是有一大批隧道已进入老龄阶段，一些隧道早已出现各种病害，却常年带病运营，潜伏着巨大的安全隐患。不及时消除隧道建设、使用中的安全隐患，势必造成经济和人员的巨大损失，而不合理的、过早的改造又是一项巨大的经济负担，将耗费大量资金，并引发交通中断等许多社会问题。

为提高隧道治理水平，更准确判定隧道实际工作状况，为隧道加固或大修提供依据，在隧道外观病害检查的基础上，对现有服役隧道进行安全监控，实时掌握隧道安全状态数据成为保障交通安全促进社会和谐的重大课题。

长期以来，对于隧道的安全检测一直以人工方法为主。人工检测监控不仅需要大量的人力物力，而且不能及时发现问题，不能完全满足隧道安全监控信息采集的需要。

隧道安全实时监控系统采用应力、应变、位移、速度、加速度等力学传感器，以及温度、湿度等环境传感器构成传感网络，通过现代通信技术将采集信息实时传输到信息中心分析和处理，从而实现对隧道安全状况的实时监控、分析、评估，以及危险隧道的及时预警。

目前，国内外大型隧道安全监控系统多针对单个隧道进行数据采集与检测，由于测点众多且分布分散，彼此之间相距甚远，且数据传输多通过有线网络完成，不仅安装布线麻烦、成本高，而且也难以实现对多个大型隧道(隧道集群)安全状况的同时监控。

Wi-Fi是一种可以将个人电脑、手持设备(如PDA、手机)等终端以无线方式互相连接的技术。由于Wi-Fi的频段在世界范围内是无需任何电信运营执照的因此WLAN无线设备提供了一个世界范围内可以使用的，费用极其低廉且数据带宽极高的无线空中接口。Wi-Fi网络技术的迅猛发展，为集群式隧道安全监控提供了良好的通信网络基础。

本发明将Wi-Fi网络技术运用于隧道安全监控系统中，通过软件和硬件的自主开发，实现集群式隧道安全实时监控系统。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种基于Wi-Fi网络技术的集群式隧道安全实时监控系统，本系统采用在被监控的隧道上安装隧道安全状态数据采集与处理子系统，在后台安装隧道安全实时监控中心，并采用Wi-Fi网络技术来实现隧道安全状态数据采集与处理子系统与隧道安全实时监控中心之间的数据传输，从而降低了施工难度与成本，监控点的布置更为灵活。

本发明目的还在于提供上述基于Wi-Fi网络技术的集群式隧道安全实时监控系统的实现方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：基于Wi-Fi网络技术的集群式隧道安全实时监控系统，包括：

设置于隧道上的隧道安全状态数据采集与处理子系统，用于实时采集隧道的安全状态参数并生成隧道安全监控数据，采用无线方式上传至隧道安全实时监控中心：

设置于后台的隧道安全实时监控中心，用于接收隧道安全状态数据采集与处理子系统上传的隧道安全监控数据，并藉此得出安全状态评估、比较及寿命预测，以及隧道维护保养策略；

本基于Wi-Fi网络技术的集群式隧道安全实时监控系统包括多个隧道安全状态数据采集与处理子系统，各子系统均通过无线方式与隧道安全实时监控中心进行数据传输。以此实现集群式隧道安全实时监控。

所述隧道安全状态数据采集与处理子系统与隧道安全实时监控中心之间的通信方式为Wi-Fi网络技术。具体采用的接入形式，可根据隧道、监控中心所在区域的具体通信方式的信号覆盖面积与信号强度选择。

具体的实现方案是：

所述隧道安全状态数据采集与处理子系统设置有：

隧道环境监控子系统，实时测量隧道环境参数，包括洞内风速、温湿度、气压等；

隧道整体振动监控子系统，测量隧道整体结构沿纵、横向振动参数；

隧道结构应力应变监控子系统，结构的动静态应力应变参数；