[发明专利]一种隧道施工突水预警系统

说明书

本发明公开了一种隧道施工突水预警系统，包括电荷放大电路、第一应力提取电路、第一应力检测电路、电压转换模块、第二应力检测电路、第三应力检测电路和突水预警电路，利用继电器K2的导通状态将压力信号一分为二，利用电容C6、电容C5分别提取两者的峰值，将两者峰值进行差分运算，以检测压力值存在持续性变化、骤增突变的状态，并将第二应力电压信号实时与第三应力峰值信号进行差分运算，将第三应力电压信号实时与第二应力峰值信号进行差分运算，以检测压力值存在骤降突变的状态，再联合湿度值协同预测突水，以提高突水预测的准确性。

技术领域

本发明涉及突水预警技术领域，特别是涉及一种隧道施工突水预警系统。

背景技术

隧道在挖掘穿越岩溶地区过程中，由于受到复杂的地质条件的影响往往隧道会遭受突水涌泥现象，突水灾害常常引发隧道被淹、开挖设备进水损毁的事故，甚至会发生隧道施工中塌方的状况，会危及施工人员的安全，所以监测隧道突水问题并及时预警，以便施工人员尽快撤离是至关重要的；

传统的突水预警系统监测技术较为成熟的是水文参数监测，但水文监测只有在地下监测点的水份含量达到一定程度时才能测出，再加上突水突发性强、水量大、破坏性大的特点，当监测到水文参数的数据并分析后再预警，将错过最佳的挡水抢险时机；而地质参数，如应力参数监测一般用于底板突水监测，由于不同类型突水机理上的差别，导致参数敏感程度也不一样，再加上应力参数监测又易受到施工环境的影响，仅凭其测试值的大小不能准确地预测突水情况，从而增大了突水预警系统误判的几率。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的在于提供一种隧道施工突水预警系统，能够通过实时检测地下检监测点的湿度值和压力值变化来预测突水，提高突水预测的准确性，并及时以声光预警的方式来表现突水预警，提醒施工人员尽快撤离。

其解决的技术方案是，包括电荷放大电路、第一应力提取电路、第一应力检测电路、电压转换模块、第二应力检测电路、第三应力检测电路和突水预警电路，所述电荷放大电路选用型号为SAYL404Y的压力传感器J1将地下监测点的压力转换为电荷信号，利用电容C3的积分作用将电荷信号转换为第一应力电压信号，所述第一应力提取电路利用方波电压决定继电器K2的导通状态，将第一应力电压信号分为第二应力电压信号、第三应力电压信号，若继电器K2未导通，则利用电容C6实时提取第二应力电压信号的峰值，若继电器K2导通，则利用电容C5实时提取第三应力电压信号的峰值，所述电压转换模块根据第二应力电压信号、第三应力电压信号的峰值，分别输出对应实时峰值电压的、连续的第二应力峰值信号、第三应力峰值信号；

所述第一应力检测电路运用运放器AR4将第二应力峰值信号、第三应力峰值信号实时进行差分运算，并运用运放器AR6将差值绝对值与电阻R17-R18的分压值进行比较，所述第二应力检测电路运用运放器AR7将第二应力电压信号与第三应力峰值信号实时进行差分运算，若运放器AR7输出的差值大于电阻R23-R24的分压值，则输出该差值，同理，所述第三应力检测电路运用运放器AR8将第三应力电压信号与第二应力峰值信号实时进行差分运算，若运放器AR8输出的差值大于电阻R29-R30的分压值，则输出该差值，所述突水预警电路选用型号HSTL-106WS的湿度传感器J2将地下监测点的湿度转换为直流电压信号输出，若其大于电阻R31-R32的分压值，则三极管Q9导通，并当三极管Q10-Q12中至少有一个三极管导通时，发光二极管D8导通，发出灯光警告，三极管Q13也导通，电铃LS1发出声音警报；