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            巖石應力監測系統

            系統概述:
            礦井巷道、公路隧道等是一種穿越巖層的人造通道,其可靠性和安全性尤為重要。由于坍塌事故的破壞性巨大,不僅會造成生產、交通中斷,影響國民經濟發展,還會帶來巨大的經濟損失和人員傷亡,將造成非常不好的社會政治影響。
            2006年,國務院頒布的《國家中長期科學和技術發展規劃綱要》要求重點研究橋梁、煤礦等生產事故、突發社會安全事件和自然災害、核安全及生物安全等的監測、預警、預防技術。因此,國家對礦井巷道、公路隧道等大型公共設施的安全狀況監測、預警技術的開發非常重視。
            針對前述要求,杭州上杭結合多年在防震減災監測領域的經驗,推出了專門針對橋梁狀態的SH-TUNNEL2001系列巖石應力在線監測系統。該系統是由公司自主研發的在線監測系統,為礦井巷道、公路隧道狀態連續監測提供了良好的解決方案。
            方案構成:
            本方案中,巖石應力監測系統主要由監控主機、系統軟件、數據傳輸接口、數據采集分站、各類傳感器、避雷器和傳輸網絡組成,通過礦井、隧道采空區圍巖和堤壩、橋梁支柱結構的應力、應變和位移,并對其各測點的監測結果進行分析與預警,從而大大提高了災害監測的準確性。監測系統如圖1所示。

            SH-TUNNEL2001巖石應力監測系統
            圖1 SH-TUNNEL2001巖石應力監測系統
            監控主機與數據采集分站進行通信,負責系統監測數據的分析處理、實時顯示、統計存儲、屏幕顯示、查詢打印等任務;系統軟件完成各個測點的數據采集、處理、加工、顯示、存儲、查詢和報表打??;通信網絡主要完成測量數據的傳輸和通信功能;各類傳感器實現對各監測點現場環境參數進行監測與數據采集、就地顯示以及信息傳輸等。
            系統使用2臺監控主機以實現雙機熱備份,數據采集分站上傳的所有監控數據同時寫入監控主機、備機數據庫。通過RS485通信總線,把監控中心站同各個數據采集分站連接在一起,整個系統可以組成分布式樹形網絡數據采集系統,每個節點所連接的RS485 總線傳輸距離可以達到1200m。
            巖層應力監測主要為了保證巷道和關鍵硐室的安全,故在巷道上選擇監測斷面,監測斷面上的應力變化和頂板位移等來保證巷道的安全。監測項目包括位移監測(包括巷道內部不同巖層斷面的位移變化和豎井壁附近深部位移變化,以及關鍵運輸巷道的收斂變化)、應力監測(巷道壁以及關鍵硐室的巖體內部應力變化)、形變監測(巷道及關鍵硐室的形變監測)。監測斷面示意圖如圖2所示。
            監測斷面布置圖
            圖2 監測斷面布置圖
            系統性能:
            1)關鍵指標能自動在線監測和報警;
            2)使用防水航空接頭,安裝維護簡單,防水、防塵性好;
            3)強大的軟件處理功能:實現了對各個監測數據的數據的實時顯示、存儲、超限報警、短信報警、數據分析與打印輸出等功能;
            4)單總線實時數據傳輸,布線簡單,維護成本低,系統穩定性高;
            5)故障自檢、雙機熱備份以及備用電源保證系統運行的穩定性可靠性; 
            6)分布式網絡結構,部分儀器故障不影響系統運行,同時系統具有良好的可擴展性。

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