專利名稱：基于無線網絡的隧道安全性實時監測系統的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于實時監測技術領域，尤其涉及基于無線網絡的隧道安全性實時監測系統。
背景技術：
我國經濟建設的規模在不斷擴大，城際列車、高速鐵路、高速公路等項目正在進行大規模建設。這些項目要求線路直線化，因此大量的隧道在開鑿建設，并投入使用。目前使用中的隧道受地質災害的影響，時有發生坍塌，造成非常嚴重的后果，給人民的生命財產造成重大的損失。我國對隧道的管理只要考慮以下方面火災、交通安全事故、進水、擁堵、通風、照明等，并沒有專門的技術進行隧道發生坍塌前的位移監測和管理。對于其他建筑物產生位移的監測設備均由國外進口，采用GPS為傳感器，價格昂貴，傳輸方式有限，對于電網所不能達到的地方無法實現監測，隧道的監測基本屬于空白階段。本系統測量精度高，成本低， 利用太陽能供電設備解決了邊遠山區監測點供電問題，利用移動3G無線網絡系統技術，進行數據的傳輸，不受傳輸線路介質的影響，便于大規模普及應用。
實用新型內容本實用新型的發明目的在于針對上述存在的問題，提供一種基于無線網絡的隧道安全性實時監測系統，該系統由控制中心、監測中心、位移傳感子系統、太陽能供電系統、 衛星GPS高精度定位技術、衛星GPS精確授時系統和移動3G無線網絡子系統組成。其特征在于該系統每個監測點采用三個傳感器，設置在隧道的水平方向面上和垂直方向面上，所述傳感器與IKHz的低通濾波器連接，還包括一 ARM9板，該ARM9板設置有LED燈光報警裝置和蜂鳴器聲音報警裝置。本實用新型專利采用以下技術該系統由控制中心、監測中心、位移傳感子系統、太陽能供電系統、衛星GPS高精度定位技術、衛星GPS精確授時系統和移動3G無線網絡子系統組成。位移傳感系統實現對隧道的水平、垂直三維立體空間的監測，將收集到的數據保存在數據處理中心。GPS高精度定位技術確保了隧道的位置。GPS授時系統是保證了接受和發射方具有同頻同相的同步時鐘信號。太陽能供電系統具有極高的自動化水平，可實施無人值守，能滿足設備日常供電問題，有效解決了市電不能達到監測點的供電。移動3G無線網絡子系統是利用無線網絡鏈路將數據處理中心測試結果傳送到控制中心，控制中心可以同時對全國多個目標進行實時的監控。系統整體框圖如圖1所示。綜上所述，由于采用了上述技術方案，本實用新型的有益效果是本系統測量精度高，成本低，利用太陽能供電設備解決了邊遠山區監測點供電問題，利用移動3G無線網絡系統技術，進行數據的傳輸，不受傳輸線路介質的影響，便于大規模普及應用。
圖1基于無線網絡的隧道安全性實時監測系統原理框圖。圖2位移傳感子系統原理圖。圖3移動3G無線網絡應用于ARM9板原理圖。圖4太陽能供電系統原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖，對本實用新型作詳細的說明。為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，
以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。首先太陽能供電裝置啟動，為設備持續提供電源，控制中心利用衛星GPS定位和授時系統將全國各個監測點的收發子系統都全部精確定位并接到GPS衛星時鐘源上。利用移動3G無線網絡鏈路發出信號通知整個系統開始工作。當整個系統開始工作時，每個監測點的位移傳感對隧道進行水平和垂直三維空間的監測。當有震動發生時，監測的傳感器會產生位移，同時報警，并通過安裝在監測點的移動3G無線網絡系統將信息傳回控制中心。震動波是以弧形方式向外擴撒，接近弧形中心的先產生位移和報警，控制中心根據震動點的位置通知其他監測中心，做好預防和撤離準備。本實用新型專利中相關子系統設計如下1、位移傳感子系統每個監測點采用三個傳感器，安裝在隧道的水平方向和垂直方向，水平方向分為X 軸和Y軸兩個方向，垂直方向為Z軸，分別獲得水平震動和垂直震動的信號。其原理圖如圖 2所示，當有位移發生時，傳感器采集到來水平X軸、水平Y軸和垂直方向Z軸的信號，傳感器將輸出的信號通過IKHz的低通濾波器，濾除參雜在信號中的高頻干擾；然后將濾波后的信號傳送給放大器，放大器將輸入的信號放大到IVpp,送到ARM9板進行轉換，由于采集到的信號為模擬信號，此時，ARM9上的AD轉換功能，將模型信號轉換成數字信號，并傳送給數據處理中心，同時，安裝在ARM9板上的LED燈光報警裝置和蜂鳴器聲音報警裝置同時工作，產生報警功能。2、GPS定位和授時系統為了使衛星和地面控制中心、位移監測點能夠精確定位并具有同頻同相的同步時鐘信號，本實用新型中采用GPS定位和授時系統。本實用新型裝置所采用的GPS授時系統頻率可以為20MHz、40MHz、60MHz、80MHz， 所使用的頻率越高，則精度越高。3、移動3G無線網絡系統本實用新型將移動3G網絡應用與ARM9板，讓其ARM9板具有通信功能，能與外網進行互聯互通，可以為用戶提供電話通信、傳真收發、數據傳輸和圖像傳輸等業務。電話/傳真業務通過語音網關，轉換成IP數據，接入無線網絡，實現控制中心與位移監測點之間電話/傳真業務的傳輸。監測到的數據直接接入無線傳輸終端，通過無線網絡傳輸通道，實現控制中心與位移監測點之間數據業務的傳輸。音視頻信號經過音視頻切換器切換選擇，接入圖像編解碼器，通過圖像編解碼器對所接入的視音頻信號進行量化、壓縮、編碼等處理，送入業務傳輸通道發向無線基站，實現控制中心與位移監測點之間圖像業務的傳輸，可以觀察到現場所發生的情況，為控制中心提供有效的指揮依據。ARM9板系統為Linux，目前一些USB接口的3G無線網卡內核還不能在ARM9板上自動識別并驅動，本實用新型設計用USBjiiodeswitch工具來進行模式轉換，使設備能夠支持USB-storage和^bserial模式并正常工作。移動3G無線網絡應用于ARM9板原理圖如圖3.4、太陽能供電設備太陽能供電設備由太陽能電池板、太陽能控制器、蓄電池、逆變器、DC負載等組成。 太陽能電池板所轉換出來的電能由直流防雷匯流箱后輸入到太陽能控制器，由太陽能控制器來控制負載用電和為蓄電池組充電。所產生的電流由逆變器進行轉換為DC負載用電，為監測點的其他設備供電，太陽能制器和系統配有通訊軟件和監控裝置，實時監測系統的運行狀態和數據記錄。系統原理圖如4所示。太陽能電池板產生負載所需要的電壓和電流。太陽能控制器(包含自動切換裝置及系統監控、警報裝置)主要功能是對蓄電池進行充電控制和過放電保護，同時對系統輸入輸出功率起著調節與分配作用，以及系統賦予的其它監控功能。蓄電池解決了電能貯存問題蓄電池將日照充足時系統發出的多余電能，保留在夜間或無風的陰雨天使用，解決了發電與用電時間不一致的問題。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.基于無線網絡的隧道安全性實時監測系統，該系統由控制中心、監測中心、位移傳感子系統、太陽能供電系統、衛星GPS高精度定位技術、衛星GPS精確授時系統和移動3G無線網絡子系統組成；其特征在于該系統每個監測點采用三個傳感器，設置在隧道的水平方向面上和垂直方向面上，所述傳感器與IKHz的低通濾波器連接，還包括一 ARM9板，該ARM9板設置有LED燈光報警裝置和蜂鳴器聲音報警裝置。
2.根據權利要求1所述的基于無線網絡的隧道安全性實時監測系統，其特征在于該太陽能供電設備由太陽能電池板、太陽能控制器、蓄電池、逆變器、DC負載組成。
專利摘要本實用新型公開了基于無線網絡的隧道安全性實時監測系統，該系統由控制中心、監測中心、位移傳感子系統、太陽能供電系統、衛星GPS高精度定位技術、衛星GPS精確授時系統和移動3G無線網絡子系統組成;該系統每個監測點采用三個傳感器，設置在隧道的水平方向面上和垂直方向面上，所述傳感器與1KHz的低通濾波器連接，還包括一ARM9板，該ARM9板設置有LED燈光報警裝置和蜂鳴器聲音報警裝置。本系統測量精度高，成本低，利用太陽能供電設備解決了邊遠山區監測點供電問題，利用移動3G無線網絡系統技術，進行數據的傳輸，不受傳輸線路介質的影響，便于大規模普及應用。
文檔編號E21F17/18GK202152690SQ20112024795
公開日2012年2月29日 申請日期2011年7月14日 優先權日2011年7月14日
發明者何戎遼, 劉鐵華, 吳偉林, 王勇, 王維軍 申請人:成都林海電子有限責任公司