本文主要針對引水隧洞安全監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行研究目在于建上學(xué)吧

要摘本文主要是針對東川河引水隧洞在線安全監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行研究。要摘本文主要是針對東川河引水隧洞在線安全監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行研究。目的在于立一套完整的在線監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)時、準(zhǔn)確地掌握隧洞的狀態(tài)信息析結(jié)果為依據(jù)指導(dǎo)礦山正常生產(chǎn)，使礦山生產(chǎn)決策科學(xué)化本文的主要內(nèi)容是結(jié)合東川河引水隧洞的實(shí)際情況設(shè)計(jì)在線安全監(jiān)合在一起，形成一套完善的光纖監(jiān)測系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的工程安全監(jiān)測系統(tǒng)相比高了監(jiān)測數(shù)據(jù)的精度和抗干擾能力；監(jiān)測數(shù)據(jù)的傳輸方式也更加穩(wěn)定、可靠方面都具有較大優(yōu)越性由于東川河引水隧洞圍巖構(gòu)造復(fù)雜、穩(wěn)定性極差，且距離露天采場較礦山的正常生產(chǎn)活動對隧洞的安全有一定的不利影響。因此系統(tǒng)使用手段，采用了大量的傳感器。本文所設(shè)計(jì)的監(jiān)測系統(tǒng)將多個數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)融合模型，確定科學(xué)的數(shù)據(jù)處理法，以提高及時發(fā)現(xiàn)和處理隧洞病害的能力，對隧洞常見病害進(jìn)行綜為礦山的生產(chǎn)決策提供實(shí)時、準(zhǔn)確的隧洞狀態(tài)信關(guān)鍵引水隧洞，F(xiàn)BG傳感器，安全監(jiān)測，預(yù)警系aimedattheresearchprimarilyoftheonlinesafetypapertoestablishasuitdiversionpurposewouldmonitoringsystem．ThiscoachmineinthesinlationinformationofletaSresultsdecision．makingcontents，itdesignsonlineInthissituationcombiningsensingaimedattheresearchprimarilyoftheonlinesafetypapertoestablishasuitdiversionpurposewouldmonitoringsystem．ThiscoachmineinthesinlationinformationofletaSresultsdecision．makingcontents，itdesignsonlineInthissituationcombiningsensingtechnology,fibre—asuitofperfect袖re-technologytogetherlengineeringsvstemhasprecisionsofmonitoranti-befashionofitsamehaSatrockBecausetoitdrawsdeterminateeffectstothekindsofofdissertation，themonitorsystemwouldcrisisvariousdatainformation，builddataanalysisanalysisthosefindinganddealingwithcorrecttunnelsituationinformationintimeforand warningn獨(dú)創(chuàng)性聲本人聲明，所呈交的論文是本人在導(dǎo)獨(dú)創(chuàng)性聲本人聲明，所呈交的論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲武漢理工大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我同工作的同志對本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的明并表示了謝意學(xué)位論文使用授本人完全了解武漢理工大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，學(xué)校有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)武漢理工大學(xué)可以將本學(xué)位論文全部內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或其他復(fù)手段保存或匯編本學(xué)位論文。同時授權(quán)經(jīng)武漢理工大學(xué)認(rèn)可的國家關(guān)機(jī)構(gòu)或論文數(shù)據(jù)庫使用或收錄本學(xué)位論文，并向社會公眾提供信(保密的論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定釋研究生(簽名導(dǎo)師(簽武漢理I：人學(xué)碩十學(xué)何論第1緒論儀器對隧洞的各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)武漢理I：人學(xué)碩十學(xué)何論第1緒論儀器對隧洞的各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行定量觀測，準(zhǔn)確、實(shí)時地掌握隧洞的狀態(tài)信息，以監(jiān)測分析結(jié)果為依據(jù)指導(dǎo)礦山正常生產(chǎn)，使礦山生產(chǎn)決策更加科學(xué)、更金堆城鉬業(yè)有限公司露天礦位于秦嶺山脈東段，該礦體上有東川和西川兩條流經(jīng)過，兩者在礦體西南角匯集成汶峪河流出礦區(qū)。西JJl：；f,-I從礦體西南側(cè)通過改道工程已經(jīng)于1996年施工完畢，現(xiàn)已投入運(yùn)營。東川河從礦區(qū)的東南側(cè)穿過，成河流壓礦的天然局面。當(dāng)露天采場南擴(kuò)進(jìn)入深凹后，河水將直接潰入露直接威脅采場安全，因此，實(shí)施針對流經(jīng)礦區(qū)段河流進(jìn)行改道工程，即東川河引引水隧洞的安全運(yùn)行是露天礦安全、可持續(xù)生產(chǎn)的基礎(chǔ)根據(jù)長安大學(xué)2006年12月提供的“金堆城東川河引水隧洞圍巖工程地質(zhì)編塊狀結(jié)構(gòu)，局部地段呈散體結(jié)構(gòu)，屬典型的硬、脆、碎型圍巖，圍巖類別Ⅳ～V類圍巖均含水，圍巖的穩(wěn)定性極差。且距離露天采場較近(最小垂直距離為42m，小水平距離為47m)，礦山的正常生產(chǎn)活動對隧洞的安全有一定的不利影響1．3．1傳感器的發(fā)展安全監(jiān)測系統(tǒng)的核心設(shè)備是傳感器“1一”，傳感器的發(fā)展過程也體現(xiàn)了安全監(jiān)武漢理1：人學(xué)碩l：學(xué)侮論的發(fā)展進(jìn)程。傳感器是一種能將環(huán)境物理量武漢理1：人學(xué)碩l：學(xué)侮論的發(fā)展進(jìn)程。傳感器是一種能將環(huán)境物理量轉(zhuǎn)換成可識別信息的器件。根據(jù)所選傳感器不同，輸出信號也有不同形式，如電流、電壓、脈沖、頻率等。傳感被動的感受環(huán)境的變化并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的輸出信息，從而對工程的運(yùn)行狀態(tài)起到監(jiān)作用n1較為先進(jìn)的光纖光柵傳感器。總的來看，傳感器不斷向小型化、集成化、智能化方向發(fā)展，除了具有自校準(zhǔn)、自診斷，能對測量值進(jìn)行修正和誤差補(bǔ)償?shù)牡裙δ芡膺€具有了判斷和信息處理功能，有數(shù)據(jù)通信接口，能與微型計(jì)算機(jī)直接通信。目美國在傳感器的研究與開發(fā)方面處于世界領(lǐng)先地位。而我國由于基礎(chǔ)薄弱技術(shù)與發(fā)達(dá)國家相比還有較大的差距目前，在安全監(jiān)測領(lǐng)域所使用的新型傳感器主要為光纖光柵傳感器“1。光纖柵傳感器主要有壓力、流量、位移等傳感器；光纖光柵傳感器屬于無源器件，無傳統(tǒng)傳感器相比具有靈敏度高、體積小、結(jié)構(gòu)簡單、耐腐蝕、電絕緣性好、便1．3．2監(jiān)測項(xiàng)目的發(fā)展情最初的監(jiān)測項(xiàng)目主要為應(yīng)變、溫度、位移等，隨著監(jiān)測設(shè)備以及監(jiān)測理論撓度、混凝土溫度等監(jiān)測項(xiàng)目1．3．3監(jiān)測方式的發(fā)展情報(bào)到管理中心進(jìn)行處理。從技術(shù)的發(fā)展角度來看，主要是從信息傳輸與采集方發(fā)展進(jìn)步來劃分檢測系統(tǒng)發(fā)展階段的記錄下來回去后上報(bào)到管理中心。由于監(jiān)測點(diǎn)分散，分布范圍廣，而且大環(huán)境較惡劣的地區(qū)，通過人工采集往往事倍功半，對突發(fā)情況的響應(yīng)也跟不上2武漢理+l：人學(xué)碩十·武漢理+l：人學(xué)碩十·等現(xiàn)代高新技術(shù)廣泛應(yīng)用于監(jiān)測系統(tǒng)，形成了以分布式微處理機(jī)為基礎(chǔ)的監(jiān)控。過多次的技術(shù)更新，目前主流的安全監(jiān)測系統(tǒng)包括了信息采集、傳輸、處理三大現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、超大規(guī)模集成電路的迅速發(fā)展，對傳感器度、響應(yīng)速度、可靠性、獲取的信息量等要求越來越高，但由于我國在傳領(lǐng)域的落后，因此導(dǎo)致我國的監(jiān)測自動化方面與國外發(fā)達(dá)國家相比還有一定的差國內(nèi)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)從信息傳輸與通訊方式來看，先后經(jīng)歷了三個階段：第每個傳感器需一對傳輸線連接到地面的星型結(jié)構(gòu)；第二階段是在一對傳輸多路頻率分割的載波傳輸；第三階段是目前應(yīng)用最多的中心站和分站之間的半雙本文研究的目的足實(shí)現(xiàn)東川河引水隧洞運(yùn)行狀況在線安全監(jiān)測。根據(jù)監(jiān)測項(xiàng)內(nèi)容和監(jiān)測目標(biāo)，建立優(yōu)化的監(jiān)測系統(tǒng)框架。根據(jù)監(jiān)測項(xiàng)目和隧洞危險段分布特確定科學(xué)合理的測點(diǎn)布置方案。根據(jù)監(jiān)測項(xiàng)目內(nèi)容和隧洞環(huán)境特征，確定的、具有抗電磁干擾、動態(tài)響應(yīng)快、靈敏度和測試精度高、耐久性強(qiáng)、適況條件的及可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離實(shí)時連續(xù)監(jiān)測的光纖傳感器。在線監(jiān)測的目的是安全狀況進(jìn)行實(shí)時評估和預(yù)警，科學(xué)的安全判據(jù)是預(yù)警的關(guān)鍵，因此，必技術(shù)分析研究，找出各種參數(shù)合理的警戒值。綜合利用現(xiàn)代傳感技術(shù)，通訊技術(shù)武漢理I：人學(xué)碩卜學(xué)位論第2章監(jiān)測系2．1．1工程背金堆城鉬業(yè)科武漢理I：人學(xué)碩卜學(xué)位論第2章監(jiān)測系2．1．1工程背金堆城鉬業(yè)科技責(zé)任有限公司露天礦位于秦嶺山脈東段，該礦體上有川兩條河流通過，兩者在礦體西南角匯集成汶峪河流出礦區(qū)。西川河從礦體通過，其改道工程己于1995年施工完畢，現(xiàn)已投入運(yùn)營。東川河從礦區(qū)的東南側(cè)過，形成河流壓礦的天然局面。當(dāng)露天采場南擴(kuò)進(jìn)入深凹后，河水將直接坑內(nèi)，對采場的生產(chǎn)安全造成直接威脅，因此，必須實(shí)施針對流經(jīng)礦區(qū)段河流進(jìn)改道工程，既東川河引水隧洞工程2．1．2自然地東川河引水隧洞位于東秦嶺山系的南緣，行政區(qū)劃隸屬陜西省華縣南部的金鎮(zhèn)。區(qū)內(nèi)總的地勢呈北高南低，西高東低的特點(diǎn)。區(qū)內(nèi)海拔最高點(diǎn)為西北標(biāo)高2030—2077m，最低點(diǎn)為東川河，標(biāo)高1148．9m，相對高差達(dá)900m明，夏季較熱，冬季寒冷，早晚溫差較大。多年平均氣溫8．8攝氏度，七月平均20．2攝氏度；元月最低，月平均一2．7攝氏度。多年極端最高34．2攝氏(1998．9．6)，極端最低一18．8攝氏度(1991．12．28區(qū)內(nèi)雨量充沛，多年平均降水量849．9mm。自1984年9月金堆城礦區(qū)建立氣站觀測以來，目前觀測到的最大降水量383．4mm(1998．7)，最大降雨量為R114．1mm(1992．8．4)；歷年最大月平均降水量為8月份，降水量達(dá)164．8mm，最月平均降水量為12月和元月，均為9．2mm；降水主要集中在7～9月，此連續(xù)三個的降水量占全年的51．38％，且多以暴雨為主，而冬季干旱少雨2．1．3地形地金堆城礦區(qū)位于東秦嶺山系南緣中高山區(qū)，地貌成因類型可分為構(gòu)造侵蝕地貌4武漢理I：人學(xué)碩十學(xué)位論構(gòu)造剝蝕地貌、流水地貌、風(fēng)成地貌及人工堆積地貌等武漢理I：人學(xué)碩十學(xué)位論構(gòu)造剝蝕地貌、流水地貌、風(fēng)成地貌及人工堆積地貌等幾種。構(gòu)造侵蝕地貌主要現(xiàn)為區(qū)內(nèi)峰巒重疊，地勢陡峻，地形切割劇烈，溝谷發(fā)育等地形特征；而地貌表現(xiàn)為區(qū)內(nèi)有三級夷平面。最高一級由標(biāo)高1577m的一系列山頭組成，巖要為黑云母安閃玢巖、花崗巖、石英巖；其余兩級標(biāo)高分別在1300-1350m1250-1280m。后兩級夷平面上常有漂卵石等河流堆積物存在(主要為花崗巖石、礫石及粗砂)，其下則多為安山玢巖構(gòu)成的巖基。后三者主要位于相對低灃的谷、坡腳和河谷兩側(cè)，以松散的碎石土、卵礫石等為主，厚度較小2．1．4地質(zhì)構(gòu)東川河引水隧洞在大地構(gòu)造單元上為秦嶺地軸北緣的寒武一震旦紀(jì)凹陷地帶內(nèi)經(jīng)長期的地殼運(yùn)動及巖漿活動，形成了各種褶皺和斷裂構(gòu)造。區(qū)內(nèi)大的構(gòu)造主要期構(gòu)造活動，早期形成NE向褶皺構(gòu)造，晚期形成NEE、Nww和NNE向斷裂構(gòu)造，中較大的各種構(gòu)造有：金堆城一黃龍鋪背斜、金堆城一青岡坪大斷裂、燕門凹斷裂堆城一桃園北東向斷裂束依據(jù)國家地震烈度區(qū)劃圖知，金堆城地區(qū)地震烈度為VI度2．1．5地層巖本區(qū)出露的地層新老截然分開，老地層本為元古界變質(zhì)巖系，而新地層為第系各種松散堆積物，中間缺失古生界、中生界及新生界第三區(qū)內(nèi)變質(zhì)巖主要為安山玢巖、石英巖、凝灰質(zhì)板巖等幾種，另外尚分時期的巖漿巖。巖漿巖有早加罩東期輝綠巖、中生代燕山期花崗巖以及晚燕山期花崗斑巖。層狀輝綠巖侵入于熊耳群及高山河組地層中，脈狀者多沿東西向斷裂露?；◢弾r則主要分布在礦區(qū)的中部及西』Il河以北地區(qū)2．1．6水文地因東川河流域面積較小，故未設(shè)系統(tǒng)觀測的水文站，沒有確切的流量資料面的流量是按金堆城鉬業(yè)公司與馬鞍山礦山研究所露天礦北幫治理組提交城鉬業(yè)公司露天礦北幫綜合治理工程勘察與方案研究報(bào)告》引用的。東川河一般量0．3-0．5m3／s，洪水時流量1．9— m3／s武漢理l：人學(xué)碩十學(xué)何論東川河位于東北部高山區(qū)，流經(jīng)礦區(qū)東部，匯集于礦區(qū)南部成武漢理l：人學(xué)碩十學(xué)何論東川河位于東北部高山區(qū)，流經(jīng)礦區(qū)東部，匯集于礦區(qū)南部成汶峪河，注入河，最后注入黃河。東川河全長9．5km，在礦區(qū)以上的河道長約8km，匯水面積為m2，上游有東溝、西溝、和尚溝、野豬溝、老漢溝等支流，進(jìn)入礦區(qū)有龍王溝、小馬岔溝、北溝、兩岔溝等水流注入。河谷下游谷底較寬闊，達(dá)60m，且兩岸分階地較寬廣，現(xiàn)代河床已切入基巖卜3m2．2．1進(jìn)口段圍巖地質(zhì)結(jié)(1)0-35"--'0+305為發(fā)育，導(dǎo)致巖體完整性很差，多呈碎塊狀結(jié)構(gòu)，局部地段呈散體結(jié)構(gòu)，屬硬、脆、碎型圍巖。圍巖類別Ⅳ～V類，圍巖整體自穩(wěn)能力差，多以洞頂?shù)魤K(2)0+305"--0+345段圍巖多呈鑲嵌碎裂結(jié)構(gòu)，完整性相對較好，圍巖類別為Ⅳ類(3)0+345"-'-0+359段圍巖呈散體～碎塊結(jié)構(gòu)，完整性差，圍巖類別為V類，自能力差，以洞頂、洞壁塌方破壞為主(4)0+359"--,0+410段圍巖呈鑲嵌碎裂結(jié)構(gòu)，完整性相對較好，圍巖類別為Ⅳ類圍巖破壞方式以洞頂?shù)袈湫〉膲K石為主段圍巖多呈散體～碎裂結(jié)構(gòu)，有多條斷層穿過洞室，完整性差，圍巖類別為V類。個圍巖自穩(wěn)能力很差，洞頂有大量滴水現(xiàn)象，個別地段出現(xiàn)涌泉現(xiàn)象。洞室圍巖(6)0+537～0+776段圍巖多呈鑲嵌易發(fā)生塌方破壞裂結(jié)構(gòu)，完整性較好，圍巖類別以Ⅳ類為主節(jié)理較發(fā)育，有少量滴水。圍巖有一定的自穩(wěn)能力2．2．2出口段圍巖地質(zhì)結(jié)(1)1+278．9"---1+268．0段圍巖呈散體～碎塊狀結(jié)構(gòu)，圍巖類別為V(2)1+268．0～1+208．9段圍巖多呈碎塊～碎裂結(jié)構(gòu)，圍巖類別為Ⅳ～V類，圍整體自穩(wěn)能力較差，多以洞頂、洞壁的圍巖沿不利的節(jié)理組合面向下掉塊、滑塌壞為6武漢理『：人學(xué)碩}：學(xué)位論(3)l+208．9～1+107．0段圍巖多呈碎裂～鑲嵌碎裂結(jié)構(gòu)，圍巖類別為IV性相對較好，但在洞側(cè)壁由于兩組節(jié)理的不利組合，容易武漢理『：人學(xué)碩}：學(xué)位論(3)l+208．9～1+107．0段圍巖多呈碎裂～鑲嵌碎裂結(jié)構(gòu)，圍巖類別為IV性相對較好，但在洞側(cè)壁由于兩組節(jié)理的不利組合，容易產(chǎn)生巖塊沿節(jié)理面向洞發(fā)生滑落破(4)1+107．0"--1+084．9段圍巖多呈鑲嵌碎裂結(jié)構(gòu)，完整性較差，節(jié)理發(fā)育。類別為Ⅳ類，有一碎塊壯的石英巖脈穿過洞室的右上部，致使洞室右側(cè)易發(fā)生掉滑落現(xiàn)段圍巖多呈散體～碎塊狀結(jié)構(gòu)，圍巖類別為V類，有石英(6)1+047．9～0+885．9段多呈碎塊～塊狀構(gòu)，圍巖類別為Ⅳ類，破壞方式以洞(7)0+885．9---,0+766．0段圍巖多呈鑲嵌碎裂～巖有一定的自穩(wěn)能力，破壞方式主要是巖塊沿結(jié)構(gòu)面的不利組合向下滑動，發(fā)生目前應(yīng)用于工程安全監(jiān)測的傳感器有許多種，但根據(jù)工作原理來劃分，主要以下幾種類型：差動電阻式傳感器、弦式傳感器和國外近些年研制的光纖式傳感器下面就各種傳感器的性能特點(diǎn)和使用情況分別介紹2．3．1差動電阻式傳該傳感器“¨傳感元件，傳感器受力后一根鋼絲受拉、另一根受壓。當(dāng)環(huán)境物理量發(fā)生變化時者的電阻值向相反的方向變化，根據(jù)兩個鋼絲傳感元件電阻值比值的變化情況，可電阻式傳感器近年來解決了長導(dǎo)線電阻、總線電阻變差對測值的影響等問題，并現(xiàn)自動化遙測，其總體性能上已得到很大發(fā)展。盡管目前其他傳感儀器的發(fā)展和步，已在某些方面對差動電阻式儀器的應(yīng)用產(chǎn)生極大的影響，但從國內(nèi)工程已經(jīng)用數(shù)以萬支計(jì)差動電阻式傳感器的絕對數(shù)量上看，差阻式儀器的應(yīng)用仍具有定的空間。目前差阻式儀器已由3線制改為5線制的測量方式；儀器電阻、遙測武漢理J：人學(xué)碩十學(xué)何論離、電阻比測量精度、抗一F擾能力均有所提高2．3．2武漢理J：人學(xué)碩十學(xué)何論離、電阻比測量精度、抗一F擾能力均有所提高2．3．2該類型傳感器‘2婦由前蘇聯(lián)的達(dá)維金可夫發(fā)明。振弦傳感器的工作原理，是源一根張緊的鋼弦振動的諧振頻率與鋼弦的應(yīng)變或者張力成證比，這種基本關(guān)系可用來測量多種物理量如應(yīng)力、溫度、應(yīng)變和傾斜等。其核心元件是一根鋼弦，鋼的一端固定，另一端則固定在測量元件(測量端塊或受壓膜片)上。當(dāng)傳感器受力后鋼弦長度將產(chǎn)生微小變化，引起其固定頻率的變化，從測量鋼弦振動頻率可以測算出導(dǎo)致其發(fā)生變化的環(huán)境物理量的數(shù)值，由此來實(shí)現(xiàn)對工程運(yùn)行狀態(tài)的測。振弦傳感器相對于差動電阻式傳感器的優(yōu)點(diǎn)就在于振弦傳感器輸出的是頻率不是電阻。頻率可以通過長電纜(>2000米)傳輸，不會因?yàn)閷?dǎo)線電阻的變化、溫波動、浸水、接觸電阻或絕緣改變等而引起信號的明顯衰減。近幾十年來，我國多工程都采用了這種傳感器。國內(nèi)開發(fā)研制弦式儀器已有40多年的歷史，隨著工監(jiān)測自動化的發(fā)展，弦式傳感器近年也取得較大進(jìn)步，且品種類型、系列但與國外同類產(chǎn)品仍有一定的差距。近幾年，弦式儀器的精度、性能、外觀都有大的改觀；同時，大多傳感器已增加測溫功能和對其進(jìn)行溫度補(bǔ)償修正，率定精2．3．3光纖傳感光纖傳感技術(shù)“21是繼電測技術(shù)之后的新型傳感技術(shù)。該技術(shù)具有“傳"、合一的特點(diǎn)，以光波為載體，光纖為媒質(zhì)，具有抗電磁干擾、動態(tài)響應(yīng)快、靈敏和測試精度高、耐久性強(qiáng)及可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離實(shí)時監(jiān)測等優(yōu)點(diǎn)，還可對工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行布式測量。這些優(yōu)點(diǎn)決定其在工程結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測方面具有很強(qiáng)的競爭力，并在隧道橋梁、堤壩、邊坡、航空航天、船舶、和電力等工程結(jié)構(gòu)及巖土工程的監(jiān)測與診中獲得廣泛研究與應(yīng)用。如T．H．T．Chan等用40支FBG傳感器黏貼在香港青馬大的桁架梁、支座等部位進(jìn)行健康監(jiān)測；南京大學(xué)光電傳感工程監(jiān)測中心施于BOTDR的分布式光纖傳感技術(shù)對南京鼓樓隧道進(jìn)行健康診斷；武漢理工大生‘1—71道等)長期安全監(jiān)測與健康診斷，均取得了很好效果其工作原理如圖2-1所示武漢理lj人學(xué)碩斗．學(xué)位論的光纖傳白武漢理lj人學(xué)碩斗．學(xué)位論的光纖傳白圖2—由于外界岡素(如溫度、壓力、電場、磁場、振動等)對光纖的作用，引波特性參量(如振幅、相位、偏振態(tài)等)發(fā)生變化。因此人們只要測出這些參量外界因素的變化關(guān)系，就可以通過光特性參量的變化來檢測外界因素的變化是光纖傳感器的基本工作原理國內(nèi)外工程結(jié)構(gòu)監(jiān)測領(lǐng)域目前廣泛采用的光纖傳感器主要包括光纖Bragg光傳感器(FBG)、Brilliouin光時域反射計(jì)(BOTDR)、Fabry-POrot空腔傳感器(FPISOFO點(diǎn)式光纖傳感器等。分布式的BOTDR可對結(jié)構(gòu)進(jìn)行大范圍監(jiān)測，但分辨率較低測得應(yīng)變是所在位置后面一定距離(空間分解率)的平均應(yīng)變值。FPI和SOFO分辨高，但受信號傳輸和解調(diào)技術(shù)的限制，布點(diǎn)數(shù)量有限，還不能從根本上突破點(diǎn)式量的局限，比較適用于結(jié)構(gòu)重點(diǎn)部位的監(jiān)測。而FBG不僅分辨率高，所測的應(yīng)變置明確易定，且能使用波分復(fù)用技術(shù)在一根光纖中串接多個傳感器，實(shí)現(xiàn)真正上的多點(diǎn)線式分布測量，因此，F(xiàn)BG在很大程度上彌補(bǔ)以上幾種傳感器的不成為光電傳感領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。目前很多國家都在致力于FBG及解調(diào)系統(tǒng)的研究我國在光纖領(lǐng)域的研究相對晚一些，但也取得了較大進(jìn)展，在我國的工程監(jiān)測中許多成功的應(yīng)用實(shí)例，具有十分廣闊的應(yīng)用前景9武漢理I：人學(xué)碩一{：!學(xué)位2．3．4傳感器的選光纖式傳感器具有不受電武漢理I：人學(xué)碩一{：!學(xué)位2．3．4傳感器的選光纖式傳感器具有不受電磁干擾，防水性能好，體積小，可植入結(jié)構(gòu)材料內(nèi)等優(yōu)點(diǎn)。盡管光纖傳感器在國內(nèi)工程監(jiān)測上的應(yīng)用尚處于起步階段，但由于具有由于東川河引水隧洞常年引水，隧洞長1280m，同時隧洞工程所處的地區(qū)為區(qū)，夏季雷電較多。綜合以上這些因素，在傳感器類型的選擇上必須考慮自動觀測與分析，同時對雷電不敏感；如果采用基于電力系統(tǒng)的差動式或感器，除了可能受到雷電影響外，還會因?yàn)樵诔睗竦亩磧?nèi)長距離低壓輸電引發(fā)事同時電壓也會降低得非常快；同時有部分儀器需要安裝在水位線以下，在況下基于電力的傳感器及電信號傳輸都是無法回避的問題；鑒于以上這些客觀因素隧洞安全監(jiān)測系統(tǒng)選擇基于光纖式傳感器的安全監(jiān)測方案隧洞總長度1280m，選取有限個斷面作為監(jiān)測斷面，由于隧洞圍巖‘1釘構(gòu)造復(fù)雜穩(wěn)定性極差，且距離露天采場較近(最小垂直距離為47m，最小水平距離為因此斷面的選擇必須緊密結(jié)合隧洞的工程地質(zhì)情況2．4．1監(jiān)測內(nèi)容的選隧洞安全主要取決于圍巖的穩(wěn)定和襯砌體的略固。因此隧洞的安全狀況通常據(jù)隧洞結(jié)構(gòu)的變形和襯砌的應(yīng)力狀態(tài)來判斷；隧洞的變形除了受圍巖應(yīng)力變化影響外，不科學(xué)的正常生產(chǎn)活動如爆破震動效應(yīng)的作用也可使其發(fā)生變形破壞。要可靠掌握隧洞的運(yùn)行狀態(tài)，必須及時、準(zhǔn)確的獲取隧洞結(jié)構(gòu)的變形和生產(chǎn)爆破對隧洞生的震動影響以及雨季隧洞的水量變化信息等，因此，有必要對以下項(xiàng)目內(nèi)容舊進(jìn)行監(jiān)測1．隧洞水平位移和垂直位移隧洞圍巖位移是判斷圍巖穩(wěn)定性‘1釘?shù)闹匾罁?jù)，傳統(tǒng)的隧洞圍巖位移量測方有兩種：一種是在施工過程中布置量測斷面，間隔一定的時間由人工用各種機(jī)或機(jī)械一電子式收斂計(jì)量測；另一種是借助隧洞斷面儀定時定點(diǎn)量測。兩者的優(yōu)武漢理f：人學(xué)碩+學(xué)何論是監(jiān)測儀器簡單，不足之處在于(1(2(3)(4(5)量測費(fèi)用高為了克服武漢理f：人學(xué)碩+學(xué)何論是監(jiān)測儀器簡單，不足之處在于(1(2(3)(4(5)量測費(fèi)用高為了克服傳統(tǒng)位移量測方法的種種弊端，因此在東川河引水隧洞位移監(jiān)測用光纖光柵位移傳感器進(jìn)行實(shí)時2既有隧洞在多年服役后，混凝土襯砌結(jié)構(gòu)在無外界變化因素情況下，其位移應(yīng)力狀態(tài)基本穩(wěn)定。當(dāng)?shù)V山開采活動對隧洞周邊圍巖環(huán)境產(chǎn)生影響時，必然引起洞受力狀況的變化，進(jìn)而使隧洞產(chǎn)生位移變形和附加的應(yīng)力變化。通過對襯砌混土應(yīng)力變化的監(jiān)測，可以了解礦山開采對襯砌混凝土內(nèi)力的影響。當(dāng)變化增加幅或變化速率較大時，可給予適當(dāng)工程干預(yù)，從而實(shí)現(xiàn)狀態(tài)控制，避免影響擴(kuò)大的的。在各段引水隧洞監(jiān)測斷面(同位移監(jiān)測在同一個斷面)，設(shè)置光纖光柵應(yīng)變傳器(混凝土表面式)用來監(jiān)測隧洞的襯砌混凝土應(yīng)力變化¨13．圍巖應(yīng)力是影響圍巖穩(wěn)定的重要因素之一。隧洞圍巖在采場卸荷和爆破震動會發(fā)生變化，因此在各個監(jiān)測斷面設(shè)置光纖光柵應(yīng)變傳感器(鋼結(jié)構(gòu)表面式)進(jìn)監(jiān)測4．爆破震動監(jiān)由于隧洞距離露天采場的最小垂直距離為42m，最小水平距離為47m，礦山的常生產(chǎn)爆破對隧洞會產(chǎn)生一定的震動，對隧洞的安全運(yùn)行勢必造成不利影響5．東川河引水隧洞位于東秦嶺山系的南緣，區(qū)內(nèi)雨量充沛，多年平均降水量849．9mm。自1984年9月金堆城礦區(qū)建立氣象站觀測以來，目前觀區(qū)測到的最水量383．4mm(1998．7)，最大降雨量為R降水量l14．1mm(1992．8．4)；歷年最大平均降水量為8月份，降水量達(dá)164．8mm，最小月平均降水量為12月和元月，均9．2mm：降水主要集中在7—9月，此連續(xù)三個月的降水量占全年的51．38％，且多暴雨為主。因此，對隧洞水位和流速的監(jiān)測，對保證隧洞安全運(yùn)行有著重要意武漢理l：人學(xué)碩十學(xué)何論由于在隧洞內(nèi)水流的流念比較穩(wěn)定，因此只需要在管道的進(jìn)水口和出水武漢理l：人學(xué)碩十學(xué)何論由于在隧洞內(nèi)水流的流念比較穩(wěn)定，因此只需要在管道的進(jìn)水口和出水口處一置設(shè)置監(jiān)測斷面，在每個斷面處將設(shè)置2個流量計(jì)和水位計(jì)測點(diǎn)位序測點(diǎn)布置說l隧洞水平位移和垂直位隧洞襯砌表布置在典型地質(zhì)構(gòu)造2襯砌混凝土應(yīng)隧洞襯砌混凝布置在典型地質(zhì)構(gòu)造完整圍巖根據(jù)地質(zhì)情況布34爆破震動監(jiān)隧洞頂板和側(cè)布置在典型地質(zhì)構(gòu)造5水位和流速監(jiān)水布置在隧洞兩2．4．2監(jiān)測斷面的選監(jiān)測斷面位置的選擇是結(jié)合隧洞工程地質(zhì)資料，施工資料和運(yùn)行管理資料來定的。由于東JII河引水隧洞圍巖構(gòu)造復(fù)雜、穩(wěn)定性極差，因此在本項(xiàng)目中一共了15個監(jiān)測斷面。在每個監(jiān)測斷面上，傳感器類型及數(shù)量的設(shè)計(jì)是不同的自動化監(jiān)測的項(xiàng)目如下表2—2所示武漢理f：人學(xué)碩十學(xué)何論單數(shù)序位置測點(diǎn)布置說位量號監(jiān)測對水平位移和占l隧洞襯砌表每斷面5個監(jiān)測點(diǎn)直武漢理f：人學(xué)碩十學(xué)何論單數(shù)序位置測點(diǎn)布置說位量號監(jiān)測對水平位移和占l隧洞襯砌表每斷面5個監(jiān)測點(diǎn)直位襯砌混凝土隧洞襯砌土點(diǎn)2每斷面2’3力3點(diǎn)完整圍巖每斷面2’3隧洞頂板和爆破震動監(jiān)點(diǎn)4每斷面3個監(jiān)測點(diǎn)墻水位和流速隧洞入水5點(diǎn)4兩端各2測該監(jiān)測系統(tǒng)共布置了177個傳感器，每個斷面平均布置了12個傳感器，監(jiān)測容包括了隧洞水平位移和垂直位移、襯砌混凝土應(yīng)力、圍巖應(yīng)力、爆破震動和流速。因此在文中根據(jù)隧洞的地質(zhì)情況，我們選擇隧洞的15個監(jiān)測斷面進(jìn)行研究傳感器在這15個監(jiān)測斷面的分布情況如表2-3武漢理I：武漢理I：人學(xué)碩‘}：學(xué)位論止￡議理人學(xué)顧十學(xué)何淪止￡議理人學(xué)顧十學(xué)何淪第三章數(shù)據(jù)采集、管理、常見病害進(jìn)行綜合分析，為礦山的生產(chǎn)決策提供實(shí)時、準(zhǔn)確的隧洞狀態(tài)信1系統(tǒng)總體結(jié)31系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)31系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)說武漢理I：人學(xué)碩十。學(xué)何論據(jù)傳送。武漢理I：人學(xué)碩十。學(xué)何論據(jù)傳送。即根據(jù)各個傳感器重要性的不同和地理位置，無線信號的不同確定該器采用的傳輸方式，然后將傳感器與電臺、手機(jī)、網(wǎng)絡(luò)適配器連接起來(2)對于電臺方式的傳輸設(shè)備，通訊服務(wù)器每分鐘對每個點(diǎn)進(jìn)行輪詢，即一個順序發(fā)送取數(shù)請求到電臺，電臺將與其連接的傳感器采集到得瞬時值發(fā)送對于GPRS方式的傳輸設(shè)備，每個GPRS手機(jī)每分鐘自動發(fā)起一個無線數(shù)送到通訊服務(wù)器的GPRS接收服務(wù)端，將與其連接的傳感器的編號和瞬時值告知對于光纖方式的傳輸設(shè)備，每個網(wǎng)絡(luò)適配器將與其連接的傳感器的編號和(3)其他設(shè)備都通過局域網(wǎng)連接，所有采集到的數(shù)據(jù)展現(xiàn)以及分析統(tǒng)計(jì)都是在監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行整理和分類統(tǒng)計(jì)的而得到的。實(shí)時數(shù)據(jù)采集到后首先在室的監(jiān)控軟件界面上顯示出來，并根據(jù)設(shè)置好的報(bào)警閥值進(jìn)行判斷，符合報(bào)警的記錄將通過多種報(bào)警方式展示給監(jiān)控武漢理I：人學(xué)碩{：學(xué)何論3．1．2系統(tǒng)邏輯結(jié)k?武漢理I：人學(xué)碩{：學(xué)何論3．1．2系統(tǒng)邏輯結(jié)k?～——～～?—．一一一一‘}生產(chǎn)調(diào)度主控系圖3．2系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)示意系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)(如圖3．2所示)說明整個系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)分三個大部分，實(shí)時數(shù)據(jù)通訊，實(shí)時監(jiān)控預(yù)警，統(tǒng)計(jì)分析查平臺，分別負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集，展示和分析(2時數(shù)據(jù)通訊按照預(yù)定的通訊協(xié)議，通過不同的通信信道(電臺、GPRS、光纖)收到現(xiàn)場發(fā)送來的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)存放到實(shí)時監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)庫中。該部分是系后臺自動運(yùn)行的程序，按照系統(tǒng)設(shè)定的規(guī)律完成數(shù)據(jù)采集的工作(3)實(shí)時監(jiān)控預(yù)警(生產(chǎn)調(diào)度)系統(tǒng)，主要包括系統(tǒng)管理，實(shí)時監(jiān)控及數(shù)據(jù)查詢大部分，主要是供監(jiān)控人員使用，說明現(xiàn)場目前的狀況，提醒監(jiān)控人員有什么武漢理J：人學(xué)碩寸：學(xué)位論(4的歷史數(shù)據(jù)，按照實(shí)現(xiàn)定義的統(tǒng)計(jì)分析規(guī)則進(jìn)行整理和匯總，存放到統(tǒng)計(jì)分析數(shù)庫中，通過公司統(tǒng)武漢理J：人學(xué)碩寸：學(xué)位論(4的歷史數(shù)據(jù)，按照實(shí)現(xiàn)定義的統(tǒng)計(jì)分析規(guī)則進(jìn)行整理和匯總，存放到統(tǒng)計(jì)分析數(shù)庫中，通過公司統(tǒng)一的綜合查詢平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)展示，將同一設(shè)備不同時間的較，不同設(shè)備同一時問的橫向比較，分析出哪些情況是影響整個隧洞安全的，并對這些情況對預(yù)警系統(tǒng)模型進(jìn)行修正，為安全生產(chǎn)提供科學(xué)決策的依據(jù)如圖3-3所示—磊i可贏習(xí)、麗n數(shù)據(jù)表現(xiàn)業(yè)務(wù)邏1．．。．．1．．．。．．．．．．．。．。。。．一．．．．。。．．。．．。．．1?一“??”一、"M‘*。i陵∽；，?”h+由，。，}m?，，二協(xié)議一：，，數(shù)據(jù)圖3．3系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)示意最底層的數(shù)據(jù)層是系統(tǒng)的核心，用于儲存整個隧洞的各時間段的水平位移和位移、襯砌混凝土應(yīng)力、圍巖應(yīng)力、爆破震動、水位和流速情況。協(xié)議層負(fù)責(zé)戶面前的系統(tǒng)軟件。每個上級層次都是在下一層次的基礎(chǔ)上建立起來的后臺系統(tǒng)采用基于JAVA技術(shù)的J2EE數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集層采集數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)展現(xiàn)層提供用戶訪問本系統(tǒng)的接口界面提高系統(tǒng)擴(kuò)展性、維護(hù)性的目的武漢理I：人學(xué)碩}：學(xué)位論3．2．1主流通訊方數(shù)傳武漢理I：人學(xué)碩}：學(xué)位論3．2．1主流通訊方數(shù)傳電臺通訊方式結(jié)構(gòu)圖3．4所示電圖3．4數(shù)傳電臺通訊方式結(jié)構(gòu)(1)各監(jiān)測點(diǎn)傳感器負(fù)責(zé)采集各監(jiān)測點(diǎn)相關(guān)數(shù)據(jù)，并通過相連接的電臺向主站發(fā)(2)主站和遙測點(diǎn)之間采取半雙工通訊模式，使用主站輪詢方式從各個站點(diǎn)索取據(jù)可設(shè)置不同的策略來處理主從站點(diǎn)通訊失敗的情況：重復(fù)發(fā)送命令，超時不候并錄通訊成功與否，以作為輪詢方式的次序(4)制統(tǒng)一的數(shù)據(jù)通訊協(xié)議，基于統(tǒng)一協(xié)議的基礎(chǔ)上在主從站點(diǎn)間進(jìn)行無線數(shù)據(jù)武漢理I：人學(xué)碩十學(xué)何論GPRS通訊方式結(jié)構(gòu)如圖3-5所一6ps收發(fā)峨’奄。＼移動公武漢理I：人學(xué)碩十學(xué)何論GPRS通訊方式結(jié)構(gòu)如圖3-5所一6ps收發(fā)峨’奄。＼移動公＼1＼一．㈨i--一臣RT

＼通訊圖3-5GPRSGPRS通訊方式說(I)采集點(diǎn)傳感器設(shè)備通過RS232／RS485／TrL與GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸終端接，接入移動公司的GPRS通訊服務(wù)器可采用公網(wǎng)固定IP的方式與各站點(diǎn)之問的GPRS數(shù)傳終端TCP／IP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)通(3)據(jù)通訊服務(wù)器也可通過公網(wǎng)使用VPN接入到移動GPRS網(wǎng)，GPRS移動需要具有VPN二次虛擬撥號的功能。通過VPN方式，各站點(diǎn)在連接通訊服器前，要經(jīng)過認(rèn)證服務(wù)器的認(rèn)證，整個數(shù)據(jù)傳送過程得到了加密保護(hù)，安全比較高，可充分保障速度和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量GGSN設(shè)備上，這種成本高，安全性高、穩(wěn)定可靠。對于安全性要求武漢理l：人學(xué)碩十學(xué){={7系統(tǒng)，可考慮在專用APN(5)中心站點(diǎn)和各站點(diǎn)之間在TCP／IP協(xié)議的基礎(chǔ)上在封裝一層統(tǒng)～傳送協(xié)議，在統(tǒng)一協(xié)議武漢理l：人學(xué)碩十學(xué){={7系統(tǒng)，可考慮在專用APN(5)中心站點(diǎn)和各站點(diǎn)之間在TCP／IP協(xié)議的基礎(chǔ)上在封裝一層統(tǒng)～傳送協(xié)議，在統(tǒng)一協(xié)議的前提下進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊3．光光纖接入通訊方式如圖3-6所示纖路由八I議轉(zhuǎn)：a通訊3—6光纖接入通訊方式示意光纖接入通(1入光纖路由，經(jīng)過光纖接入到調(diào)度中心局域(2)通訊服務(wù)器通過TCP／IP(3)中心站點(diǎn)和各站點(diǎn)之間在TCP／IP傳送協(xié)議，在統(tǒng)一協(xié)議的前提下進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊3．2．2采用通訊方式都有其優(yōu)勢和缺點(diǎn)1(1)方案成熟，技術(shù)要求不高武漢理‘I：人學(xué)碩}=學(xué)位論(2動基站未到達(dá)的偏遠(yuǎn)地方，用短波電臺傳輸是一種常用的(3低武漢理‘I：人學(xué)碩}=學(xué)位論(2動基站未到達(dá)的偏遠(yuǎn)地方，用短波電臺傳輸是一種常用的(3低2(1)根據(jù)我國國家無線電管理委員會分配給我國的陸地移動通信頻率范圍以及各其他因素的綜合考慮，真正適合當(dāng)fj{『作陸地移動通信的有150MHz，230MHz(據(jù)傳輸用)，350MHz，450MHz和900MHz幾個工作頻段，其中350MHz頻段劃臺可用的頻率資源非常有限由于移動通信業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展，頻率資源非常緊張，一般的部門要申請專用點(diǎn)相當(dāng)困難，而且由于管理不到位，有些地方申請到的頻點(diǎn)亦因干擾太嚴(yán)傳輸?shù)男氏鄬^差，因?yàn)殡娕_間傳輸是l對l的方式，多個信號采集點(diǎn)對采集服務(wù)器通過電臺傳輸必須要通過輪詢方式，即一個時問周期內(nèi)由采集服務(wù)器發(fā)起對信號采集點(diǎn)的電臺輪詢，收到一個再訪問下一個，這樣對處理的效率較低3．GPRS優(yōu)點(diǎn)(1)由于GSMGSM網(wǎng)絡(luò)本身具備完整數(shù)據(jù)校驗(yàn)錯包重發(fā)機(jī)制)，控制中心站建站方的鐵塔)等優(yōu)點(diǎn)，對于采集點(diǎn)分散較遠(yuǎn)，點(diǎn)數(shù)較多且移動信號較好的地區(qū)比較適(2)系統(tǒng)可以容納的移動終端數(shù)可以很大4．GPRS缺點(diǎn)每個采集點(diǎn)都需要配一個手機(jī)號，而且通過數(shù)字公眾移動通信網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集每數(shù)據(jù)都會產(chǎn)生通訊費(fèi)用，投資較大(2)種傳輸方式必須依存于數(shù)字公眾移動通信網(wǎng)的信號，對基站少，信號差的區(qū)無法保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量武漢理f：人’≯碩}：學(xué)位論5(1)可靠性高，通過有線方式傳輸呵保障在各種比較復(fù)雜的環(huán)境下保障傳武漢理f：人’≯碩}：學(xué)位論5(1)可靠性高，通過有線方式傳輸呵保障在各種比較復(fù)雜的環(huán)境下保障傳(2)安全性好，電臺或者GPRS方式都可能被外部截取數(shù)據(jù)，而通過有線方式不入該系統(tǒng)的局域網(wǎng)就不能訪問到傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，而且有線網(wǎng)絡(luò)的安全措施相(3)傳輸數(shù)據(jù)不產(chǎn)生通訊費(fèi)用6(1)(2)由于安全監(jiān)測系統(tǒng)的特殊性，本系統(tǒng)需要極高的系統(tǒng)安全保障和穩(wěn)定性。是指系統(tǒng)能夠7X24小時不問斷運(yùn)行，即使出現(xiàn)硬件和軟件故障，系統(tǒng)也不運(yùn)行。對此提出系統(tǒng)可用性指標(biāo)如下：大于99．9886％，宕機(jī)時問≤l小時本系統(tǒng)希望能突破以往通訊方案的局限性，設(shè)計(jì)一種投資成本適中高的通訊方案。針對系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集過程中的每個可能影響系統(tǒng)可用性的環(huán)節(jié)，設(shè)采用以下技術(shù)達(dá)到系統(tǒng)高可用性的目的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳送過程中，通訊信道的穩(wěn)定性是保證數(shù)據(jù)傳送能夠順利傳送的保證，但是每一種通訊信道都有其自身的局限性，如：無線數(shù)傳方式可能因?yàn)橥蓴_而無法傳送數(shù)據(jù)，GPRS可能因?yàn)橐苿拥木W(wǎng)絡(luò)故障而無法正常通訊，光纖通可能因?yàn)榫€路故障而失效?？紤]到系統(tǒng)使用地區(qū)處于山區(qū)，且已覆蓋移動信號，因地形條件限制有些監(jiān)測點(diǎn)的移動信號不穩(wěn)定，可能出現(xiàn)丟包情況。對此，如果對站點(diǎn)的具體情況，每個站點(diǎn)同時采用多種通訊信道冗余備份的方式，當(dāng)一種信失效時，系統(tǒng)自動啟用后備信道進(jìn)行通訊，這樣即可大大提高整個系統(tǒng)的1．根據(jù)遠(yuǎn)程站點(diǎn)的重要程度，采用多種通訊方式冗余并存的方式。在站息中，包括該監(jiān)測點(diǎn)所配置信道情況以及信道的優(yōu)先次序2．如果數(shù)據(jù)傳送過程中，當(dāng)前通訊信道出現(xiàn)故障的時候，通訊服務(wù)器自動按照武漢理l：人學(xué)碩十學(xué)何論配置信息中的后備信武漢理l：人學(xué)碩十學(xué)何論配置信息中的后備信道，自動啟動后備信道的相關(guān)通訊協(xié)議進(jìn)行傳送數(shù)信道冗余的優(yōu)先次序根據(jù)信道的穩(wěn)定性排列：光纖——)GPRs——)電臺無數(shù)3．信號穩(wěn)定的監(jiān)測點(diǎn)(初步設(shè)計(jì)為所有監(jiān)測點(diǎn)的1／2．2／3預(yù)算而定，預(yù)算高則設(shè)計(jì)為2／3，低為1／2)安裝GPRS，通過移動網(wǎng)絡(luò)傳輸原則是一個斷面必須安裝1個以上的GPRS監(jiān)測點(diǎn)以保障在其他通訊方式?jīng)r下整體數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪B續(xù)性。關(guān)鍵點(diǎn)如隧洞首部，尾部和移動信號屏蔽點(diǎn)使用纖通訊，因?yàn)樵靸r高，所以總的光纖通訊點(diǎn)在10個剩余監(jiān)測點(diǎn)均安裝電臺作為通訊方案，降低整體方案的成本4．同時為了解決環(huán)境原因?qū)е碌膫鬏數(shù)臄?shù)據(jù)丟失，可通過軟件監(jiān)測采集點(diǎn)的數(shù)輸是否正確到達(dá)，如一個監(jiān)測點(diǎn)連續(xù)兩次丟數(shù)據(jù)則主動向監(jiān)測點(diǎn)發(fā)起請求采據(jù)系統(tǒng)關(guān)鍵表的數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)如圖3．7所示武漢理I：人。產(chǎn)碩'{J學(xué)位論瞼測點(diǎn)稱‘GPRS靖＆嗵信方秦1lDVARCHAR2(3町最優(yōu)選擇方武漢理I：人。產(chǎn)碩'{J學(xué)位論瞼測點(diǎn)稱‘GPRS靖＆嗵信方秦1lDVARCHAR2(3町最優(yōu)選擇方案次優(yōu)選擇方案VARCHAR2(30)‘最砍選擇方寨當(dāng)前方寨計(jì)劃Im協(xié)議名稱融議岍F??“吐snI旺。功s11I皿 時段j級別3站點(diǎn)l旦?VARCHAR2(30)‘傲維護(hù)日期備}V／、設(shè)備維護(hù)計(jì)VA-一一～一一一一一一岍岍計(jì)劃維護(hù)日期S蕊0髓^碰¨設(shè)備維護(hù)計(jì)劃VARCHAR2(200硼四【口HI‘遮信方寰¨皿玎w^B聃w^艘fflm／通信協(xié)議TCP蜀服務(wù)器w蚺eH氐R2(30)珊RS眥佃11蛋v舡吼陀【功w矗丑腔町計(jì)劃罰檢日期服務(wù)器港口·j在線儀表設(shè)各遺信協(xié)設(shè)·wⅢ其絕相關(guān)數(shù)據(jù)類型(I-16，2-文本安裝日期資產(chǎn)編號協(xié)議廠家價格區(qū)FLQ周檢計(jì)劃檢測時間更新日期現(xiàn)場圖片圖3．7系統(tǒng)關(guān)鍵表的數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)武漢理I：人學(xué)碩十學(xué)位論3．3．1傳感器類型信系統(tǒng)中包括水平位移和垂直位移、武漢理I：人學(xué)碩十學(xué)位論3．3．1傳感器類型信系統(tǒng)中包括水平位移和垂直位移、襯砌混凝土應(yīng)力、圍巖應(yīng)力、爆破震動、位和流速5種類型的傳感器，每一種類型的傳感器在該表中生成一條紀(jì)錄，是傳感器使用信息表的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表使用，與使用信息表的關(guān)聯(lián)關(guān)系是類型表的ID于使用信息表的類型ID3．3．2傳感器使用信每個實(shí)際的傳感器對應(yīng)本表的一條紀(jì)錄，通過類型ID獲得該傳感器實(shí)際檢測數(shù)據(jù)內(nèi)容，當(dāng)檢測到傳感器的故障標(biāo)志時更新故障標(biāo)志字段3．3．3隧洞中設(shè)計(jì)的每個監(jiān)測點(diǎn)都對應(yīng)一到多個傳感器，紀(jì)錄該站點(diǎn)的基本信息信協(xié)議等信息供數(shù)據(jù)采集使用3．3．4傳感器實(shí)時數(shù)檢測出的實(shí)時數(shù)據(jù)都寫入該表，每個傳感器在該表中生成一條紀(jì)錄，下一個測周期取到數(shù)據(jù)，更新對應(yīng)的傳感器編號的紀(jì)錄，同時將前一個周期的數(shù)據(jù)保存歷史數(shù)據(jù)表。該表的紀(jì)錄總數(shù)在1000條以下，存取都不會出現(xiàn)效率問題3．3．5傳感器歷史數(shù)與實(shí)時數(shù)據(jù)表同構(gòu)，所有實(shí)時數(shù)據(jù)在下一個檢測周期寫入歷史數(shù)據(jù)表，分析統(tǒng)計(jì)功能都在該表上進(jìn)行，按照500個傳感器，每3分鐘寫入一次數(shù)據(jù)庫計(jì)算每天生成的紀(jì)錄數(shù)為500X60X60／3=600000條，一年的數(shù)據(jù)量為219000000條。了使用戶的大量的數(shù)據(jù)在讀寫操作和查詢中速度更快，使用Oracle提供的對表和引進(jìn)行分區(qū)的技術(shù)，以改善應(yīng)用系統(tǒng)的性能。分區(qū)表是對表在數(shù)據(jù)安全性率方面的補(bǔ)充。由于通常分區(qū)表采用的是獨(dú)立的存儲，所以提高了對數(shù)據(jù)的可用也提高了存取效率。大的表或索引被拆分為幾個小的易于管理的段，每個個分區(qū)武漢理l：人7乎碩十學(xué)位論1．增強(qiáng)可用性：如果表的某個分區(qū)出現(xiàn)故障，表武漢理l：人7乎碩十學(xué)位論1．增強(qiáng)可用性：如果表的某個分區(qū)出現(xiàn)故障，表在其他分區(qū)的數(shù)據(jù)仍然可用2．維護(hù)方便：如果表的某個分區(qū)出現(xiàn)故障，需要修復(fù)數(shù)據(jù)，只修復(fù)該分區(qū)即可3．均衡I／O：可以把不同的分區(qū)映射到磁盤以平衡I／O，改善整個系統(tǒng)性能4Oracle數(shù)據(jù)庫提供對表或索引的分區(qū)方法有三種1．范圍2．Hash分區(qū)(散列分區(qū)3．復(fù)合分本表的數(shù)據(jù)按照實(shí)際數(shù)據(jù)內(nèi)容可使用時間+傳感器類型的復(fù)合條件進(jìn)行分區(qū)3．3．6報(bào)警方案；妲一v瓜mze(10)．魚!立力集名稱VmHIAI琵報(bào)!盍等紉 VAI遼]n陀}l引婚韻鄲 。!{飪現(xiàn)弊篷幽Dw晡凇?。?。???～一。。于每個傳感器都可以配置一級、二級、三級報(bào)警條件，分別符合哪一級的報(bào)警條進(jìn)行哪一級的報(bào)警操作，同時可設(shè)置無數(shù)據(jù)報(bào)警和長時間數(shù)據(jù)無變化報(bào)警3．3．7報(bào)警計(jì)劃Rm手艮蝥方‘案IDVA啪l{{}，：。武漢理I：人學(xué)碩十學(xué)位論用于指定不同時間段執(zhí)行哪種報(bào)警方案，監(jiān)控段先根據(jù)當(dāng)日仃時間武漢理I：人學(xué)碩十學(xué)位論用于指定不同時間段執(zhí)行哪種報(bào)警方案，監(jiān)控段先根據(jù)當(dāng)日仃時間獲取報(bào)警方再取監(jiān)控值，復(fù)合方案的報(bào)警條件的進(jìn)行報(bào)警3．3．8報(bào)警信息手鹺舅憫VA瞰MA眩飪撼器【 VARO-vA附撥{報(bào)警力菊DvA砥m陀VA陌}瑚砣VAI配一；{{{劊刪m受嘲人W闌疆AI毪 紀(jì)錄系統(tǒng)中的己觸發(fā)的報(bào)警信息和處理信3．3．9W堡墜墼((!盟下捌司W(wǎng)lA勉(渤信息，在下班后退出登錄，系統(tǒng)將生成完整的值班記3．4系統(tǒng)功能設(shè)統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3．8所示武漢理I：人學(xué)碩f：學(xué)何論}東)11河隧洞監(jiān)測系{tl?廠武漢理I：人學(xué)碩f：學(xué)何論}東)11河隧洞監(jiān)測系{tl?廠一——一-———丫l一白，t通信服務(wù)一~7一丙盧恫]◆通信管廠引一f；◆系統(tǒng)管理廣翔引叫L．jJL一～一．。11．．．、，．{fII，，一圖3-8系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)示3．4．1通訊服務(wù)端子該子系統(tǒng)主要應(yīng)用者為系統(tǒng)管理員與監(jiān)控調(diào)度室的人員，用以接收實(shí)下達(dá)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集開關(guān)指令，系統(tǒng)的后臺數(shù)據(jù)采集都在通訊服務(wù)端完成。系針對電臺、GPRS、光纖方式對應(yīng)有采集數(shù)據(jù)的服務(wù)程序，在通過三種通訊方式到數(shù)據(jù)后，按照采集時間的先后順序?qū)?shù)據(jù)存放在隊(duì)列中，另外運(yùn)行的多1．監(jiān)測點(diǎn)管理監(jiān)測點(diǎn)的增加、刪除及信息配置配置信息包括監(jiān)測點(diǎn)編號、監(jiān)測點(diǎn)名稱、監(jiān)測點(diǎn)地址、巡檢序號、通訊協(xié)通訊方式、隸屬區(qū)域等。通訊方式應(yīng)支持無線電臺、GPRS、CDMA、專用光纜等常通訊方式，應(yīng)無需改動程序?qū)崿F(xiàn)任意靈活配置，還應(yīng)支持一個點(diǎn)多種通訊方式并模式在線儀表的增加、刪除及監(jiān)測指標(biāo)信息配置武漢理l：人。學(xué)碩十學(xué)在線儀表監(jiān)測指標(biāo)為隧洞水平位移和垂直位移、襯砌混凝土武漢理l：人。學(xué)碩十學(xué)在線儀表監(jiān)測指標(biāo)為隧洞水平位移和垂直位移、襯砌混凝土應(yīng)力、圍巖應(yīng)爆破震動監(jiān)測、水位和流速監(jiān)測數(shù)據(jù)。配置信息包括在線儀表設(shè)備編號、名稱、(1)報(bào)警上下限值設(shè)置：對每個在線儀表配置報(bào)警上下限值，應(yīng)做到分時間段、級別設(shè)置并按此超限值進(jìn)行報(bào)警，時間段設(shè)置可以具體到每年每天某一時I’日J(rèn)段，警級別、提示信息和報(bào)警方式可以組合設(shè)置報(bào)警接收人員設(shè)置：報(bào)警接收人員可按在線儀表安裝點(diǎn)的所屬區(qū)域設(shè)置為相關(guān)領(lǐng)或人員，以便在數(shù)據(jù)異常報(bào)警時通過短消息的形式把報(bào)警信息發(fā)送到相關(guān)人員的手上在線儀表設(shè)備的管理地點(diǎn)、資產(chǎn)編號、廠家，每一點(diǎn)都有明細(xì)設(shè)備表及價格詳單，并分區(qū)域進(jìn)具備周檢統(tǒng)計(jì)功能(類似水表周檢)，可根據(jù)設(shè)備安裝日期、使用年限制定設(shè)備護(hù)、更換周檢計(jì)劃2．停止和恢復(fù)GPRS通可以啟動和停止GPRS通信服務(wù)，GPRS服務(wù)連接支持?jǐn)嗑€重連。需增加當(dāng)斷線自動連接失敗后，系統(tǒng)應(yīng)以文字顯示的方式彈出對話框提示報(bào)警，并接失敗原因并在對話框中予以提示說明查看監(jiān)測點(diǎn)在線情況，同時列出監(jiān)測與不監(jiān)測的監(jiān)測GPRS顯示判斷采用GPRS通訊方式的監(jiān)測點(diǎn)與中心通信端可定義數(shù)據(jù)監(jiān)測方式，對無線電臺通訊方式監(jiān)測的數(shù)據(jù)可以設(shè)置隨機(jī)巡測、點(diǎn)抽測、編組抽測等多種監(jiān)測方式信號管理武漢理1：人?！鄞T+學(xué)位論分析信號傳輸?shù)膹?qiáng)弱，分析統(tǒng)計(jì)每一在線監(jiān)測武漢理1：人?！鄞T+學(xué)位論分析信號傳輸?shù)膹?qiáng)弱，分析統(tǒng)計(jì)每一在線監(jiān)測點(diǎn)的總監(jiān)測次數(shù)、通訊成功不成功次數(shù)，實(shí)現(xiàn)對終端傳遞上來的數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確性3．監(jiān)測到某一點(diǎn)的數(shù)據(jù)時即顯示在服務(wù)端界面上(不經(jīng)過數(shù)據(jù)庫存儲4系統(tǒng)用戶的添加、刪除及修改，通過部門、用戶、角色管理，對某一角色指相應(yīng)操作權(quán)限以數(shù)據(jù)字典的形式進(jìn)行配置管理，如部門、用戶、區(qū)域配置；監(jiān)測指標(biāo)、巡測間隔(電臺)、GPRS定時上發(fā)間隔廣播校時有一個時『日J(rèn)同步問題，所有時間應(yīng)以手工錄入系統(tǒng)同志管理系統(tǒng)操作日志，包括調(diào)度人員的操作同志與中心端的操作日志3．4．2實(shí)時監(jiān)測客戶端子系客戶端系統(tǒng)主要為監(jiān)控調(diào)度室人員所用，負(fù)責(zé)實(shí)時數(shù)據(jù)的顯示與預(yù)警及設(shè)備護(hù)等日常辦公內(nèi)容，對現(xiàn)實(shí)整個隧洞的情況進(jìn)行監(jiān)控，對突發(fā)的情況進(jìn)行處理并1．實(shí)時監(jiān)過該功能直觀的查看隧洞當(dāng)前的情況和實(shí)時數(shù)據(jù)的變化趨勢。實(shí)時監(jiān)控方式可過文字表格來實(shí)現(xiàn)，如圖3-9所示，這種模式的好處是可以在一個界面上查傳感器的數(shù)據(jù)，但因?yàn)轱@示的是以數(shù)據(jù)為主的表格，對數(shù)據(jù)變化情況反應(yīng)不直或者以圖形方式來實(shí)現(xiàn)，如圖3-10所示，這種模式的好處是很直觀形象，對報(bào)警顯示也很明顯，但只能顯示部分傳感器的數(shù)據(jù)，無法通覽全局武漢理武漢理I．人牛碩I：學(xué)位論圖3-10文字圖形方式監(jiān)西漢日，1人中碩}學(xué)托論2f!ji對監(jiān)測點(diǎn)實(shí)時數(shù)掘達(dá)到報(bào)警標(biāo)準(zhǔn)的往奠時監(jiān)控界面上以圈標(biāo)、變色、，8種方式顯示，并可通過擴(kuò)西漢日，1人中碩}學(xué)托論2f!ji對監(jiān)測點(diǎn)實(shí)時數(shù)掘達(dá)到報(bào)警標(biāo)準(zhǔn)的往奠時監(jiān)控界面上以圈標(biāo)、變色、，8種方式顯示，并可通過擴(kuò)展的短信、電晤等方式通知指定的監(jiān)控人員和t管領(lǐng)導(dǎo)ljj警方式。對于重大情況的出現(xiàn)，除值班人員外，需要第一時蝴告知主管領(lǐng)導(dǎo)，目前手機(jī)已普及，而且都是隨身攜帶的，所咀以短信和電話方式可直接聯(lián)系到指定的主管領(lǐng)導(dǎo)，系統(tǒng)使用自動語音系統(tǒng)和短信闥關(guān)向主管領(lǐng)導(dǎo)發(fā)送重大報(bào)警信息。同時對己過去的報(bào)警，在報(bào)警顯示界面以列表方式顯示出來，預(yù)防值班人員因其他事情錯過報(bào)警信息。如圖3-ll所示％0?t囂：麗面j孺jr：囂囂同胃—’露一』0，q～『舅圖3-11預(yù)瞀3調(diào)度辦進(jìn)行分析，可以對整個報(bào)警模型的設(shè)計(jì)進(jìn)行實(shí)時的修正，使報(bào)警更準(zhǔn)武漢理J：人。學(xué)碩-}：學(xué)何論4．監(jiān)測點(diǎn)的傳感器或通訊武漢理J：人。學(xué)碩-}：學(xué)何論4．監(jiān)測點(diǎn)的傳感器或通訊設(shè)備故障后需要維修人員到現(xiàn)場進(jìn)行維修，并將維修3．4．3查詢分析子系統(tǒng)主要為是需要查詢隧洞監(jiān)控歷史數(shù)據(jù)指標(biāo)或利用這些數(shù)據(jù)行統(tǒng)計(jì)分析的內(nèi)部相關(guān)部門的主管和業(yè)務(wù)人員所用，負(fù)責(zé)通過對歷史數(shù)據(jù)的分析計(jì)指導(dǎo)以后的安全生產(chǎn)工作，系統(tǒng)預(yù)警模型的建立是在以類似經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)可能存在誤差，通過長期對系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)的分析可逐步修正該模型，使之更貼合際情況，系統(tǒng)的實(shí)用性也更強(qiáng)。主要分為同況分析、歷史數(shù)據(jù)分析、報(bào)表管理、統(tǒng)管理等功能1．日況分析(如圖3一12所示以天為單位顯示各監(jiān)測點(diǎn)的數(shù)據(jù)按監(jiān)測點(diǎn)點(diǎn)查詢某一天的歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)，設(shè)定某一監(jiān)測點(diǎn)某一天，顯示當(dāng)天該監(jiān)點(diǎn)所有在線傳感器的監(jiān)測值(2)類(在線監(jiān)測點(diǎn)類別)查詢歷史監(jiān)測值，可以顯示同一類的所有在線監(jiān)測點(diǎn)的監(jiān)值，如選擇所有流速點(diǎn)，把某一天的所有流速點(diǎn)的值顯示出來，并統(tǒng)計(jì)該最高流速值、最低流速值及平均流速值武漢理1人學(xué)碩十學(xué)武漢理1人學(xué)碩十學(xué)伉論dE丑￡蜀_··墨墨墨面———E圖3一12目況分析顯2歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分水4313式(1)日分析：①對同一在線監(jiān)測儀幣同日的對比分析@對同一在線監(jiān)測儀不同日的同一時『自J段的對比分析④對相同天同一時間段的不同在線監(jiān)測儀的對比分(2)月分析④對同一月同一日期段的不同在線監(jiān)測儀的對比分(3)年分析武漢理I。人學(xué)頂h學(xué)位論①對同～在線監(jiān)測儀=i、武漢理I。人學(xué)頂h學(xué)位論①對同～在線監(jiān)測儀=i、阿年的對比分④對相同年同一月份日期段的不同在線監(jiān)測儀的對比分以上分析結(jié)果(表格、圖形)都可咀打印，并導(dǎo)出到EXCEL表中，以供調(diào)度w蛐㈣Ⅲ?。{-E§岫№一?№：型jL二41博。1至型j『—囂曩"0；礙．；。，．：汗l=黻懣瀑辮溉圖313表格顯示分析此漢理}凡學(xué)碗l’學(xué)位論?BH㈣㈣一。：≠黼?罩此漢理}凡學(xué)碗l’學(xué)位論?BH㈣㈣一。：≠黼?罩{rl}一蘭一一∞一mm圖3—14圖形顯示分析結(jié)提供常規(guī)監(jiān)控報(bào)表，包括H報(bào)、H報(bào)等查詢統(tǒng)計(jì)及打印，提供報(bào)表自定義生平臺．支持報(bào)表自定義功(2)管理報(bào)表；以上報(bào)表數(shù)據(jù)來源是根據(jù)系統(tǒng)中管理權(quán)限、分工負(fù)責(zé)定期人T統(tǒng)相關(guān)信息欄目(按照無紙化辦公管理)，井統(tǒng)一保存在數(shù)據(jù)庫中，要求所有報(bào)表能根據(jù)同常所輸入的信息格式或相關(guān)條件(如統(tǒng)計(jì)時間段、監(jiān)測站點(diǎn)等采用非固定形式)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)顯示，并能靈活復(fù)制報(bào)表和打印報(bào)表。4系統(tǒng)管柑應(yīng)操作權(quán)限。如圖3-15所示武漢理I．人學(xué)碩十學(xué)位論圖15系統(tǒng)管理界3軟件平臺將包括系武漢理I．人學(xué)碩十學(xué)位論圖15系統(tǒng)管理界3軟件平臺將包括系統(tǒng)的操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、建模工具干¨，r發(fā)工具以及稈I的運(yùn)行平臺與中間作酌選擇系統(tǒng)運(yùn)行平臺采用Windows2003，應(yīng)用軟件甲臺粟用』F源的平臺開發(fā)，擴(kuò)展性強(qiáng)大。數(shù)據(jù)庫平臺采用息lOg來處理大容量的數(shù)13數(shù)據(jù)服務(wù)器：WINDOWS2003EnterpriseEditionEnterpriseEditionWEB應(yīng)用服務(wù)器客戶端：Windowsxp／Windows遠(yuǎn)程用戶瀏覽客戶2000workstation+IE6．0firefoxl0武漢理l：人學(xué)碩十學(xué)何論3．5．2數(shù)據(jù)庫系數(shù)據(jù)庫3．5．3開發(fā)工開發(fā)語言Struts，Hibernate構(gòu)架開發(fā)ECLIPSE3．1武漢理l：人學(xué)碩十學(xué)何論3．5．2數(shù)據(jù)庫系數(shù)據(jù)庫3．5．3開發(fā)工開發(fā)語言Struts，Hibernate構(gòu)架開發(fā)ECLIPSE3．13．5．4操作系統(tǒng)選擇操作系統(tǒng)EditionWINDOWSEditionWEB應(yīng)用服務(wù)器：IBM客廣1端xp／Windows2000遠(yuǎn)程用戶瀏覽客戶6．02000系統(tǒng)完成開發(fā)后，經(jīng)檢測，系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)以下技術(shù)指標(biāo)，如表3一l，表3—2，表3—武漢理I：人學(xué)碩十學(xué)位論表技術(shù)要支持GPRS武漢理I：人學(xué)碩十學(xué)位論表技術(shù)要支持GPRS通訊支持短信通信方實(shí)時顯示判斷GPRS1．支持現(xiàn)場監(jiān)測2肩昱夠動態(tài)設(shè)置增加監(jiān)測監(jiān)測點(diǎn)信息實(shí)現(xiàn)靈活配支持一個點(diǎn)多種通訊方式并存模5省皂查看RTU在線情可以啟動和停止實(shí)時數(shù)據(jù)監(jiān)可以啟動和停止GPRS實(shí)時顯示RTU在線情實(shí)時檢測GPRS可定義數(shù)據(jù)監(jiān)測方式(巡檢，抽測，隨機(jī)在站點(diǎn)RTU能。復(fù)操作人員通過人工進(jìn)行數(shù)據(jù)修復(fù)雙機(jī)熱統(tǒng)通信信道支監(jiān)測通訊管本地緩理遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)動顯數(shù)據(jù)追數(shù)據(jù)修武漢理I：人學(xué)碩十學(xué)何論表3-Oracle數(shù)據(jù)武漢理I：人學(xué)碩十學(xué)何論表3-Oracle數(shù)據(jù)儲不同年份的數(shù)據(jù)存在不|每個表的命名和年份相年終結(jié)轉(zhuǎn)后，第二年的數(shù)據(jù)自動存放在新的數(shù)據(jù)表中支持跨年度數(shù)據(jù)查支持跨年度數(shù)據(jù)對比分將比較關(guān)心的主要監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行組合來分組監(jiān)控對重要站點(diǎn)及相關(guān)的重要實(shí)時監(jiān)測值分類組合顯示當(dāng)前實(shí)時監(jiān)測的某一站點(diǎn)全部監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示當(dāng)天為止選定的在線監(jiān)測曲日分析對同一在線監(jiān)測儀不同日的對比分析對同一天不同在線監(jiān)測儀的對比分析對同一在線監(jiān)測儀不同R的同一時間段的對比分析月對同一在線監(jiān)測儀不同月的對比分析對相同月不同在線監(jiān)測儀的對比分析對同一在線監(jiān)測儀不同月同一日期段的對比分析年對同一在線監(jiān)測儀不同年的對比分析對相同年不同在線監(jiān)測儀的對比分析對同一在線監(jiān)測儀不同年的同一月份同期段的對比分析對相同年同一月份R主要數(shù)據(jù)報(bào)警上下限置定實(shí)時監(jiān)控分類顯歷史監(jiān)測曲實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)查后厶口統(tǒng)計(jì)分武漢理I：人學(xué)碩十學(xué)位論表3-系統(tǒng)用戶的添加、刪除武漢理I：人學(xué)碩十學(xué)位論表3-系統(tǒng)用戶的添加、刪除及修限。系統(tǒng)自動記錄所有敏感操作的操作R值班人員巹錄，交接班，將填寫值班記錄流水和交接系統(tǒng)故障情況記錄(由備用通訊服務(wù)器自動記錄系統(tǒng)能夠?qū)γ恳粋€報(bào)警信息進(jìn)行自動記錄系統(tǒng)能夠記錄事故處理過后臺系統(tǒng)采用基于JAVA技術(shù)的J2EE多層發(fā)系統(tǒng)權(quán)限管操作R值班日其他系統(tǒng)同重大事故記與處查詢主要指數(shù)據(jù)監(jiān)測間監(jiān)測數(shù)據(jù)保存間隔時問最短間隔為3分鐘，可調(diào)整設(shè)單項(xiàng)數(shù)據(jù)據(jù)查詢響應(yīng)時綜合數(shù)掘查詢平均響應(yīng)時f自l<60s系統(tǒng)可用性指標(biāo)應(yīng)達(dá)到宕機(jī)時間≤1小時／應(yīng)數(shù)據(jù)查詢時可用性指主備切換時武漢理I：人學(xué)碩十學(xué)位論第四章隧洞監(jiān)測系統(tǒng)預(yù)警根據(jù)對評價指標(biāo)的武漢理I：人學(xué)碩十學(xué)位論第四章隧洞監(jiān)測系統(tǒng)預(yù)警根據(jù)對評價指標(biāo)的內(nèi)在特性和了解程度，預(yù)警方法‘2們有指標(biāo)預(yù)警、突變預(yù)警綜合預(yù)警、設(shè)備故障報(bào)警四種形式4．1．1指標(biāo)預(yù)1．指標(biāo)預(yù)警是根據(jù)預(yù)警指標(biāo)數(shù)值大小的變動來發(fā)出不同程度的報(bào)警如要進(jìn)行報(bào)警的指標(biāo)為X，如圖4．1，它的安全區(qū)域?yàn)閇Xa，xd，其初等危險域?yàn)椤綳c，Xa】和[Xb，Xd，其高等危險區(qū)域?yàn)閇X。，)(c】和[Xd，Xf]，則預(yù)警準(zhǔn)則如下當(dāng)X?！躕≤Xb時，不發(fā)出警報(bào)當(dāng)X?！躕≤X?；騒b≤X≤Xd時，發(fā)出一級警報(bào)當(dāng)X。≤X≤X?；騒d≤X≤Xf時，發(fā)出當(dāng)X≤X。時或Xf≤X時，發(fā)出三級警報(bào)bdf圖4-12．指標(biāo)預(yù)警方法的應(yīng)指標(biāo)預(yù)警方法在本系統(tǒng)中的應(yīng)用以流量為例進(jìn)行說明東川河一般流量0．3-0．5m3／s。洪水時流量1．9-2．0m3／s武漢理l：人學(xué)碩}：學(xué)何論當(dāng)0m3／s≤流量≤0．51113／s時，不發(fā)出警報(bào)當(dāng)0．51113／s≤流量≤1．6m3／s時武漢理l：人學(xué)碩}：學(xué)何論當(dāng)0m3／s≤流量≤0．51113／s時，不發(fā)出警報(bào)當(dāng)0．51113／s≤流量≤1．6m3／s時，發(fā)出一級警報(bào)當(dāng)1．6m3／s≤流量f時，發(fā)出二級警報(bào)當(dāng)2．0m3／s≤4．1．2突變預(yù)1．此種預(yù)警方法針對流量點(diǎn)，設(shè)置瞬時流量突變值范圍，當(dāng)瞬時流量的監(jiān)測值前一個監(jiān)測值相比，超出上下限突變范圍時報(bào)警2．突變預(yù)警方法的應(yīng)同樣以流量為例，設(shè)置預(yù)警準(zhǔn)則如下當(dāng)流量變化在較短時間內(nèi)突然增大或者減少llIl3／s(此預(yù)警閥值可根據(jù)實(shí)際測結(jié)果進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整)時，系統(tǒng)發(fā)出警4．1．3綜合預(yù)I將上述方法結(jié)合起來，并綜合諸多監(jiān)測項(xiàng)目進(jìn)行考慮，得出的一種綜合報(bào)以本監(jiān)測系統(tǒng)中一號監(jiān)測斷面為例，在該斷面一共安裝有16個傳感器，包括5項(xiàng)監(jiān)測內(nèi)容，因此結(jié)合指標(biāo)預(yù)警中的監(jiān)測結(jié)果，可設(shè)定為當(dāng)任意兩項(xiàng)監(jiān)測內(nèi)容監(jiān)測值發(fā)出一級預(yù)警時，系統(tǒng)預(yù)警級別自動提升一級。在應(yīng)用過程中，可根據(jù)系實(shí)際情況確定預(yù)警級別的輸出4．1．4設(shè)備故障報(bào)警分兩個模塊：通訊故障報(bào)警和設(shè)備故障1通訊故障，為排除短時間的GPRS信號問題，頻繁報(bào)警，時間間隔可以設(shè)武漢理1：人學(xué)碩卜學(xué)何淪(2)光纖方式：如數(shù)據(jù)收不到，即ping監(jiān)測點(diǎn)IP地址，ping不通時武漢理1：人學(xué)碩卜學(xué)何淪(2)光纖方式：如數(shù)據(jù)收不到，即ping監(jiān)測點(diǎn)IP地址，ping不通時訊故2(1)GPRS方式：當(dāng)數(shù)據(jù)收不到時，GPRS據(jù)收到異常值，即設(shè)備故障報(bào)警，需派人現(xiàn)場檢修光纖方式：當(dāng)數(shù)據(jù)收不到時，ping監(jiān)測點(diǎn)IP地址能ping通；或數(shù)據(jù)收到常值，即設(shè)備故障報(bào)警，需派人現(xiàn)場檢修4．2報(bào)警1．指標(biāo)預(yù)紅色，分別表示安全、一般、嚴(yán)重和特別嚴(yán)重四種級別。監(jiān)測值超過一級報(bào)警限或低于一級報(bào)警下限時，表示處于事故的上升階段，用黃色表示；監(jiān)測值超二級報(bào)警上限或低于二級報(bào)警下限時，表示收到事故的嚴(yán)重威脅，用橙色表示監(jiān)測值超過三級報(bào)警上限或低于三級報(bào)警下限時，表示安全狀況特別嚴(yán)重，用色表示；當(dāng)隧洞運(yùn)行處于正常狀態(tài)時，用藍(lán)色表示2．流量突變報(bào)警采用語音及加彈出窗口的方式報(bào)警。語音如：“××××點(diǎn)流量突變監(jiān)測值為×××x”。彈出窗口在調(diào)度人員錄入報(bào)警處理結(jié)果后消失。系統(tǒng)記警彈出及錄入的時間失。系統(tǒng)記錄報(bào)警彈出及錄入的4．提供短信報(bào)警功能，可配置是否發(fā)送、發(fā)送至哪個人5．所有的報(bào)警都應(yīng)記錄，越限報(bào)警二級(包括二級)以上需要調(diào)度人員確認(rèn)，錄結(jié)果，值班人員。并可對結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)武漢理f：人學(xué)碩}：學(xué)位論第五章總結(jié)與金堆城東川河引武漢理f：人學(xué)碩}：學(xué)位論第五章總結(jié)與金堆城東川河引水隧洞在線監(jiān)測系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際情況和監(jiān)測需求，采用了先進(jìn)光纖傳感器和光纖通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集的自動化和監(jiān)測數(shù)據(jù)在線安整個系統(tǒng)通過采集大量的位移，應(yīng)力，震動等數(shù)據(jù)，進(jìn)行在線安全評估和結(jié)果記錄發(fā)揮了隧洞工程運(yùn)行情況的安全檢測功能。從該系統(tǒng)的研究與開發(fā)中得出以下結(jié)論由輕便的讀數(shù)儀、一系列的光纖傳感器以及數(shù)據(jù)軟件包組成的光纖監(jiān)測系統(tǒng)測量精度、靈敏度方面遠(yuǎn)勝于傳統(tǒng)傳感監(jiān)測系統(tǒng)，并且在惡劣的自然環(huán)境條件下干擾能力也明顯比傳統(tǒng)的監(jiān)測技術(shù)優(yōu)越因此，光纖監(jiān)測系統(tǒng)為隧洞在線監(jiān)測與安全評估系統(tǒng)提供了一個穩(wěn)定可靠件平充分的論證；在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上，做了大量開創(chuàng)性的工作。該系統(tǒng)除了具有全自動外，主要是具有以下兩個顯著特5．2．1光纖傳感器的該引水隧洞在線安全監(jiān)測系統(tǒng)大量采用了目前國內(nèi)較為領(lǐng)先的光纖光器，光纖傳感器具有抗電磁干擾、耐腐蝕、靈敏度高、響應(yīng)快、重量輕、體積小優(yōu)點(diǎn)。這一系列優(yōu)點(diǎn)，使該安全監(jiān)測系統(tǒng)能夠在各種苛刻的條件下，對隧洞進(jìn)行時監(jiān)5．2．2該監(jiān)測系統(tǒng)中涉及到多個監(jiān)測項(xiàng)目、監(jiān)測斷面，通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行觀測武漢理f：人。學(xué)碩十學(xué)位論的采集、統(tǒng)計(jì)、分析，實(shí)時地對隧洞武漢理f：人。學(xué)碩十學(xué)位論的采集、統(tǒng)計(jì)、分析，實(shí)時地對隧洞安全狀態(tài)進(jìn)行定量評估。這套監(jiān)測系統(tǒng)將監(jiān)測中的多個數(shù)據(jù)源、不同種類的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)融確定科學(xué)的數(shù)據(jù)處理與分析方法，實(shí)現(xiàn)對隧洞常見病害的綜合分析，提高了及時現(xiàn)和處理隧洞病害的能力，為礦山的生產(chǎn)決策提供實(shí)時、準(zhǔn)確的隧洞狀態(tài)信5．3．1傳感器耐久性傳感器耐久性是結(jié)構(gòu)長期監(jiān)測的關(guān)鍵問題。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用壽命一般長十年甚至更長，所以光纖傳感器的長期穩(wěn)定性直接影響到其在結(jié)構(gòu)應(yīng)變長期監(jiān)應(yīng)用的可行性5。3．2缺乏相關(guān)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)問光纖傳感技術(shù)以其獨(dú)有的技術(shù)特征，明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的傳感技術(shù)，必將是未來程安全監(jiān)測領(lǐng)域的發(fā)展方向。但現(xiàn)有的傳感器都是針對特定結(jié)構(gòu)特殊加工而成，光纖在實(shí)際復(fù)雜的工程項(xiàng)目中操作起來非常麻煩，對于市面上出現(xiàn)的各種封裝技術(shù)從傳感器的材料、外形、封裝工藝、靈敏度以及穩(wěn)定性都有很大的差別。光纖應(yīng)傳感器的準(zhǔn)確度取決于光纖，保護(hù)層和粘貼層以及基體的物理力學(xué)性能，即各層間存在著應(yīng)變傳遞。需要對界面應(yīng)變傳遞機(jī)理進(jìn)行～定的了解，同時對傳遞誤差行適當(dāng)?shù)男拚瑢?shí)現(xiàn)對結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確應(yīng)變測量。在選擇傳感器后，要能保障工程中好的應(yīng)用，還需要在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究，給工程應(yīng)用帶來了極大而且光纖傳感器的研發(fā)者缺少實(shí)際工程應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)，研發(fā)的專業(yè)傳感器不能完全足工程需要，而應(yīng)用領(lǐng)域的工程師又缺少光纖傳感的專門知識，難以協(xié)調(diào)和指導(dǎo)感器的研發(fā)工作H引。因此，將光纖傳感器普遍推廣，應(yīng)用到更多的工程領(lǐng)域，形一套統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)是一個有待解決的問題由于東川河引水隧洞的在線安全監(jiān)測系統(tǒng)涉及多個監(jiān)測項(xiàng)目以及監(jiān)測斷面此該工程的監(jiān)測系統(tǒng)較為復(fù)雜，同時安全預(yù)警系統(tǒng)的安全預(yù)警閥值的確立也較武漢理l：人學(xué)碩十學(xué)位論難，加之本武漢理l：人學(xué)碩十學(xué)位論難，加之本人能力、研究時|’HJ的限制性，本文尚存在著一些不足，有待進(jìn)一步研價系統(tǒng)的研究還有待進(jìn)一步深入2。本文沒有對傳感器的安裝設(shè)計(jì)問題進(jìn)行研究，只就傳感器的選擇問題定分3．本文沒有