一種深長煤礦斜井的盾構(gòu)施工系統(tǒng)及其數(shù)據(jù)采集方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種深長煤礦斜井的盾構(gòu)施工系統(tǒng)及其數(shù)據(jù)采集方法，深長煤礦斜井的盾構(gòu)施工系統(tǒng)包括：多個傳感器、設(shè)置在地面的數(shù)據(jù)服務(wù)器，以及與所述數(shù)據(jù)服務(wù)器通訊的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集終端，且沿斜井方向每隔預(yù)設(shè)長度設(shè)置監(jiān)測斷面，每個監(jiān)測斷面的管片襯砌上均勻布置多個測點，每個測點位置安裝多個所述傳感器，所述傳感器通過光纜與數(shù)據(jù)服務(wù)器連接，所述傳感器包括振弦式傳感器與光纖光柵式傳感器，各監(jiān)測斷面間隔安裝振弦式傳感器與光纖光柵式傳感器。本發(fā)明采用振弦式與光纖光柵式傳感器的混合測試技術(shù)，混合測試可以最大程度實現(xiàn)振弦式與光纖光柵式傳感器的優(yōu)勢互補(bǔ)，構(gòu)建整體穩(wěn)定性好、精度高、壽命長、價格合理的深長煤礦斜井的盾構(gòu)施工系統(tǒng)。
【專利說明】一種深長煤礦斜井的盾構(gòu)施工系統(tǒng)及其數(shù)據(jù)采集方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及深長煤礦斜井的盾構(gòu)施工相關(guān)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種深長煤礦斜井的盾構(gòu)施工系統(tǒng)及其數(shù)據(jù)采集方法。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前，我國煤炭消耗量持續(xù)增加，以中國東部礦區(qū)為主的主要煤礦經(jīng)過多年的持續(xù)高強(qiáng)度開發(fā)，可采煤炭資源日益枯竭。已探明埋深在IOOOm以下的占煤炭資源總量的53%，開采深度以每年8-12m的速度遞增，國內(nèi)多數(shù)大型煤礦已相繼進(jìn)入了的深部開采階段，深長斜井將在煤礦開采中大量涌現(xiàn)。過去，煤礦巷道(斜井)的建設(shè)通常采用鉆爆法，施工進(jìn)度較慢(70?100米/月)，目前，國內(nèi)某些礦井的超長斜井?dāng)M采用全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)(盾構(gòu))開挖，以提高長距離斜井的施工安全和效率。
[0003]然而，現(xiàn)有的盾構(gòu)施工系統(tǒng)，并未能監(jiān)測盾構(gòu)機(jī)以及盾構(gòu)隧道管片襯砌的施工期和運營期的力學(xué)狀態(tài)，并未能對盾構(gòu)施工和結(jié)構(gòu)狀態(tài)的有效監(jiān)測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于此，有必要針對現(xiàn)有技術(shù)未能監(jiān)測盾構(gòu)機(jī)以及盾構(gòu)隧道管片襯砌的施工期和運營期的力學(xué)狀態(tài)，并未能對盾構(gòu)施工和結(jié)構(gòu)狀態(tài)的有效監(jiān)測的技術(shù)問題，提供一種深長煤礦斜井的盾構(gòu)施工系統(tǒng)及其數(shù)據(jù)采集方法。
[0005]一種深長煤礦斜井的盾構(gòu)施工系統(tǒng)，包括:多個傳感器、設(shè)置在地面的數(shù)據(jù)服務(wù)器，以及與所述數(shù)據(jù)服務(wù)器通訊的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集終端，且沿斜井方向每隔預(yù)設(shè)長度設(shè)置監(jiān)測斷面，每個監(jiān)測斷面的管片襯砌上均勻布置多個測點，每個測點位置安裝多個所述傳感器，所述傳感器通過光纜與數(shù)據(jù)服務(wù)器連接，所述傳感器包括振弦式傳感器與光纖光柵式傳感器，各監(jiān)測斷面間隔安裝振弦式傳感器與光纖光柵式傳感器。
[0006]進(jìn)一步的，還包括安裝在所述管片的數(shù)據(jù)采集器和光纜接線盒，所述振弦式傳感器通過數(shù)據(jù)采集器并入光纜，光纖光柵式傳感器通過光纜接線盒并入光纜。
[0007]更進(jìn)一步的，所述數(shù)據(jù)采集器和所述光纜接線盒安放在所述管片的水平位置的預(yù)留空間中。
[0008]進(jìn)一步的，所述傳感器包括:水土壓力傳感器、混凝土應(yīng)變傳感器、鋼筋應(yīng)變傳感器或溫度傳感器，所述水土壓力傳感器包括水壓力傳感器和土壓力傳感器，所述水壓力傳感器用墊片綁扎在所述管片的受力筋上；所述土壓力傳感器的感應(yīng)面與所述管片的迎土面相平，并用鋼筋固定所述土壓力傳感器的位置；所述管片的主筋截斷相應(yīng)長度后將所述鋼筋應(yīng)變傳感器和所述主筋的雙面幫條焊接為一體；所述混凝土應(yīng)變傳感器的應(yīng)變感應(yīng)方向和環(huán)向受力主筋方向平行固定，每個測點內(nèi)外側(cè)各布置一個混凝土應(yīng)變傳感器，且固定在與所述管片的環(huán)向主筋處于同一高度處；溫度傳感器采用嵌入式安裝于所述管片的混凝土內(nèi)部。
[0009]進(jìn)一步的，所述數(shù)據(jù)服務(wù)器設(shè)有對所述光纖光柵式傳感器的信號進(jìn)行收集處理的光纖光柵信號解調(diào)儀，以及對所述振弦式傳感器的信號進(jìn)行收集處理的振弦式信號協(xié)議轉(zhuǎn)換器。
[0010]進(jìn)一步的，還包括安裝在盾構(gòu)機(jī)上的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)和無線發(fā)射器，以及安裝在每個監(jiān)測斷面的管片襯砌上的無線網(wǎng)橋，所述無線網(wǎng)橋通過導(dǎo)線與所述光纜連接，所述網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)與所述無線發(fā)射器連接，且所述無線發(fā)射器與所述無線網(wǎng)橋無線連接。
[0011]更進(jìn)一步的，所述無線發(fā)射器為防爆式無線發(fā)射器，所述無線網(wǎng)橋為防爆式無線網(wǎng)橋。
[0012]更進(jìn)一步的，所述數(shù)據(jù)服務(wù)器設(shè)有對所述無線網(wǎng)橋的無線信號進(jìn)行收集處理的無線信號采集儀。
[0013]一種深長煤礦斜井的盾構(gòu)施工系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集方法，所述深長煤礦斜井的盾構(gòu)施工系統(tǒng)包括多個傳感器、設(shè)置在地面的數(shù)據(jù)服務(wù)器，以及與所述數(shù)據(jù)服務(wù)器通訊的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集終端，且沿斜井方向每隔預(yù)設(shè)長度設(shè)置監(jiān)測斷面，每個監(jiān)測斷面的管片襯砌上均勻布置多個測點，每個測點位置安裝多個所述傳感器，所述傳感器通過光纜與數(shù)據(jù)服務(wù)器連接，所述傳感器包括振弦式傳感器與光纖光柵式傳感器，各監(jiān)測斷面間隔安裝振弦式傳感器與光纖光柵式傳感器，所述數(shù)據(jù)采集方法包括:
[0014]所述傳感器將監(jiān)測斷面的監(jiān)測斷面數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)服務(wù)器；
[0015]所述數(shù)據(jù)服務(wù)器讀取所述監(jiān)測斷面數(shù)據(jù)；
[0016]所述數(shù)據(jù)服務(wù)器將所述監(jiān)測斷面數(shù)據(jù)發(fā)送到所述遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集終端。
[0017]進(jìn)一步的，深長煤礦斜井的盾構(gòu)施工系統(tǒng)還包括安裝在盾構(gòu)機(jī)上的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)和無線發(fā)射器，以及安裝在每個監(jiān)測斷面的管片襯砌上的無線網(wǎng)橋，所述無線網(wǎng)橋通過導(dǎo)線與所述光纜連接，所述網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)與所述無線發(fā)射器連接，且所述無線發(fā)射器與所述無線網(wǎng)橋無線連接，所述數(shù)據(jù)采集方法還包括:
[0018]網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)對所述盾構(gòu)機(jī)的盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)和所處位置進(jìn)行可視化監(jiān)測，得到可視化數(shù)據(jù)；
[0019]所述無線發(fā)射器獲取所述可視化數(shù)據(jù)以及所述盾構(gòu)機(jī)的施工狀態(tài)參數(shù)，并通過無線方式發(fā)送到所述無線網(wǎng)橋；
[0020]所述無線網(wǎng)橋?qū)⑺隹梢暬瘮?shù)據(jù)和所述盾構(gòu)機(jī)的施工狀態(tài)參數(shù)通過導(dǎo)線導(dǎo)入所述光纜，并傳輸?shù)剿鰯?shù)據(jù)服務(wù)器；
[0021]所述數(shù)據(jù)服務(wù)器讀取所述可視化數(shù)據(jù)和所述盾構(gòu)機(jī)的施工狀態(tài)參數(shù)；
[0022]所述數(shù)據(jù)服務(wù)器將所述可視化數(shù)據(jù)和所述盾構(gòu)機(jī)的施工狀態(tài)參數(shù)發(fā)送到所述遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集終端。
[0023]本發(fā)明采用振弦式與光纖光柵式傳感器的混合測試技術(shù)，混合測試可以最大程度實現(xiàn)振弦式與光纖光柵式傳感器的優(yōu)勢互補(bǔ)，構(gòu)建整體穩(wěn)定性好、精度高、壽命長、價格合理的深長煤礦斜井的盾構(gòu)施工系統(tǒng)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明一種深長煤礦斜井的盾構(gòu)施工系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模塊圖；
[0025]圖2為本發(fā)明一種深長煤礦斜井的盾構(gòu)施工系統(tǒng)其中一個包括水土壓力傳感器與混凝土應(yīng)變傳感器例子的管片襯砌測點布置圖；[0026]圖3為本發(fā)明一種深長煤礦斜井的盾構(gòu)施工系統(tǒng)其中一個包括鋼筋應(yīng)變傳感器與溫度傳感器例子的管片襯砌測點布置圖；
[0027]圖4為本發(fā)明一種深長煤礦斜井的盾構(gòu)施工系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集方法的工作流程圖。【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0029]如圖1所示為本發(fā)明一種深長煤礦斜井的盾構(gòu)施工系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模塊圖，包括:多個傳感器、設(shè)置在地面的數(shù)據(jù)服務(wù)器11，以及與所述數(shù)據(jù)服務(wù)器11通訊的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集終端12，且沿斜井方向每隔預(yù)設(shè)長度設(shè)置監(jiān)測斷面13，每個監(jiān)測斷面13的管片襯砌上均勻布置多個測點，每個測點位置安裝多個所述傳感器，所述傳感器通過光纜14與數(shù)據(jù)服務(wù)器11連接，所述傳感器包括振弦式傳感器與光纖光柵式傳感器，各監(jiān)測斷面13間隔安裝振弦式傳感器與光纖光柵式傳感器。
[0030]其中，安裝振弦式傳感器的監(jiān)測斷面則為振弦式傳感器安裝斷面131，安裝光纖光柵式傳感器的監(jiān)測斷面則為光纖光柵式傳感器安裝斷面132。光纖光柵式傳感器優(yōu)選為分布式光纖光柵式傳感器。
[0031]傳感器將監(jiān)測斷面的監(jiān)測斷面數(shù)據(jù)通過1-2芯光纜將監(jiān)測斷面數(shù)據(jù)傳輸至地面并在數(shù)據(jù)服務(wù)器11中進(jìn)行讀取；經(jīng)數(shù)據(jù)服務(wù)器11處理的信號由交換機(jī)18、網(wǎng)絡(luò)發(fā)射器19傳送至遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集終端12，最終數(shù)據(jù)匯總到監(jiān)測中心17進(jìn)行實時監(jiān)測。
[0032]優(yōu)選地，所述預(yù)設(shè)長度為200米，且根據(jù)監(jiān)測斷面的大小在每個監(jiān)測斷面的管片襯砌上均勻布置8-12個測點。
[0033]現(xiàn)有的對結(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)測的傳感器有光纖光柵式、振弦式及電阻應(yīng)變式。其中，振弦式與電阻應(yīng)變式優(yōu)點:穩(wěn)定性強(qiáng)、存活率高、價格較低；缺點:精度相對較低、使用壽命較短；光纖光柵式與振弦式及電阻應(yīng)變式相比優(yōu)點:精度相對較高、可實現(xiàn)分布或準(zhǔn)分布監(jiān)測、耐腐蝕、抗干擾；缺點:存活率低、價格較高。本發(fā)明采用振弦式與光纖光柵式傳感器的混合測試技術(shù)，混合測試可以最大程度實現(xiàn)振弦式與光纖光柵式傳感器的優(yōu)勢互補(bǔ)，構(gòu)建整體穩(wěn)定性好、精度高、壽命長、價格合理的盾構(gòu)施工深長煤礦斜井動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。
[0034]在其中一個實施例中，還包括安裝在所述管片的數(shù)據(jù)采集器151和光纜接線盒152，所述振弦式傳感器通過數(shù)據(jù)采集器151并入光纜14，光纖光柵式傳感器通過光纜接線盒153并入光纜14。
[0035]其中，布置振弦式傳感器的振弦式傳感器安裝斷面131上安裝振弦式的數(shù)據(jù)采集器151 ;布置光纖光柵式傳感器的光纖光柵式傳感器安裝斷面132上不需要額外安裝數(shù)據(jù)采集器151，光纖光柵式傳感器的導(dǎo)線直接通過光纜接線盒152接入用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓饫|14。
[0036]在其中一個實施例中，所述數(shù)據(jù)采集器和所述光纜接線盒安放在所述管片的水平位置的預(yù)留空間中。
[0037]在其中一個實施例中，所述傳感器包括:水土壓力傳感器、混凝土應(yīng)變傳感器、鋼筋應(yīng)變傳感器或溫度傳感器，所述水土壓力傳感器包括水壓力傳感器和土壓力傳感器，所述水壓力傳感器用墊片綁扎在所述管片的受力筋上；所述土壓力傳感器的感應(yīng)面與所述管片的迎土面相平，并用鋼筋固定所述土壓力傳感器的位置；所述管片的主筋截斷相應(yīng)長度后將所述鋼筋應(yīng)變傳感器和所述主筋的雙面幫條焊接為一體；所述混凝土應(yīng)變傳感器的應(yīng)變感應(yīng)方向和環(huán)向受力主筋方向平行固定，每個測點內(nèi)外側(cè)各布置一個混凝土應(yīng)變傳感器，且固定在與所述管片的環(huán)向主筋處于同一高度處；溫度傳感器采用嵌入式安裝于所述管片的混凝土內(nèi)部。
[0038]如圖2和圖3所示為本發(fā)明一種深長煤礦斜井的盾構(gòu)施工系統(tǒng)其中一個例子的管片襯砌測點布置圖。
[0039]管片襯砌20上均勻布置水土壓力傳感器21、混凝土應(yīng)變傳感器22、鋼筋應(yīng)變傳感器23與溫度傳感器24，其中，水壓力傳感器用墊片綁扎在管片受力筋上；土壓力傳感器采用嵌入式安裝，將感應(yīng)面與管片迎土面28 (即管片襯砌與圍巖接觸的面)相平，保證感應(yīng)面暴露并能感受外部壓力，并用鋼筋固定土壓力傳感器的測試元件位置；鋼筋應(yīng)變傳感器23安裝是將主筋截斷相應(yīng)長度后將鋼筋應(yīng)變傳感器23和主筋雙面幫條焊接為一體；混凝土應(yīng)變傳感器22的應(yīng)變感應(yīng)方向和環(huán)向受力主筋方向平行固定,每個測點內(nèi)外側(cè)各布置一個混凝土應(yīng)變傳感器22，用鐵絲將其捆綁固定在與環(huán)向主筋處于同一高度處；溫度傳感器24采用嵌入式安裝于管片混凝土內(nèi)部。數(shù)據(jù)采集器151、所述光纜接線盒152和光纜14安放在所述管片的水平位置的預(yù)留空間25中。
[0040]在其中一個實施例中，所述數(shù)據(jù)服務(wù)器11設(shè)有對所述光纖光柵式傳感器的信號進(jìn)行收集處理的光纖光柵信號解調(diào)儀111，以及對所述振弦式傳感器的信號進(jìn)行收集處理的振弦式信號協(xié)議轉(zhuǎn)換器112。
[0041]在其中一個實施例中，還包括安裝在盾構(gòu)機(jī)上的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)和無線發(fā)射器，以及安裝在每個監(jiān)測斷面的管片襯砌上的無線網(wǎng)橋161，所述無線網(wǎng)橋161通過導(dǎo)線與所述光纜14連接，所述網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)與所述無線發(fā)射器162連接，且所述無線發(fā)射器162與所述無線網(wǎng)橋161無線連接。
[0042]盾構(gòu)機(jī)的施工狀態(tài)參數(shù)和盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)、所處位置等移動信號數(shù)據(jù)傳輸采用無線方式傳輸，其中盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)、所處位置的實時數(shù)據(jù)采用安裝在盾構(gòu)機(jī)上的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)實現(xiàn)可視化數(shù)據(jù)的采集，最終盾構(gòu)機(jī)的施工狀態(tài)參數(shù)與可視化數(shù)據(jù)通過盾構(gòu)機(jī)上的無線發(fā)射器發(fā)射到安裝在管片襯砌上的無線網(wǎng)橋161，無線網(wǎng)橋161將接收到的信號通過導(dǎo)線導(dǎo)入敷設(shè)在管片襯砌水平位置的光纜14，最終將數(shù)據(jù)傳送至地面上的數(shù)據(jù)服務(wù)器。
[0043]本實施例采用了有線傳輸與無線傳輸?shù)幕旌辖M網(wǎng)技術(shù)，其中:
[0044]無線傳輸:由于要在施工過程中實現(xiàn)對盾構(gòu)施工狀態(tài)參數(shù)和盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)、所處位置等遠(yuǎn)程監(jiān)測，監(jiān)測信號源必須隨著盾構(gòu)機(jī)發(fā)生移動，采用無線傳輸可以避免有線傳輸線路敷設(shè)復(fù)雜性，保障傳輸數(shù)據(jù)的安全和暢通；減少接線工作對盾構(gòu)機(jī)施工干擾，保證監(jiān)測的連續(xù)性。
[0045]有線傳輸:由于固定監(jiān)測斷面?zhèn)鞲衅鲾?shù)量多，傳輸信息量大，對所采集數(shù)據(jù)采用有線光纜傳輸可以實現(xiàn)大信息量實時傳遞且抗干擾能力強(qiáng)、可靠性較高。
[0046]如圖2和圖3所示，本發(fā)明一種深長煤礦斜井的盾構(gòu)施工系統(tǒng)其中一個例子中，無線網(wǎng)橋161安裝在管片襯砌20上的網(wǎng)橋掛點27，并通過導(dǎo)線26與光纜14連接。
[0047]在其中一個實施例中，所述無線發(fā)射器為防爆式無線發(fā)射器，所述無線網(wǎng)橋為防爆式無線網(wǎng)橋。本實施例對無線信號發(fā)射與接收裝置均進(jìn)行防爆處理。
[0048]在其中一個實施例中，所述數(shù)據(jù)服務(wù)器11設(shè)有對所述無線網(wǎng)橋的無線信號進(jìn)行收集處理的無線信號采集儀113。
[0049]如圖4所示為本發(fā)明一種深長煤礦斜井的盾構(gòu)施工系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集方法的工作流程圖，所述深長煤礦斜井的盾構(gòu)施工系統(tǒng)包括多個傳感器、設(shè)置在地面的數(shù)據(jù)服務(wù)器，以及與所述數(shù)據(jù)服務(wù)器通訊的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集終端，且沿斜井方向每隔預(yù)設(shè)長度設(shè)置監(jiān)測斷面，每個監(jiān)測斷面的管片襯砌上均勻布置多個測點，每個測點位置安裝多個所述傳感器，所述傳感器通過光纜與數(shù)據(jù)服務(wù)器連接，所述傳感器包括振弦式傳感器與光纖光柵式傳感器，各監(jiān)測斷面間隔安裝振弦式傳感器與光纖光柵式傳感器，所述數(shù)據(jù)采集方法包括:
[0050]步驟S401，所述傳感器將監(jiān)測斷面的監(jiān)測斷面數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)服務(wù)器；
[0051]步驟S402，所述數(shù)據(jù)服務(wù)器讀取所述監(jiān)測斷面數(shù)據(jù)；
[0052]步驟S403，所述數(shù)據(jù)服務(wù)器將所述監(jiān)測斷面數(shù)據(jù)發(fā)送到所述遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集終端。
[0053]在其中一個實施例中，深長煤礦斜井的盾構(gòu)施工系統(tǒng)還包括安裝在盾構(gòu)機(jī)上的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)和無線發(fā)射器，以及安裝在每個監(jiān)測斷面的管片襯砌上的無線網(wǎng)橋，所述無線網(wǎng)橋通過導(dǎo)線與所述光纜連接，所述網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)與所述無線發(fā)射器連接，且所述無線發(fā)射器與所述無線網(wǎng)橋無線連接，所述數(shù)據(jù)采集方法還包括:
[0054]網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)對所述盾構(gòu)機(jī)的盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)和所處位置進(jìn)行可視化監(jiān)測，得到可視化數(shù)據(jù)；
[0055]所述無線發(fā)射器獲取所述可視化數(shù)據(jù)以及所述盾構(gòu)機(jī)的施工狀態(tài)參數(shù)，并通過無線方式發(fā)送到所述無線網(wǎng)橋；
[0056]所述無線網(wǎng)橋?qū)⑺隹梢暬瘮?shù)據(jù)和所述盾構(gòu)機(jī)的施工狀態(tài)參數(shù)通過導(dǎo)線導(dǎo)入所述光纜，并傳輸?shù)剿鰯?shù)據(jù)服務(wù)器；
[0057]所述數(shù)據(jù)服務(wù)器讀取所述可視化數(shù)據(jù)和所述盾構(gòu)機(jī)的施工狀態(tài)參數(shù)；
[0058]所述數(shù)據(jù)服務(wù)器將所述可視化數(shù)據(jù)和所述盾構(gòu)機(jī)的施工狀態(tài)參數(shù)發(fā)送到所述遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集終端。
[0059]以上所述實施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種深長煤礦斜井的盾構(gòu)施工系統(tǒng)，其特征在于，包括:多個傳感器、設(shè)置在地面的數(shù)據(jù)服務(wù)器，以及與所述 數(shù)據(jù)服務(wù)器通訊的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集終端，且沿斜井方向每隔預(yù)設(shè)長度設(shè)置監(jiān)測斷面，每個監(jiān)測斷面的管片襯砌上均勻布置多個測點，每個測點位置安裝多個所述傳感器，所述傳感器通過光纜與數(shù)據(jù)服務(wù)器連接，所述傳感器包括振弦式傳感器與光纖光柵式傳感器，各監(jiān)測斷面間隔安裝振弦式傳感器與光纖光柵式傳感器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深長煤礦斜井的盾構(gòu)施工系統(tǒng)，其特征在于，還包括安裝在所述管片的數(shù)據(jù)采集器和光纜接線盒，所述振弦式傳感器通過數(shù)據(jù)采集器并入光纜，光纖光柵式傳感器通過光纜接線盒并入光纜。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的深長煤礦斜井的盾構(gòu)施工系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集器和所述光纜接線盒安放在所述管片的水平位置的預(yù)留空間中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深長煤礦斜井的盾構(gòu)施工系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器包括:水土壓力傳感器、混凝土應(yīng)變傳感器、鋼筋應(yīng)變傳感器或溫度傳感器，所述水土壓力傳感器包括水壓力傳感器和土壓力傳感器，所述水壓力傳感器用墊片綁扎在所述管片的受力筋上；所述土壓力傳感器的感應(yīng)面與所述管片的迎土面相平，并用鋼筋固定所述土壓力傳感器的位置；所述管片的主筋截斷相應(yīng)長度后將所述鋼筋應(yīng)變傳感器和所述主筋的雙面幫條焊接為一體；所述混凝土應(yīng)變傳感器的應(yīng)變感應(yīng)方向和環(huán)向受力主筋方向平行固定，每個測點內(nèi)外側(cè)各布置一個混凝土應(yīng)變傳感器，且固定在與所述管片的環(huán)向主筋處于同一高度處；溫度傳感器采用嵌入式安裝于所述管片的混凝土內(nèi)部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深長煤礦斜井的盾構(gòu)施工系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)服務(wù)器設(shè)有對所述光纖光柵式傳感器的信號進(jìn)行收集處理的光纖光柵信號解調(diào)儀，以及對所述振弦式傳感器的信號進(jìn)行收集處理的振弦式信號協(xié)議轉(zhuǎn)換器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深長煤礦斜井的盾構(gòu)施工系統(tǒng)，其特征在于，還包括安裝在盾構(gòu)機(jī)上的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)和無線發(fā)射器，以及安裝在每個監(jiān)測斷面的管片襯砌上的無線網(wǎng)橋，所述無線網(wǎng)橋通過導(dǎo)線與所述光纜連接，所述網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)與所述無線發(fā)射器連接，且所述無線發(fā)射器與所述無線網(wǎng)橋無線連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的深長煤礦斜井的盾構(gòu)施工系統(tǒng)，其特征在于，所述無線發(fā)射器為防爆式無線發(fā)射器，所述無線網(wǎng)橋為防爆式無線網(wǎng)橋。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的深長煤礦斜井的盾構(gòu)施工系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)服務(wù)器設(shè)有對所述無線網(wǎng)橋的無線信號進(jìn)行收集處理的無線信號采集儀。
9.一種深長煤礦斜井的盾構(gòu)施工系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集方法，其特征在于，所述深長煤礦斜井的盾構(gòu)施工系統(tǒng)包括多個傳感器、設(shè)置在地面的數(shù)據(jù)服務(wù)器，以及與所述數(shù)據(jù)服務(wù)器通訊的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集終端，且沿斜井方向每隔預(yù)設(shè)長度設(shè)置監(jiān)測斷面，每個監(jiān)測斷面的管片襯砌上均勻布置多個測點，每個測點位置安裝多個所述傳感器，所述傳感器通過光纜與數(shù)據(jù)服務(wù)器連接，所述傳感器包括振弦式傳感器與光纖光柵式傳感器，各監(jiān)測斷面間隔安裝振弦式傳感器與光纖光柵式傳感器，所述數(shù)據(jù)采集方法包括: 所述傳感器將監(jiān)測斷面的監(jiān)測斷面數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)服務(wù)器； 所述數(shù)據(jù)服務(wù)器讀取所述監(jiān)測斷面數(shù)據(jù)； 所述數(shù)據(jù)服務(wù)器將所述監(jiān)測斷面數(shù)據(jù)發(fā)送到所述遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集終端。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的深長煤礦斜井的盾構(gòu)施工系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集方法，其特征在于，深長煤礦斜井的盾構(gòu)施工系統(tǒng)還包括安裝在盾構(gòu)機(jī)上的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)和無線發(fā)射器，以及安裝在每個監(jiān)測斷面的管片襯砌上的無線網(wǎng)橋，所述無線網(wǎng)橋通過導(dǎo)線與所述光纜連接，所述網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)與所述無線發(fā)射器連接，且所述無線發(fā)射器與所述無線網(wǎng)橋無線連接，所述數(shù)據(jù)采集方法還包括: 網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)對所述盾構(gòu)機(jī)的盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)和所處位置進(jìn)行可視化監(jiān)測，得到可視化數(shù)據(jù)； 所述無線發(fā)射器獲取所述可視化數(shù)據(jù)以及所述盾構(gòu)機(jī)的施工狀態(tài)參數(shù)，并通過無線方式發(fā)送到所述無線網(wǎng)橋； 所述無線網(wǎng)橋?qū)⑺隹梢暬瘮?shù)據(jù)和所述盾構(gòu)機(jī)的施工狀態(tài)參數(shù)通過導(dǎo)線導(dǎo)入所述光纜，并傳輸?shù)剿鰯?shù)據(jù)服務(wù)器； 所述數(shù)據(jù)服務(wù)器讀取所述可視化數(shù)據(jù)和所述盾構(gòu)機(jī)的施工狀態(tài)參數(shù)； 所述數(shù)據(jù)服務(wù)器將所述 可視化數(shù)據(jù)和所述盾構(gòu)機(jī)的施工狀態(tài)參數(shù)發(fā)送到所述遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集終端。
【文檔編號】E21F17/18GK103899327SQ201310726366
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2013年12月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月25日
【發(fā)明者】車仁浦, 何川, 郝文光, 牛云鵬, 喬文俊, 胡雄玉, 晏啟祥, 齊春 申請人:中國神華能源股份有限公司, 神華新街能源有限責(zé)任公司, 西南交通大學(xué)