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(huì)造成生產(chǎn)、交通中斷，影響國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，還會(huì)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡，將造成非常不好的社會(huì)政治影響。
2006年，頒布的《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》要求重點(diǎn)研究橋梁、煤礦等生產(chǎn)事故、突發(fā)社會(huì)安全事件和自然災(zāi)害、核安全及生物安全等的監(jiān)測(cè)、預(yù)警、預(yù)防技術(shù)。因此，國(guó)家對(duì)礦井巷道、公路隧道等大型公共設(shè)施的安全狀況監(jiān)測(cè)、預(yù)警技術(shù)的開發(fā)非常重視。
針對(duì)前述要求，杭州上杭結(jié)合多年在防震減災(zāi)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)，推出了專門針對(duì)橋梁狀態(tài)的SH-TUNNEL2001系列巖石應(yīng)力在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)是由公司自主研發(fā)的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，為礦井巷道、公路隧道狀態(tài)連續(xù)監(jiān)測(cè)提供了良好的解決方案。
方案構(gòu)成：
本方案中，巖石應(yīng)力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由監(jiān)控主機(jī)、系統(tǒng)軟件、數(shù)據(jù)傳輸接口、數(shù)據(jù)采集分站、各類傳感器、避雷器和傳輸網(wǎng)絡(luò)組成，通過(guò)礦井、隧道采空區(qū)圍巖和堤壩、橋梁支柱結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、應(yīng)變和位移，并對(duì)其各測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析與預(yù)警，從而大大提高了災(zāi)害監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)如圖1所示。
圖1 SH-TUNNEL2001巖石應(yīng)力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
監(jiān)控主機(jī)與數(shù)據(jù)采集分站進(jìn)行通信，負(fù)責(zé)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析處理、實(shí)時(shí)顯示、統(tǒng)計(jì)存儲(chǔ)、屏幕顯示、查詢打印等任務(wù)；系統(tǒng)軟件完成各個(gè)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集、處理、加工、顯示、存儲(chǔ)、查詢和報(bào)表打?。煌ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)主要完成測(cè)量數(shù)據(jù)的傳輸和通信功能；各類傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)采集、就地顯示以及信息傳輸?shù)取?br>系統(tǒng)使用2臺(tái)監(jiān)控主機(jī)以實(shí)現(xiàn)雙機(jī)熱備份，數(shù)據(jù)采集分站上傳的所有監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)同時(shí)寫入監(jiān)控主機(jī)、備機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)。通過(guò)RS485通信總線，把監(jiān)控中心站同各個(gè)數(shù)據(jù)采集分站連接在一起，整個(gè)系統(tǒng)可以組成分布式樹形網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)所連接的RS485 總線傳輸距離可以達(dá)到1200m。巖層應(yīng)力監(jiān)測(cè)主要為了保證巷道和關(guān)鍵硐室的安全，故在巷道上選擇監(jiān)測(cè)斷面，監(jiān)測(cè)斷面上的應(yīng)力變化和頂板位移等來(lái)保證巷道的安全。監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括位移監(jiān)測(cè)（包括巷道內(nèi)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(guān)鍵運(yùn)輸巷道的收斂變化）、應(yīng)力監(jiān)測(cè)（巷道壁以及關(guān)鍵硐室的巖體內(nèi)部應(yīng)力變化）、形變監(jiān)測(cè)（巷道及關(guān)鍵硐室的形變監(jiān)測(cè)）。監(jiān)測(cè)斷面示意圖如圖2所示。
圖2 監(jiān)測(cè)斷面布置圖
系統(tǒng)性能：1）關(guān)鍵指標(biāo)能自動(dòng)在線監(jiān)測(cè)和報(bào)警；
2）使用防水航空接頭，安裝維護(hù)簡(jiǎn)單，防水、防塵性好；
3）強(qiáng)大的軟件處理功能：實(shí)現(xiàn)了對(duì)各個(gè)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示、存儲(chǔ)、超限報(bào)警、短信報(bào)警、數(shù)據(jù)分析與打印輸出等功能；
4）單總線實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸，布線簡(jiǎn)單，維護(hù)成本低，系統(tǒng)穩(wěn)定性高；
5）故障自檢、雙機(jī)熱備份以及備用電源保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性可靠性；
6）分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，部分儀器故障不影響系統(tǒng)運(yùn)行，同時(shí)系統(tǒng)具有良好的可擴(kuò)展性。
