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1、10申请公布号CN104141510A43申请公布日20141112CN104141510A21申请号201410323133222申请日20140708E21F17/1820060171申请人山东大学地址250061山东省济南市历下区经十路17923号72发明人李利平袁永才周宗青李术才张乾青石少帅雷霆王升74专利代理机构济南圣达知识产权代理有限公司37221代理人张勇54发明名称一种基于物联网的岩溶隧道突水感知预警系统及方法57摘要本发明公开了一种基于物联网的岩溶隧道突水感知预警系统及方法，包括隧道突水前兆多元信息感知平台层，感知数据网络传输、存储及分析层及灾害分级预警层；隧道突水前兆多元信。
2、息感知平台层利用传感终端采集数据信息并将其分布式的接入感知数据网络传输、存储及分析层，感知数据网络传输、存储及分析层接收隧道突水前兆多元信息感知平台层传送的数据并存储至空间数据仓库，利用云计算服务平台对数据进行分析处理，通过灾害分级预警层将分析结果通过四色预警平台发布预警指示。实现了突水灾害多元前兆信息的快速实时监测，同时完成了监测数据科学存储、快速处理、及时发布，减少了由于隧道发生突水产生的工期延误、施工人员伤亡及机械设备损毁。51INTCL权利要求书1页说明书3页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图1页10申请公布号CN104141510AC。
3、N104141510A1/1页21一种基于物联网的岩溶隧道突水感知预警系统，其特征是，包括隧道突水前兆多元信息感知平台层，感知数据网络传输、存储及分析层及灾害分级预警层；所述隧道突水前兆多元信息感知平台层利用传感终端采集数据并将数据分布式的接入感知数据网络传输、存储及分析层，感知数据网络传输、存储及分析层接收隧道突水前兆多元信息感知平台层传送的数据并存储至空间数据仓库，利用云计算服务平台对数据进行分析处理，通过灾害分级预警层将分析结果发布预警指示。2如权利要求1所述的一种基于物联网的岩溶隧道突水感知预警系统，其特征是，所述传感终端包括位移传感器、温度传感器、应力传感器及水压传感器。3如权利要求。
4、1所述的一种基于物联网的岩溶隧道突水感知预警系统，其特征是，所述数据分布式的接入感知数据网络传输、存储及分析层具体采用WIFI、BLUETOOTH、RFID、ZIGBEE以及以太网。4如权利要求1所述的一种基于物联网的岩溶隧道突水感知预警系统，其特征是，所述隧道突水前兆多元信息感知平台层利用无线广域专网将数据传送至感知数据网络传输、存储及分析层。5如权利要求2所述的一种基于物联网的岩溶隧道突水感知预警系统，其特征是，所述位移传感器为光纤光栅位移传感器，应力传感器为光纤光栅应力传感器，温度传感器为光纤光栅温度传感器，水压传感器为光纤光栅水压传感器。6如权利要求1所述的一种基于物联网的岩溶隧道突水。
5、感知预警系统，其特征是，所述灾害分级预警层包括工程项目管理中心及四色预警发布平台。7如权利要求1所述的一种基于物联网的岩溶隧道突水感知预警系统的方法，其特征是，包括隧道突水前兆多元信息感知平台通过传感终端获取多元信息数据，多元信息数据具体包括位移、温度、应力及水压；以WIFI、BLUETOOTH、RFID、ZIGBEE以及以太网对传感终端进行组网，实现多场信息网络化分布式监测；通过数据传输网络将多元信息数据传输至空间数据仓库并存储，采用云计算服务平台进行数据的分析，将分析结果及时传送至工程项目管理中心，根据分析结果在四色预警发布平台发布预警指示。8如权利要求7所述的一种基于物联网的岩溶隧道突水。
6、感知预警系统的方法，其特征是，所述四色预警发布平台的警示灯由蓝、黄、橙、红四色警示灯组成。权利要求书CN104141510A1/3页3一种基于物联网的岩溶隧道突水感知预警系统及方法技术领域0001本发明涉及一种基于物联网的岩溶隧道突水感知预警系统及方法。背景技术0002物联网是一种物物相连的互联网。基于物联网技术，将隧道施工安全与互联网融合，形成基于互联网的一种隧道物联网技术。0003在岩溶地区修建隧道的过程中，经常发生突水、突泥等灾害。灾害发生将会影响隧道施工工期、增加工程建设费用、损坏机械设备，严重时会对施工人员的生命构成危害。隧道突水发生时会伴随多种前兆信息的改变，例如围岩位移、应力应变。
7、、渗透压、温度场等发生变化。0004目前，物联网技术在隧道中的应用还处于起步阶段，主要针对隧道运营期间内部照明、温度、湿度及车流量等信息的监测。而在隧道修建期间，采用物联网技术对各种突发灾害的预测预警尚未涉及。本文中，针对突水灾害的预测预警技术还不成熟，突水前兆信息的获取方式尚未完善，造成发生突水灾害时无法准确进行预警及时撤离，而隧道内施工环境复杂多样，多种干扰信息源并存，影响施工安全人员的准确辨识部分突水前兆信息的改变，监测人员又无法做到对隧道围岩位移、应力场、温度场、渗透压等进行实时、连续、动态的监测，更不能满足工程项目中对监测数据的共享以及实时处理等问题，基于隧道物联网技术发明一套岩溶隧。
8、道突水感知预警技术。发明内容0005为了解决监测人员无法实施全天候、实时连续的监测隧道围岩位移变化，突水前兆多元信息获取困难，无法在施工环境恶劣的条件下获得准确的突水前兆多元信息场数据，数据进行存储、分析耗时费力，数据分析结果反馈延时，无法实现灾害预警后现场施工人员快速撤离等问题。0006本发明公开了一种基于物联网的岩溶隧道突水感知预警系统及方法。集突水前兆信息采集于一体，兼顾数据安全快速存储与分析，通过云计算服务快速反馈多元前兆信息分析结果，并形成四色预警指示，及时采取突水灾害防治措施。在此过程中，实现随开挖进程实时监控，动态连续感知预警。0007为实现上述目的，本发明的具体方案如下0008。
9、一种基于物联网的岩溶隧道突水感知预警系统，包括隧道突水前兆多元信息感知平台层，感知数据网络传输、存储及分析层及灾害分级预警层；0009所述隧道突水前兆多元信息感知平台层利用传感终端采集数据并将数据分布式的接入感知数据网络传输、存储及分析层，感知数据网络传输、存储及分析层接收隧道突水前兆多元信息感知平台层传送的数据并存储至空间数据仓库，利用云计算服务平台对数据进行分析处理，通过灾害分级预警层将分析结果发布预警指示。0010所述传感终端包括位移传感器、温度传感器、应力传感器及水压传感器。说明书CN104141510A2/3页40011所述数据分布式的接入感知数据网络传输、存储及分析层具体采用WIF。
10、I、BLUETOOTH、RFID、ZIGBEE以及以太网。0012所述隧道突水前兆多元信息感知平台层利用无线广域专网将数据传送至感知数据网络传输、存储及分析层。0013所述位移传感器为光纤光栅位移传感器，应力传感器为光纤光栅应力传感器，温度传感器为光纤光栅温度传感器，水压传感器为光纤光栅水压传感器，由于岩溶隧道突水位置的不确定性，多场信息获取需要再隧道边墙、拱顶及掌子面处大量、分散地布设传感器，进行同步、连续测量。0014所述灾害分级预警层包括工程项目管理中心及四色预警发布平台。0015一种基于物联网的岩溶隧道突水感知预警方法，包括0016隧道突水前兆多元信息感知平台通过传感终端获取多元信息数。
11、据，多元信息数据具体包括位移、温度、应力及水压；以WIFI、BLUETOOTH、RFID、ZIGBEE以及以太网对传感终端进行组网，实现多场信息网络化分布式监测；0017通过数据传输网络将多元信息数据传输至空间数据仓库并存储，采用云计算服务平台进行数据的机器学习、模式识别、统计分析、参数反演及模型拟合分析，将分析结果及时传送至工程项目管理中心，根据分析结果在四色预警发布平台发布预警指示。0018所述四色预警发布平台的警示灯由蓝、黄、橙、红四色警示灯组成。0019多元信息数据经过网络化进行数据传输。0020具体技术流程为隧道突水前兆多元信息感知平台获取多元信息数据，通过数据传输网络将多元信息数据。
12、传输至空间数据仓库并存储，采用云计算服务平台进行数据的机器学习、模式识别、统计分析、参数反演及模型拟合分析，将分析结果及时传送至工程项目管理中心，根据分析结果发布预警指示。0021本发明的有益效果0022本发明可实现对岩溶区隧道突水灾害实施全天候、实时连续的监测与预警，广泛适应于公路隧道、铁路隧道、城市地铁隧道以及煤矿巷道中，实现突水灾害多元前兆信息的监测，实现监测数据科学存储、快速处理、及时发布，减少由于隧道发生突水产生的工期延误及施工人员伤亡，同时减少机械设备损毁，提前预防突水灾害事故的发生。附图说明0023图1本发明的整体结构示意图；0024图中，1水压传感器，2位移传感器，3应力传感器。
13、，4温度传感器，5、WIFI，6、BLUETOOTH，7、RFID，8、ZIGBEE，9以太网，A四色预警发布平台，B工程项目管理中心，C云计算服务平台，D空间数据仓库，E分布式数据接入组网方式，F多元多场信息感知平台。具体实施方式0025下面结合附图对本发明进行详细说明0026如图1所示，基于物联网的岩溶隧道突水感知预警系统，包括四色预警发布平台A；工程项目管理中心B；云计算服务平台C；空间数据仓库D；分布式数据接入组网方式说明书CN104141510A3/3页5E。0027分布式数据接入组网方式E包含WIFI、BLUETOOTH、RFID、ZIGBEE以及以太网；多元多场信息感知平台F，包。
14、含水压传感器1；位移传感器2；应力传感器3；温度传感器4。隧道突水前兆多元信息感知平台即多元多场信息感知平台F由水压传感器1、位移传感器2、应力传感器3、温度传感器4组成，对突水相关的多场前兆信息同步采集，以WIFI、BLUETOOTH、RFID、ZIGBEE以及以太网对传感终端进行组网，实现多场信息网络化分布式监测；监测得到的多场多元信息通过无线广域专网传送至空间数据仓库D，借助云计算服务平台C进行多场信息的分析与处理；分析结果传送至工程项目管理中心B，然后通过四色预警发布平台A进行预警发布。警示灯点亮，会给予隧道现场施工人员警示，提醒突水灾害目前对应的危险等级。0028本发明的工作原理本发。
15、明隧道突水前兆多元信息感知平台由位移传感器2、温度传感器4、应力传感器3、水压传感器1组成，对突水相关的多场前兆信息同步采集，以WIFI、BLUETOOTH、RFID、ZIGBEE以及以太网对传感终端进行组网，实现多场信息网络化分布式监测；监测得到的多场多元信息通过无线广域专网传送至空间数据仓库D，借助云计算服务平台C进行多场信息的分析与处理；分析结果传送至工程项目管理中心B，然后通过四色预警发布平台A进行预警发布。警示灯点亮，会给予隧道现场施工人员警示，提醒突水灾害目前对应的危险等级。蓝、黄、橙、红突水危险等级依次递增，当橙色警示灯点亮时，施工人员必须快速撤离，防止发生突水，造成人身伤亡。0029上述虽然结合附图对发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或者变形仍在本发明的保护范围以内。说明书CN104141510A1/1页6图1说明书附图CN104141510A。