[发明专利]一种无线控传加速度传感器的隧道超前预报系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及隧道地质超前预报技术领域，具体涉及一种无线控传加速度传感器的隧道超前预报系统及方法。

背景技术

我国是世界上隧道和地下工程最多、发展速度最快、地质及结构形式最复杂的国家。随着经济的发展公路、铁路建设的重点已转移到山岭重丘地区，隧道工程繁多，隧道施工中的施工地质预报关系到工程的安全、质量和进度。特别是在地质条件复杂的隧道工程中，有必要进行施工地质预报工作在地质构造复杂的地区，如断层带、褶皱、节理裂隙发育、地下水丰富等围岩状态下进行隧道掘进施工，存在着极大地安全隐患。为保证在地质条件复杂条件下的隧道施工质量和施工安全，尤其是对些一些重大、超长隧道及输水隧洞等重点控制工程而言，隧道地质超前预报工作就显得尤为重要。隧道地质超前预报可以及时掌握和反馈隧道地质条件信息，调整和优化隧道设计参数、防护措施，为优化隧道施工组织、制定施工安全应急预案提供依据。

隧道地质超前预报通常包括常规地质分析法、物探法、超前钻探、超前导坑和工程类比法等。宏观地质分析法，可预报断层、岩溶等不良地质体的赋存范围，为物探方法选择提供依据，但预报精度和准确性有限；然而，以地震波反射法为代表的物探方法(隧道地质预报方法)由于具有预报距离远(100～200m)、测量精度高、施工干扰小及连续性的无损探测等特点，已成为隧道掘进前方工程地质条件的主要预报方法。但是该相关核心技术均掌握在国外相关企业，对于国内的隧道地质超前预报起到了制约作用。

因此，开展基于地震波反射法的隧道地质超前预报关键技术研发，对于推动隧道信息化施工，确保隧道安全生产具有十分重要的意义。

发明内容

基于上述现有技术，本发明提供了一种无线控传加速度传感器的隧道超前预报系统及方法，该方法利用该系统进行地质预报，简单易操作，且稳定可靠。

实现本发明上述目的所采取的技术方案为：

一种无线控传加速度传感器的隧道超前预报系统，包括MEMS加速度检波器、无线数据采集传输终端、无线触发终端、触发装置、人工震源击锤、无线数据接收控制终端和上位机，人工震源击锤、触发装置和无线触发终端依次连接，MEMS加速度检波器有多对，无线数据采集传输终端与MEMS加速度检波器的个数相同，每个MEMS加速度检波器连接一个无线数据采集传输终端，无线数据接收控制终端与上位机连接，无线触发终端分别与各无线数据采集传输终端无线连接，无线触发终端与无线数据接收控制终端无线连接，各无线数据采集传输终端与无线数据接收控制终端无线连接。

一种基于无线控传加速度传感器的隧道超前预报系统的隧道超前预报方法，包括如下步骤：

1、在隧道内等间距布设多个断面，在各断面的两侧对称布设一对MEMS加速度检波器，在隧道靠近掌子面的两侧等间距对称布设多对震源；

2、将各MEMS加速度检波器上固定一个无线数据采集传输终端，并将各MEMS加速度检波器与固定在其上的无线数据采集传输终端连接，将人工震源击锤、触发装置和无线触发终端依次连接，并将触发装置和无线触发终端固定在人工震源击锤上，将无线数据接收控制终端与上位机连接，并将上位机和无线数据接收控制终端置于隧道内相应位置处；

3、操作上位机通过数据接收控制终端向触发终端和数据采集传输终端无线发布工作指令，触发终端和数据采集传输终端收到工作指令后，将自动从“待机状态”转为“工作状态”；

4、用人工震源击锤激发其中的一个震源产生地震波，激发地震波的同时，无线触发终端在工作指令规定的时间段内，实时采集回路触发装置的当前状态，准确获取震源产生地震波时刻的触发信号，将触发信号无线发往各数据采集传输终端，各数据采集传输终端在工作指令规定的时间段内，实时采集记录对应的MEMS加速度检波器获得的地震波信号，数据采集结束后，无线触发终端自主开启传输模式，将记录的触发数据打包无线传输给数据接收控制终端，各无线数据采集传输自主开启传输模式，将记录的触发数据打包无线传输给数据接收控制终端，数据接收控制终端在线接收各无线触发终端无线传输来的触发信号、各数据采集传输终端无线传输来的地震波数据，自动存储于上位机的数据管理软件的内部数据库中；

5、重复步骤2.3-2.4，进行激发下一个震源产生地震波的测量工作；

6、全部测量工作结束后，测量人员在上位机上通过数据管理软件导出全部数据，将数据导入数据分析软件，进行数据处理、分析，直接读取成果数据。

与现有技术相比，本发明的优点与有益效果在于：

1、本发明实现了触发、数据采集传输的全无线模式。