一种隧道排水沟盖板气动荷载监测预警装置的制作方法

1.本实用新型涉及隧道监测技术领域，具体而言，涉及一种隧道排水沟盖板气动荷载监测预警装置。


背景技术：

2.当列车高速驶入隧道空间时，列车前方的空气被压缩产生压缩波，压缩波向前传播，其经过的隧道横截面压力升高，形成正压区。列车尾部产生膨胀波，膨胀波向前传播，其经过的隧道横截面压力降低，形成负压区。
3.当水沟盖板顶部为正压时(如压缩波或列车车头经过时)，盖板受到垂直向下的压力，盖板与水沟沟槽上沿紧密贴合，相对稳定。当水沟盖板顶部为负压时(如膨胀波或列车车尾经过)，盖板受垂直向上的作用力，当该作用力小于盖板自重时，盖板处于稳定状态，当其大于盖板自重时，盖板将产生向上的跳动，从而引起排水沟盖板上下震动甚至被掀开。现今一般通过人工巡回检查路况来确定列车通过后盖板是否被掀开，然而人工巡检路况具有一定的周期性，即每一辆列车经过隧道后直到下一辆列车经过隧道前，不能保证该隧道一定会被巡检；若采用人力定点监视，则会耗费大量的人力资源成本。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题是如何在降低人力资源成本的基础上实现排水沟盖板的状态监测，目的在于提供一种隧道排水沟盖板气动荷载监测预警装置。
5.本实用新型通过下述技术方案实现：
6.一种隧道排水沟盖板气动荷载监测预警装置，包括：
7.第一气压传感器，所述第一气压传感器用以安装在排水沟盖板的上板面；
8.第二气压传感器，所述第二气压传感器用以安装在排水沟盖板的下板面；
9.处理器，所述第一气压传感器和第二气压传感器分别与所述处理器连接并用以计算第一气压传感器和第二气压传感器反馈的气压差；
10.预警模块，所述预警模块与所述处理器连接以根据所述处理器的运算结果生成预警指令；
11.预警器，所述预警器与所述预警模块连接并用以响应于所述预警指令以输出预警信息。
12.在一些可能的实施例中，所述第一气压传感器和/或第二气压传感器为无线传感器且所述处理器配置有通信模块；所述处理器通过所述通信模块与所述无线传感器通信连接。
13.在一些可能的实施例中，所述通信模块包括数据传输子模块，所述数据传输子模块用于安装在隧道内且用于接收第一气压传感器和第二气压传感器的检测参数。
14.在一些可能的实施例中，所述数据传输子模块为蓝牙模块。
15.在一些可能的实施例中，所述数据传输子模块包括蓝牙数据传输子模块和蓝牙数
据汇聚子模块；所述蓝牙数据汇聚子模块与所述蓝牙数据传输子模块连接并与所述预警模块连接。
16.在一些可能的实施例中，所述预警器包括发声设备，所述发声设备用以响应于所述预警指令发出声信息。
17.在一些可能的实施例中，所述预警器包括有发光设备，所述发光设备用以响应于所述预警指令发出光信息。
18.在一些可能的实施例中，多个所述第一气压传感器分别设置在间隔排布的排水沟盖板上。
19.在一些可能的实施例中，多个所述第二气压传感器分别设置在间隔排布的排水沟盖板上且每个第二气压传感器与每个第一气压传感器在竖向上位置对应。
20.在一些可能的实施例中，所述预警器与所述预警模块无线连接。
21.本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
22.本实用新型实施例提供的一种隧道排水沟盖板气动荷载监测预警装置，通过第一气压传感器和第二气压传感器分别对排水沟盖板上下两侧的气压进行检测，然后通过处理器进行排水沟盖板上下两侧气压的对比，预警模块可以通过对比结果来判断该排水沟盖板是否有被掀开的风险，进而通过预警器实现风险预警，整个过程不需要人工参与，且能够实现实时监测，监测效果可靠且可以节省大量的人力资源成本。
附图说明
23.为了更清楚地说明本实用新型示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
24.图1为本实用新型实施例提供的隧道排水沟盖板气动荷载监测预警装置安装后的结构示意图；
25.图2为本实用新型实施例提供的排水沟盖板结构示意图。
26.附图中标记及对应的零部件名称：
27.1-排水沟盖板，2-第一气压传感器，3-预警器，4-数据传输子模块，5-第二气压传感器。
具体实施方式
28.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。
29.在以下描述中，为了提供对本实用新型的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本实用新型。在其他实施例中，为了避免混淆本实用新型，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。
30.在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本实用新型至少一个实施
例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
31.在本实用新型的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。
32.如图1-图2所示，在本实用新型提供的一种隧道排水沟盖板气动荷载监测预警装置的一个实施例中，其包括第一气压传感器2、第二气压传感器5、处理器、预警模块和预警器3；第一气压传感器2用以安装在排水沟盖板1的上板面；第二气压传感器5用以安装在排水沟盖板1的下板面；第一气压传感器2和第二气压传感器5分别与处理器连接并用以计算第一气压传感器2和第二气压传感器5反馈的气压差；预警模块与处理器连接以根据处理器的运算结果生成预警指令；预警器3与预警模块连接并用以响应于预警指令以输出预警信息。
33.本技术实施例工作时，首先通过第一气压传感器2和第二气压传感器5分别对排水沟盖板1上下两侧的气压进行实时监测，第一气压传感器2和第二气压传感器5分别将监测结果传递给处理器，处理器可以对第一气压传感器2和第二气压传感器5的监测结果进行逻辑运算以得到第一气压传感器2和第二气压传感器5的监测结果差，即排水沟盖板1下侧气压比排水沟盖板1上侧气压大多少；处理器中可以预设一标准的压差值并采用处理器中自带的比较模块将监测结果差与标准的压差值做比较，当运算得到的监测结果差大于标准的压差值时，预警模块便生成预警指令，预警器3响应于预警指令发出预警信息以提示工作人员做相关的维护准备工作。
34.本技术实施例提供的隧道排水沟盖板1气动荷载监测预警装置，可以实现实时预警，相比于人工巡检的方式，预警效果可靠及时，且能够节省大量的人力资源成本。
35.本技术实施例中，传感器与处理器之间可以为无线连接以减少隧道内的线路布设，例如在一些可能的实施例中，第一气压传感器2和/或第二气压传感器5为无线传感器且处理器配置有通信模块；处理器通过通信模块与无线传感器通信连接。传感器和处理器之间采用无线通讯时可以使得处理器的安装方式、位置等更加灵活，能够简化设备的安装工作，同时，处理器可以选择更加安全可靠的安装位置进行安装，从而保证整个设备具有较低的故障率。
36.本技术实施例中，隧道内的测点可以设置为多个，即第一气压传感器2和/或第二气压传感器5的数量为多个，为了保证数据处理的时效性，在一些可能的实施例中，通信模块包括数据传输子模块4，数据传输子模块4用于安装在隧道内且用于接收第一气压传感器2和第二气压传感器5的检测参数。数据传输子模块4的设置可以减少数据在通信模块中的汇聚量，减轻通信模块的负载，能够保证一定的数据处理时效，同时避免数据失真的可能。
37.为了便于实施，在一些可能的实施例中，数据传输子模块4为蓝牙模块。
38.本技术实施例中，数据传输子模块4可以设置在隧道的内壁上并通过蓝牙模块与
第一气压传感器2和第二气压传感器5进行无线通讯。
39.为了保证数据传输的时效性同时降低数据的失真风险，在一些可能的实施例中，数据传输子模块4包括蓝牙数据传输子模块4和蓝牙数据汇聚子模块；蓝牙数据汇聚子模块与蓝牙数据传输子模块4连接并与预警模块连接。
40.本技术实施例中，预警器3用于为工作人员提供预警信息，工作人员通过预警器3发出的预警信息可以判断排水沟盖板1是否被掀开或者被掀开的风险有多大。例如，处理器可以根据自带的比较模块设置多个比较基准值，而多个比较基准值分别对应于排水沟盖板1已被掀开、排水沟盖板1具有较大的被掀开风险、排水沟盖板1具有较小的被掀开风险，处理器将运算得到的压差值作为多个比较模块的基准值，当运算得到的压差值大于多个比较基准中较大的比较基准时，对应的比较模块与预警模块相互通讯并生成预警指令。诚然，预警模块中与多个比较模块对应的预紧指令不尽相同，例如预警模块响应于不同的比较模块时可以发出不同声音对应的预警指令，在一些可能的实施例中，预警器3包括发声设备，发声设备用以响应于预警指令发出声信息。
41.在一些可能的实施例中，预警器3也可以包括发光设备，发光设备用以响应于预警指令发出光信息。发光设备的设置，可以通过光信号进一步强化警示效果。
42.本技术实施例中，预警器3与处理器之间可以设置为无线通信连接，从而可以使预警器3的安装位置、方式等更加灵活。
43.在一些可能的实施例中，多个第一气压传感器2分别设置在间隔排布的排水沟盖板1上。
44.本技术实施例中，隧道中各个段落处的自然气压可能存在差异，即列车在通过隧道不同分段时，处理器得到的压差可能不尽相同，因此，第一气压传感器2设置为多个后，可以对隧道实现分段监测，从而保证预警的准确性。
45.在一些可能的实施例中，多个第二气压传感器5分别设置在间隔排布的排水沟盖板1上且每个第二气压传感器5与每个第一气压传感器2在竖向上位置对应。
46.本技术实施例中，排水沟的整体结构并不均匀，列车通过隧道时，在排水沟的各个分段上，排水沟盖板1下侧的气压也不尽相同，设置多个第二气压传感器5且将其位置与第一气压传感器2进行对应可以更加精确的对排水沟各个分段上的盖板上下两侧气压进行监测，继而可以进一步保证预警的准确性。
47.以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。