高精度风险可视化信息采集与无线推送电路设计+PCB电路图(3)

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因此，通过有效的监测方案，对隧道内部环境信息进行实时采集并做出有效反馈，是一项具有重要意义的工作。其中，隧道风险可视化信息采集是实现信息施工的主要内容，也是隧道监测的核心部分。

1.2 国内外研究现状与水平

1.3 发展趋势

1.4 设计依据

隧道结构健康标准和监测方法是监测系统设计的依据。本文要研究的是大断面公路隧道在施工建设中的变形监测。大断面隧道除了核心土受力尤为复杂外，其开挖跨度大、扁平率低，工程步骤转换复杂，多次爆破将对岩壁造成多次影响。根据公路隧道施工规范的基本要求，针对隧道的结构特点、施工工艺以及地质情况，有不同的检测项目。采用复合式砌衬施工方法（防止围岩形变或塌陷，沿着隧道洞身周围用钢筋混凝土等材料修建永久性支护结构。砌衬施工常见情况是预应力高压灌浆素混凝土砌衬）的大断面隧道，二衬到掌子面（坑道施工中的术语，即开挖隧道工程中不断向前推进的工作面）之间大约有50~100米，这个部分是一衬，这个部分是最容易发生变形的地方，需要进行变形监控。

2 系统架构

根据大断面隧道施工过程中的变形监测项目，本文设计了一套隧道安全的预警方案。以2、3级围岩为例，可根据检测隧道断面的拱顶下沉和周边收敛来将隧道的安全状态分为安全、预警、危险三种状态。根据预警方案，设计一套可视化预警系统，系统由采集层、传输层和应用层完整的3层框架组成。文献综述

隧道风险采集系统

2.1 采集层

采集层的核心是采集卡，及其软件组成，采集卡的系统结构见。

采集卡系统结构图

采集卡拥有丰富的硬件资源，其外接的传感器即支持模拟量数据采集，也支持多种通信方式的数字量输出，比如：RS485通信， RS232通信，SPI通信，IIC通信。因此，可以用户可以根据监控系统的需要，使用不同种类的传感器，这使得系统具有很强的适应性。采集卡支持SD卡存储，可以实现系统断电后，系统参数和历史数据的保存；在传输层和应用层出现故障时，采集板可作为独立的模块工作，在监控现场实现预警功能，并把数据保存到SD卡中，保证数据不丢失。此外采集板带有电池管理模块（BMS），利用新型锂电池电源管理技术和多模式均衡方法确保系统电源稳定，在电池电量不足时，提醒更换电池。