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申请/专利权人：招商局重庆交通科研设计院有限公司

摘要：本发明涉及一种寒区隧道温度场远程自动监测方法与系统，属于隧道监测技术领域。该方法包括以下步骤：1搜集隧址区气象资料与工程地质资料；2数值仿真分析；3提取关键指标参数；4制定监测方案；5搭建部署系统平台；6现场测试与安装；7实施监测、预警并可视化展示。本发明实现了围岩数据的自动化监测，同时，增强了围岩监测数据的准确性和持续性。

主权项：1.寒区隧道温度场远程自动监测方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：1）搜集隧址区气象资料与工程地质资料；2）数值仿真分析；3）提取关键指标参数；4）制定监测方案；5）搭建部署系统平台；6）现场测试与安装；7）实施监测、预警并可视化展示；采用ANSYS或者FLAC3D的数值分析软件进行围岩与衬砌温度场数值仿真分析，获取极限状态下围岩与衬砌结构温度场分布规律，分析以下内容：①隧道围岩温度场径向分布云图；②隧道围岩温度场纵向分布云图；③特征点温度随径向深度变化规律图；④特征点温度随纵向变化规律图；根据数值仿真分析结果提取以下关键参数：①最冷月围岩径向最大冻结深度HZR；②最冷月隧道进洞口环境负温区段T≤-15℃，最大长度LZ,T≤-15℃；③最冷月隧道进洞口环境温度负温区段-15＜T≤-5℃，最大长度LZ,-15＜T≤-5℃,；④最冷月隧道进洞口环境温度负温区段-5＜T≤0℃，最大长度LZ,-5＜T≤0℃,；⑤最冷月隧道进洞口环境温度正温区段-T＞0℃，最大长度LZ,T＞0℃；根据提取的关键指标参数按照以下原则制定监测方案：①监测断面根据洞内环境温度场分布规律进行布设最冷月隧道进洞口环境负温区段T≤-15℃，断面间距取20m；最冷月隧道进洞口环境温度负温区段-15＜T≤-5℃，断面间距取50m；最冷月隧道进洞口环境温度负温区段-5＜T≤0℃，断面间距取100m；最冷月隧道进洞口环境温度正温区段-T＞0℃，断面间距取200m；②横断面测点布置根据径向最大冻结深度进行布设围岩温度场测试深度取2HZR；径向测点间距取50cm；在衬砌结构表面，包括左右边墙、左右拱腰和拱顶5点，设置环境温度测点；在左右电缆沟内布置环境温度测点；系统平台构成如下：①分布式温度监测传感器，埋设与围岩与衬砌结构内部；②数据自动采集传输设备，由热敏电阻温度采集模块、无线通信模块和持续供电模块组合而成，与监测传感器采用有线连接；③网转传设备，实现监测数据从自主网络向3G4G网络转化和传输功能；④数据存储和读取设备，实现监测数据的存储、读取和展示；⑤配套的软件设备；①传感器埋设，埋没时，先将传感器按设计间距捆扎在一根长杆上；再将带有传感器串的杆体穿人外径不小于40mm的PVC塑料管内，为防止水与传感器直接接触而影响传感器的长期稳定工作，PVC管的内端头应密封；密封的方法是用火将PVC管端头烤软，用带手套之手将端头捏合，冷却后从另一端吹气，将密封端置于水中，检验密封效果；最后将传感器随PVC管一起插入预先钻好的钻孔内，并整理引线，用废麻绳封堵孔口；②隧道衬砌表面安装16通道的数据自动采集传输设备，将温度传感器与数据自动采集传输设备有线连接，通过数据自动采集传输设备采集数据，并将数据向隧道洞口传输温度监测数据；③在隧道洞口安装网转传设备，将接收到的数据进行汇总转化，并将数据上传至3G4G网络，向存储设备发送数据；④在用户办公室安装或租用数据存储和读取设备，存储数据方便用户读取数据；PVC管的内端头应密封；密封的方法是用火将PVC管端头烤软，用带手套之手将端头捏合，冷却后从另一端吹气，将密封端置于水中，检验密封效果；最后将传感器随PVC管一起插入预先钻好的钻孔内，并整理引线，用废麻绳封堵孔口；基于所述寒区隧道温度场远程自动监测方法的寒区隧道温度场远程自动监测系统，包括：接线座P2连接至电池，支持的电池电压范围为1.5V~5V；接线座P2经升压开关芯片U2后，输出稳定的5V直流电压，输出电流范围为0～200mA，为无线通信模块及下级电路系统供电；5V直流电压经降压开关芯片U3后，输出稳定的3.3V直流电压，输出电流范围为0～300mA，为单片机系统及温度传感器供电；滤波电容C2、C3和C5，用于过滤毛刺电压和干扰电压；外部温度传感器连接到传感器接线座P3，精密电阻器R11~R18串接于温度传感器回路中；VCC3V3电压经精密电阻器、电阻式温度传感器分压后，接入单片机ADC接口进行模数转换，单片机读取到传感器温度数据后，通过UART接口输出至无线通信模块，并最终上传至远程服务器；瞬变电压抑制二极管D4~D10，用于吸收外部温度传感器接口线路上输入的高瞬变电压，以保护单片机长期稳定运行。

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