本實(shí)用新型屬于溫度測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高海拔寒冷地區(qū)隧道洞內(nèi)縱向溫度測(cè)試系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

我國(guó)的多年凍土面積約為2.15×106km²，占全國(guó)總面積的22.4％，季節(jié)性凍土面積為5.14×106km²，占全國(guó)總面積的53.5％。近年來(lái)，隨著我國(guó)西部大開發(fā)進(jìn)程的不斷深入，在高海拔寒冷地區(qū)修建隧道的數(shù)量越來(lái)越多，并且修建隧道的長(zhǎng)度也不斷增大。

寒區(qū)隧道的修建，會(huì)破壞原有圍巖的熱力平衡，代之以開放的通風(fēng)對(duì)流(包括自然通風(fēng)和車輛運(yùn)營(yíng)通風(fēng)等)、避開太陽(yáng)輻射的新的熱力系統(tǒng)，隧道襯砌會(huì)因圍巖凍脹或圍巖融化沉降而發(fā)生破壞，影響正常交通。

我國(guó)已建成的寒區(qū)隧道多以中短長(zhǎng)度為主，對(duì)寒區(qū)隧道的研究工作仍存在不足：其一，對(duì)寒區(qū)隧道溫度現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試重點(diǎn)放在建設(shè)時(shí)期圍巖凍融圈的分析上，忽略了隧道縱向溫度分布規(guī)律研究，僅個(gè)別學(xué)者對(duì)運(yùn)營(yíng)期隧道內(nèi)縱向溫度分布特征進(jìn)行了研究，但其研究的隧道較短，缺少寒區(qū)長(zhǎng)隧道縱向溫度分布規(guī)律的系統(tǒng)研究。其二，對(duì)于較短的寒區(qū)隧道，通常沿全隧道采用的防凍融措施及強(qiáng)度均相同，即使在建的高寒地區(qū)長(zhǎng)隧道凍害防護(hù)段通常也是采用粗略計(jì)算確定的，國(guó)內(nèi)對(duì)寒區(qū)長(zhǎng)隧道“分段防治”問(wèn)題尚無(wú)系統(tǒng)的研究。其三，沿隧道軸線方向圍巖的溫度分布不均勻，所要求的防凍融措施及強(qiáng)度均有所不同，反之，如果全隧道采用相同的防凍融措施，會(huì)增加建設(shè)成本，造成浪費(fèi)，缺少合理、明確的設(shè)防段落計(jì)算公式及分段設(shè)防設(shè)計(jì)方法。

對(duì)于高寒地區(qū)長(zhǎng)隧道及特長(zhǎng)隧道，從經(jīng)濟(jì)角度考慮，應(yīng)根據(jù)隧道環(huán)境溫度與圍巖溫度在不同季節(jié)表現(xiàn)出的縱向溫度分布特點(diǎn)，采取“分段防治”措施。“分段防治”是高寒地區(qū)長(zhǎng)隧道、特長(zhǎng)隧道設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問(wèn)題，需要實(shí)際工程洞內(nèi)縱向溫度數(shù)據(jù)的支持。所以，對(duì)既有高海拔寒冷地區(qū)長(zhǎng)隧道或特長(zhǎng)隧道進(jìn)行洞內(nèi)縱向溫度的監(jiān)測(cè)，有利于為該類隧道的“分段防治”設(shè)計(jì)提供有力支撐。

高海拔寒冷地區(qū)隧道洞內(nèi)縱向溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)必須滿足高海拔、低溫度、低氣壓等環(huán)境特點(diǎn)，才能保證得到實(shí)時(shí)、有效、可靠的溫度數(shù)據(jù)。

現(xiàn)有的隧道洞內(nèi)溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)洞內(nèi)縱向多段實(shí)時(shí)測(cè)試，無(wú)法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控，給隧道的施工和運(yùn)營(yíng)帶來(lái)了很大的不便，且可靠性能較差，需要后期維護(hù)，產(chǎn)生大量的人工和物料成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)方法的不足，本實(shí)用新型的目的在于提出一種高海拔寒冷地區(qū)隧道洞內(nèi)縱向溫度測(cè)試系統(tǒng)，該采集系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，并通過(guò)無(wú)線遠(yuǎn)程通訊技術(shù)將各功能模塊有機(jī)地結(jié)合起來(lái)形成一套功能強(qiáng)大的適用于高海拔寒冷地區(qū)的溫度采集的測(cè)試系統(tǒng)，該系統(tǒng)的通用性和擴(kuò)展性較強(qiáng)，可靠性好，具有免維護(hù)的特點(diǎn)。

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本實(shí)用新型采用技術(shù)方案是：一種高海拔寒冷地區(qū)隧道洞內(nèi)縱向溫度測(cè)試系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)測(cè)量裝置、服務(wù)器和PC機(jī)，所述數(shù)據(jù)測(cè)量裝置和服務(wù)器進(jìn)行無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通訊，所述PC機(jī)和服務(wù)器進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通訊；所述數(shù)據(jù)測(cè)量裝置包括傳感器、采集器、蓄電池、定時(shí)器、主控箱和無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)器，所述傳感器連接至采集器，所述采集器和定時(shí)器分別連接至主控箱的控制端口，所述主控箱的控制端口還連接有無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)器，所述蓄電池為數(shù)據(jù)測(cè)量裝置中各組成部分提供電能。

進(jìn)一步的是，所述傳感器包括溫度傳感器和風(fēng)速傳感器。

進(jìn)一步的是，所述溫度傳感器采用電阻式高精度傳感器，所述風(fēng)速傳感器采用電壓式傳感器。

進(jìn)一步的是，所述無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)器包括GPRS通訊模塊或3G通訊模塊。通過(guò)GPRS/3G與INTERNET網(wǎng)絡(luò)通訊。

進(jìn)一步的是，所述蓄電池采用12V80AH容量的免維護(hù)蓄電池。每充滿電一次可使用10個(gè)月以上。

進(jìn)一步的是，所述主控箱包括FLASH卡，儲(chǔ)存采集器所采集的數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步的是，所述采集器配置48個(gè)電阻測(cè)點(diǎn)、8個(gè)電壓測(cè)點(diǎn)和8個(gè)電流測(cè)點(diǎn)。采用采集器可在-50℃～80℃范圍內(nèi)正常工作，能適應(yīng)高海拔、低溫度、低氣壓等環(huán)境條件。

進(jìn)一步的是，所述定時(shí)器采用低功耗定時(shí)器。實(shí)現(xiàn)通過(guò)軟件遠(yuǎn)程或本地設(shè)置方式修改數(shù)據(jù)測(cè)量裝置的開機(jī)時(shí)間和每次采集的持續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng)短，定時(shí)器采 用高精度時(shí)間基準(zhǔn)，時(shí)鐘誤差小于±2分/年。定時(shí)器日期時(shí)鐘或數(shù)據(jù)測(cè)量裝置日期時(shí)鐘作為數(shù)據(jù)測(cè)量裝置的采集時(shí)鐘，數(shù)據(jù)測(cè)量裝置啟動(dòng)時(shí)，自動(dòng)修正該時(shí)鐘使其與定時(shí)器時(shí)鐘同步。

進(jìn)一步的是，所述服務(wù)器包括GPRS數(shù)據(jù)收發(fā)模塊或3G數(shù)據(jù)收發(fā)模塊。

采用本技術(shù)方案的有益效果：

本實(shí)用新型所提出的一種高海拔寒冷地區(qū)隧道洞內(nèi)縱向溫度測(cè)試系統(tǒng)，適用于高海拔寒冷地區(qū)隧道洞內(nèi)縱向溫度測(cè)試，該系統(tǒng)具有高精度、耗電量少、穩(wěn)定性好及免維護(hù)等特點(diǎn)；能夠滿足高海拔、低溫低壓的環(huán)境要求；適用于高海拔寒冷地區(qū)隧道洞內(nèi)縱向溫度自動(dòng)化采集和遠(yuǎn)程傳輸，可以滿足長(zhǎng)時(shí)間無(wú)值守的要求。

通過(guò)服務(wù)器可對(duì)數(shù)據(jù)測(cè)量裝置進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，根據(jù)實(shí)際需要對(duì)數(shù)據(jù)采集參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，接受并存儲(chǔ)處理監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，通過(guò)遠(yuǎn)程控制，動(dòng)態(tài)掌握傳感器現(xiàn)場(chǎng)狀況，對(duì)被破壞的測(cè)點(diǎn)，可及時(shí)進(jìn)行更換。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的一種高海拔寒冷地區(qū)隧道洞內(nèi)縱向溫度測(cè)試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型的中數(shù)據(jù)測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步闡述。

在本實(shí)施例中，參見圖1和圖2所示，一種高海拔寒冷地區(qū)隧道洞內(nèi)縱向溫度測(cè)試系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)測(cè)量裝置、服務(wù)器和PC機(jī)，所述數(shù)據(jù)測(cè)量裝置和服務(wù)器進(jìn)行無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通訊，所述PC機(jī)和服務(wù)器進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通訊；所述數(shù)據(jù)測(cè)量裝置包括傳感器、采集器、蓄電池、定時(shí)器、主控箱和無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)器，所述傳感器連接至采集器，所述采集器和定時(shí)器分別連接至主控箱的控制端口，所述主控箱的控制端口還連接有無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)器，所述蓄電池為數(shù)據(jù)測(cè)量裝置中各組成部分提供電能。

所述傳感器包括溫度傳感器和風(fēng)速傳感器。

所述溫度傳感器采用電阻式高精度傳感器，所述風(fēng)速傳感器采用電壓式傳 感器。

所述無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)器包括GPRS通訊模塊或3G通訊模塊。通過(guò)GPRS/3G與INTERNET網(wǎng)絡(luò)通訊。

所述蓄電池采用12V80AH容量的免維護(hù)蓄電池。每充滿電一次可使用10個(gè)月以上。

所述主控箱包括FLASH卡，儲(chǔ)存采集器所采集的數(shù)據(jù)。

所述采集器配置48個(gè)電阻測(cè)點(diǎn)、8個(gè)電壓測(cè)點(diǎn)和8個(gè)電流測(cè)點(diǎn)。采用采集器可在-50℃～80℃范圍內(nèi)正常工作，能適應(yīng)高海拔、低溫度、低氣壓等環(huán)境條件。

所述定時(shí)器采用低功耗定時(shí)器。實(shí)現(xiàn)通過(guò)軟件遠(yuǎn)程或本地設(shè)置方式修改數(shù)據(jù)測(cè)量裝置的開機(jī)時(shí)間和每次采集的持續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng)短，定時(shí)器采用高精度時(shí)間基準(zhǔn)，時(shí)鐘誤差小于±2分/年。定時(shí)器日期時(shí)鐘或數(shù)據(jù)測(cè)量裝置日期時(shí)鐘作為數(shù)據(jù)測(cè)量裝置的采集時(shí)鐘，數(shù)據(jù)測(cè)量裝置啟動(dòng)時(shí)，自動(dòng)修正該時(shí)鐘使其與定時(shí)器時(shí)鐘同步。

所述服務(wù)器包括GPRS數(shù)據(jù)收發(fā)模塊或3G數(shù)據(jù)收發(fā)模塊。

為了更好的理解本實(shí)用新型，下面對(duì)本實(shí)用新型的工作原理作一次完整的描述：

1、將手機(jī)卡裝入無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)器中，調(diào)試好數(shù)據(jù)測(cè)量裝置的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通訊，確保自動(dòng)化采集的各種數(shù)據(jù)能有效上傳至服務(wù)器，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)PC機(jī)能有效下載數(shù)據(jù)，為現(xiàn)場(chǎng)安裝做好準(zhǔn)備工作。

2、測(cè)試時(shí)，沿隧道邊墻縱向按要求布設(shè)數(shù)據(jù)測(cè)量裝置，溫度傳感器沿隧道邊墻墻腳布設(shè)在采集器兩端各100m范圍內(nèi)，溫度傳感器成對(duì)布設(shè)；在數(shù)據(jù)測(cè)量裝置布設(shè)位置處邊墻1.5-2.0m高度范圍內(nèi)安裝風(fēng)速傳感器，用來(lái)測(cè)試隧道自然條件下和車輛運(yùn)營(yíng)條件下的活塞風(fēng)大小。

3、蓄電池與采集器置入同一設(shè)有3-5cm厚保溫層的鐵皮箱中，鐵皮箱布設(shè)在高海拔寒冷地區(qū)隧道洞內(nèi)邊墻位置或是側(cè)溝內(nèi)，采集器無(wú)線傳輸模塊外置天線置于鐵皮箱外，在信號(hào)比較弱的區(qū)域，將天線引至隧道邊墻壁上。

4、現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試完成后，通過(guò)PC機(jī)和服務(wù)器對(duì)整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，根據(jù)實(shí)際需要對(duì)數(shù)據(jù)采集參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，接受并存儲(chǔ)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，通過(guò)遠(yuǎn)程控制， 動(dòng)態(tài)掌握傳感現(xiàn)場(chǎng)狀況，對(duì)被破壞的測(cè)點(diǎn)，可及時(shí)進(jìn)行更換。

5、該系統(tǒng)由布設(shè)在隧道內(nèi)的多臺(tái)獨(dú)立數(shù)據(jù)測(cè)量裝置組成，每臺(tái)數(shù)據(jù)測(cè)量裝置均可獨(dú)立工作，通過(guò)GPRS/3G與INTERNET網(wǎng)絡(luò)通訊，將測(cè)試數(shù)據(jù)上傳至指定服務(wù)器中，然后用戶在服務(wù)器下載相關(guān)數(shù)據(jù)即可得到隧道內(nèi)縱向溫度數(shù)據(jù)和相應(yīng)的風(fēng)速數(shù)據(jù)，可以及時(shí)了解隧道內(nèi)的縱向溫度和相應(yīng)風(fēng)速情況。

以上描述顯示了本實(shí)用新型的基本原理、主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施案例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書中描述的只是說(shuō)明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。