公路隧道拱顶沉降安全监测系统设计与实现

摘要

公路隧道在保证道路畅通和方便人们出行方面起着非常重要的作用，隧道的安全施工与健康运营直接关系着人们的出行安全和社会的经济效益。由于隧道在修建与运营过程中常常会面临围堰变形、周边收敛、应力过大、拱顶沉降及土体塌方等很多不确定的危险情况，传统的人工检测已经不能满足工程监测需要，建立完善的公路隧道自动化安全监测系统已成为研究热点。通过自动化管理软件实时采集与分析传感器数据从而判断隧道的健康状况已成大势所趋。　　本文研究和设计了基于相似三角形法的公路隧道拱顶沉降自动化在线监测系统。监测系统由传感器网络、数据传输网络和远程监控软件组成，该系统不仅能够实时采集数据、分析隧道的拱顶沉降量，而且能够通过软件实现自动报警功能。当隧道拱顶沉降量超出设定的预警值时，监测系统会通过声光报警器自动报警。隧道自动化监测系统的设计与实现，克服了传统人工检测精度低、危险性高、测量条件受限、实时性较差以及预警较慢等缺点。论文首先对隧道的结构和拱顶沉降监测的必要性进行了充分论述；然后研究了基于相似三角形法的系统集成方案，对激光传感器的监测可行性和点位布设进行了科学的分析，对LabVIEW上位机软件的编程过程、Access数据库的调用以及报警功能的实现进行了研究与设计；最后通过实际的隧道监测实验来检验和测试系统的整体可行性和实用性，分析系统有待完善的地方并提出改进方向。　　实验结果表明，本文设计的隧道拱顶沉降监测系统简单实用、结果准确。系统能够对隧道的健康状况进行自动化实时监测，监测结果可以为隧道的安全施工和健康运营提供必要参考。论文的研究成果可应用于拱形结构物在线监测中，能够为铁路隧道、轨道交通隧道、拱形高层建筑等结构物的安全监测提供参考方案，也为解决复杂的工程测量问题提供了新的思路，有很大的应用价值。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容与主要工作

1.4 本文结构安排

1.5 本章小结

2 隧道监测系统组成与需求分析

2.1 隧道监测系统组成

2.2 系统需求分析

2.3 本章小结

3 隧道安全监测方案设计

3.1 数据采集模块设计

3.2 数据传输模块设计

3.3 基于相似三角形法的沉降量监测方案设计

3.4 本章小结

4 软件系统编程与实现

4.1 软件编程关键技术

4.2 软件系统功能模块设计与实现

4.3 本章小结

5 系统应用验证

5.1 验证依托项目介绍

5.2 验证过程

5.3 验证结果

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献