一种隧道高温网络化检测的设备、系统及方法

本发明属于隧道掘进超前地质预报，具体涉及一种隧道高温网络化检测的设备、系统及方法。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、近年来，随着大埋深、高地应力、高海拔地区隧道建设的需求，隧道高热灾害也成为常见的不良地质之一，高热灾害不仅会对施工人员造成影响和危害，同时也会对围岩及隧道本身结构产生影响对隧道施工带来严重影响。随着隧道热害问题越来越被学者们所重视，对隧道内温度检测也成为重要的研究方向。

3、传统的隧道高温检测设备多利用单个温度传感器对隧道局部进行测量，难以对整个隧道温度变化进行准确把握，或者利用光纤测量扩大检测范围但精度有限。同时，隧道内部特别是掌子面附近空间狭小，检测设备布设空间有限。不仅如此，由于隧道内部高热环境，对施工与测量人员都会造成一定的影响和危害，温度检测无人化也亟需研究。

4、目前，想实现隧道高热温度检测还存在一些困难：隧道内需要温度检测的范围大，单点检测难以反映整体温度特征；隧道内部空间狭小，设备布设空间不足；高热环境具有一定的危险性，操作人员安全性难以保障。

5、综上，要想能够实现隧道高热温度检测需要解决：大范围温度检测问题、设备小型化问题和设备无人化问题。

技术实现思路

1、本发明为了解决上述问题，提出了一种隧道高温网络化检测的设备、系统及方法，本发明能够实现隧道高温网络化、无人化检测与数据传输，同时缩小了设备体积。

2、根据一些实施例，本发明采用如下技术方案：

3、一种隧道高温网络化检测的设备，包括主机外壳、扫描支架、温度链接口和保护罩，其中：

4、所述主机外壳上部设置有保护罩，所述主机外壳底部设置有移动机构，所述主机外壳内部设置有控制电路，所述主机外壳壳壁上设置有测距模块；

5、所述主机外壳上设置有扫描支架，所述扫描支架的外表面上间隔设置有多个红外温度传感器；

6、所述主机外壳上还设置有若干温度链接口，以连接单条温度采集链或网络化温度采集链；

7、所述控制电路，用于接收所述红外温度传感器或/和温度采集链采集的温度信息，控制移动机构的移动，实现按照设定距离前进，完成隧道目标范围内的温度扫描。

8、作为可选择的实施方式，所述主机外壳上还有无线端口，所述主机外壳内设置有无线通信模块，以和上位机连接；

9、所述主机外壳上还有控制开关，以控制各个用电模块的开关。

10、作为可选择的实施方式，所述主机外壳内容纳有供电模块。

11、作为可选择的实施方式，所述主机外壳上设置有显示面板，所述显示面板和控制电路连接，用于显示探测结果。

12、作为可选择的实施方式，所述扫描支架为弧形，红外温度传感器沿扫描支架圆周均匀分布。

13、一种隧道高温网络化检测的系统，包括上述设备、单条温度采集链或/和网络化温度采集链，所述单条温度采集链或/和网络化温度采集链和设备无线连接；

14、所述温度采集链包括用于连接设备的温度链从机，温度链从机通过信号线依次连接多个或多组间隔分布的温度传感器。

15、作为可选择的实施方式，所述网络化温度采集链包括温度链从机和通讯接口，以及通讯接口后连接的多组温度传感器，每一组温度传感器的前端连接有一数据采集模块，数据采集模块通过防水接口连接在连接通讯接口的信号线上。

16、作为进一步的实施方式，所述防水接口为三头接口，一端连接一组温度传感器，一端通过信号线连接前一防水接口或通讯接口，另一端连接下一防水接口。

17、作为进一步的实施方式，所述信号线和防水接口之间可拆卸连接，通过设置防水接口和温度传感器的个数，改变网络化温度采集链的网格化结构。

18、作为进一步的实施方式，温度传感器设置于洞壁或/和掌子面或/和边墙的钻孔内。

19、基于上述设备或系统的工作方法，包括以下步骤：

20、洞壁温度扫描：设置扫描步长与扫描时间，利用测距模块记录设备据掌子面与两侧洞壁的位置距离，各个红外温度传感器识别洞壁温度，完成洞壁的温度扫描，温度数据以模拟信号形式传输至控制电路，当达到扫描时间后，控制电路控制移动机构设定方向按照设定步长前进，并继续扫描，直至所设定的所有洞壁范围扫描完成；

21、温度链采集温度数据：将温度链置入钻孔中，通过温度链上的温度传感器得到钻孔内的温度，根据测量点的数量与位置，调整温度链的结构，以满足测量需求；

22、所述洞壁温度扫描和温度链采集温度数据分别独立进行或同时进行。

23、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

24、本发明的温度链的结构可以通过设置防水接口和温度传感器的个数，改变网络化温度采集链的网格化结构，适配于不同数量、分布的钻孔，满足测量要求，能够实现隧道高温网络化、无人化检测与数据传输，同时将功能整合到一台设备中，缩小了设备体积。

25、本发明利用控制电路依照上位机设定的扫描步长与扫描时间，结合测距模块，自动在隧道内进行移动和测量，能够实现全过程全自动扫描，温度扫描时数据可实时传输至上位机，在上位机端形成温度场建模，保证了测量结果的准确性和实时性。

26、为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

技术特征：

1.一种隧道高温网络化检测的设备，其特征是，包括主机外壳、扫描支架、温度链接口和保护罩，其中：

2.如权利要求1所述的一种隧道高温网络化检测的设备，其特征是，所述主机外壳上还有无线端口，所述主机外壳内设置有无线通信模块，以和上位机连接；

3.如权利要求1所述的一种隧道高温网络化检测的设备，其特征是，所述主机外壳内容纳有供电模块。

4.如权利要求1所述的一种隧道高温网络化检测的设备，其特征是，所述主机外壳上设置有显示面板，所述显示面板和控制电路连接，用于显示探测结果。

5.如权利要求1所述的一种隧道高温网络化检测的设备，其特征是，所述扫描支架为弧形，红外温度传感器沿扫描支架圆周均匀分布。

6.一种隧道高温网络化检测的系统，其特征是，包括权利要求1-5中任一项所述的设备、单条温度采集链或/和网络化温度采集链，所述单条温度采集链或/和网络化温度采集链和设备无线连接；

7.如权利要求6所述的一种隧道高温网络化检测的系统，其特征是，所述网络化温度采集链包括温度链从机和通讯接口，以及通讯接口后连接的多组温度传感器，每一组温度传感器的前端连接有一数据采集模块，数据采集模块通过防水接口连接在连接通讯接口的信号线上。

8.如权利要求7所述的一种隧道高温网络化检测的系统，其特征是，所述防水接口为三头接口，一端连接一组温度传感器，一端通过信号线连接前一防水接口或通讯接口，另一端连接下一防水接口；

9.如权利要求6所述的一种隧道高温网络化检测的系统，其特征是，温度传感器设置于洞壁或/和掌子面或/和边墙的钻孔内。

10.基于如权利要求1-5中任一项所述的设备或权利要求6-9任一项所述的系统的工作方法，其特征是，包括以下步骤：

技术总结本发明提供了一种隧道高温网络化检测的设备、系统及方法，设备包括主机外壳，主机外壳内部设置有控制电路，所述主机外壳壳壁上设置有测距模块；主机外壳上设置有扫描支架，所述扫描支架的外表面上间隔设置有多个红外温度传感器；主机外壳上还设置有若干温度链接口，以连接单条温度采集链或网络化温度采集链；控制电路，用于接收所述红外温度传感器或/和温度采集链采集的温度信息，控制移动机构的移动，实现按照设定距离前进，完成隧道目标范围内的温度扫描。本发明能够实现隧道高温网络化、无人化检测与数据传输，同时缩小了设备体积。技术研发人员：曹弘毅,孟庆阳,王一格,庞岩,王成坤受保护的技术使用者：山东大学技术研发日：技术公布日：2024/10/17