岩石应力监测系统

系统概述：
矿井巷道、公路隧道等是一种穿越岩层的人造通道，其可靠性和安全性尤为重要。由于坍塌事故的破坏性巨大，不仅会造成生产、交通中断，影响国民经济发展，还会带来巨大的经济损失和人员伤亡，将造成非常不好的社会政治影响。
2006年，颁布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要》要求重点研究桥梁、煤矿等生产事故、突发社会安全事件和自然灾害、核安全及生物安全等的监测、预警、预防技术。因此，国家对矿井巷道、公路隧道等大型公共设施的安全状况监测、预警技术的开发非常重视。
针对前述要求，杭州上杭结合多年在防震减灾监测领域的经验，推出了专门针对桥梁状态的SH-TUNNEL2001系列岩石应力在线监测系统。该系统是由公司自主研发的在线监测系统，为矿井巷道、公路隧道状态连续监测提供了良好的解决方案。
方案构成：
本方案中，岩石应力监测系统主要由监控主机、系统软件、数据传输接口、数据采集分站、各类传感器、避雷器和传输网络组成，通过矿井、隧道采空区围岩和堤坝、桥梁支柱结构的应力、应变和位移，并对其各测点的监测结果进行分析与预警，从而大大提高了灾害监测的准确性。监测系统如图1所示。


监控主机与数据采集分站进行通信，负责系统监测数据的分析处理、实时显示、统计存储、屏幕显示、查询打印等任务；系统软件完成各个测点的数据采集、处理、加工、显示、存储、查询和报表打印；通信网络主要完成测量数据的传输和通信功能；各类传感器实现对各监测点现场环境参数进行监测与数据采集、就地显示以及信息传输等。
系统使用2台监控主机以实现双机热备份，数据采集分站上传的所有监控数据同时写入监控主机、备机数据库。通过RS485通信总线，把监控中心站同各个数据采集分站连接在一起，整个系统可以组成分布式树形网络数据采集系统，每个节点所连接的RS485 总线传输距离可以达到1200m。
岩层应力监测主要为了保证巷道和关键硐室的安全，故在巷道上选择监测断面，监测断面上的应力变化和顶板位移等来保证巷道的安全。监测项目包括位移监测（包括巷道内部不同岩层断面的位移变化和竖井壁附近深部位移变化，以及关键运输巷道的收敛变化）、应力监测（巷道壁以及关键硐室的岩体内部应力变化）、形变监测（巷道及关键硐室的形变监测）。监测断面示意图如图2所示。

系统性能：
1）关键指标能自动在线监测和报警；
2）使用防水航空接头，安装维护简单，防水、防尘性好；
3）强大的软件处理功能：实现了对各个监测数据的数据的实时显示、存储、超限报警、短信报警、数据分析与打印输出等功能；
4）单总线实时数据传输，布线简单，维护成本低，系统稳定性高；
5）故障自检、双机热备份以及备用电源保证系统运行的稳定性可靠性； 
6）分布式网络结构，部分仪器故障不影响系统运行，同时系统具有良好的可扩展性。