(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202123062151.4 (22)申请日 2021.12.07 (73)专利权人 广东华隧建设集团股份有限公司 地址 510000 广东省广州市花都区新 华街 迎宾大道 95号交通局大楼13楼13 08室 专利权人 浙江科技学院 (72)发明人 李奕　易觉　邹宝平　 (74)专利代理 机构 上海科律专利代理事务所 (特殊普通 合伙) 31290 代理人 叶凤 (51)Int.Cl. G01D 21/02(2006.01) (54)实用新型名称 一种安装于冻结 管内的多维一体监测装置 (57)摘要 本实用新型提供了一种安装于冻结管内的 多维一体监测装置， 用于冻结施工效果监测， 布 置于土体内， 包括中央控制处理系统、 升降系统、 摄像系统、 雷达探测器组、 温感器组、 冻胀应力监 测器组、 冷冻循环系统、 装置外壳。 本实用新型在 冷冻管周围增加布设了冻胀应力监测器组和雷 达探测器组， 分别用于监测冻胀应力和冻结管外 的冻结状态， 监测更为全面。 通过升降器组、 吊 绳、 监控区组、 电机组相配合的方式， 便于 竖向移 动各监测系统， 通过多个维度、 多种类型的监测 装置， 监测土体冷冻状态； 更具有实用性， 且操作 简单易行。 权利要求书1页 说明书5页 附图9页 CN 216433086 U 2022.05.03 CN 216433086 U 1.一种安装于冻结管内的多维一体监测装置， 为改进的多维感温监测系统用于更加全 面地冻结施工效果监测， 布置于土体(9)内， 多维感温监测系统包括摄像系统(3)、 温感器组 (5)、 冷冻循环系统(7)、 装置外壳(8)， 其特征在于， 包括中央控制处理系统(1)、 升降系统 (2)、 雷达探测器组(4)、 冻胀应力监测器组(6)； 所述中央控制处理系统(1)包括核心控制器 (101)、 数据传输线(102)、 外接电源接口(103)； 所述升降系统(2)包括升降器组、 吊绳 (205)、 监控区组、 电机组、 固定架(214)； 所述雷达探测器组(4)包括雷达探测器一(401)、 雷 达探测器二(402)； 所述冻胀应力监测器组(6)包括冻胀应力监测器一(601)、 冻 胀应力监测 器二(602)、 冻胀应力 监测器三(603)、 冻胀应力 监测器四(604)、 冻胀应力监测器五(605)、 冻胀应力监测器六(6 06)； 所述中央控制处理系统(1)安装在装置外壳(8)内且靠近上部， 核心控制器(101)为监 测数据收集和控制各子系统的中心， 其上部安装有外接电源接口(103)， 中央控制处理系统 中的核心控制器(101)的上端通过外接电源接口(103)与外部电源进行连接； 核心控制器 (101)下端与数据传输线(102)连接； 数据传输线(102)分别与升降系统(2)、 雷达探测器组 (4)、 冻胀应力监测器组(6)相连接， 用于传输核心控制器(101)对升降系统(2)的控制信号， 以及向核心控制器(101)传输雷达 探测器组(4)、 冻胀应力监测器组(6)的测量数据； 所述升降系统(2)的升降器组通过固定架(214)安装在冷冻循环系统(7)上部， 电机组 与升降器组连接， 并且电机组通过数据传输线(102)与核心控制器(101)连接， 通过核心控 制器(101)控制升降器组的转动； 所述监控区组分布在冷冻循环系统(7)与装置外壳(8)之 间， 为长方体状空间， 用于为雷达探测器组(4)提供竖向移动空间； 所述雷达探测器组(4)通 过吊绳(20 5)与升降器组连接； 所述雷达探测器组(4)包括雷达探测器一(401)、 雷达探测器二402， 用于监测装置外壳 (8)前后两个方向土体(9)的冻结状态； 雷达探测器组(4)用于采集所在监测点区域的不同 方位的冻土施工范围内电磁波反射信号和介电常数， 提供给中央控制处理系统(1)以评估 和确定当前冻结效果； 在深度方向上， 通过核心控制器(101)控制升降系 统(2)中的升降器组， 使其收取或释 放吊绳(20 5)， 实现雷达 探测器组(4)的上 下移动。 2.如权利要求1所述的一种安装于冻结管内的多维一体监测装置， 其特征在于， 所述冻 胀应力监测器组(6)竖向上分布在多维一体监测装置的上、 中、 下三个部位， 且对称分布， 空 间上均布置于多维一体监测装置主视图逆时针旋转 135°的剖面上； 其中冻 胀应力监测器一 (601)、 冻胀应力 监测器二(602)安装在多维一体监测装置上部； 冻胀应力监测器三(603)、 冻胀应力监测器四(604)安装在多维一体监测装置中部； 冻胀应力监测器五(605)、 冻胀应 力监测器六(606)安装在 多维一体监测装置下部； 冻 胀应力监测器组(6)用于采集所在监测 点区域的不同高度和不同方位的冻土的冻涨应力值， 提供给中央控制处理系统(1)以评估 和确定当前的冻结效果。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 216433086 U 2一种安装于冻结管 内的多维一体监测装 置 技术领域 [0001]本申请涉及 地铁盾构冷冻施工监测领域， 更具体涉及一种安装于冻结管内的多维 一体监测装置 。 背景技术 [0002]地铁在复合地层中的联络通道施工中， 经常会采用冻结法进行加固。 冻结法是利 用制冷技术对地铁施工区域周围的地层进 行加固， 使其形成具有一定承载力和隔水效果的 冻结壁。 由于当前地铁建设过程中的复合地层具有上软下硬、 上硬下软、 左软右硬、 左硬右 软等软硬度不均匀的特征， 致使冻 结法加固后的冻 结壁质量无法达到理想的效果， 常常在 施工时极易引发涌水、 涌沙、 地面塌陷和既有隧道损坏等重大工程事故。 因此， 复合地层冻 结施工是地铁 建设过程中的重大危险源， 如何有效对冻结的效果进行动态监测是当前地铁 建设过程中亟 待解决的难题。 [0003]现有地铁复合地层中冻结法施工的监测， 主要是通过测温孔温度、 泄压孔压力、 盐 水去回路温度和积极冻结时间进 行定性判断。 在冷冻管周围通过布设温度传感器和摄像系 统， 来监测冻土周围温度变化状况。 布设传感器需配备轨道和小 车， 通过轨道和小 车来移动 传感器， 实际施工中， 轨道和小车安装工作量大， 且不方便操作移动传感器。 现有的传感器 无法监测冻 胀应力和冻结管外的冻结状态， 冻胀应力和冻结管外的冻结状态也是冷冻施工 的重要施工参数， 因此冷冻施工需要监测冻胀应力和冻结 管外的冻结状态。 实用新型内容 [0004]为了克服上述现有技术的不足， 本实用新型的目的是提供一种安装于冻结管内 的 多维一体监测装置， 该装置通过升降器控制传感器位置状态， 从空间不同位置采集冻 结管 外的冻结状态、 冻 结管周围土体应力等影响冷冻施工的多维因素， 为冻 结施工提供数据服 务； 数据分析 过程不是本申请技 术方案的组成部分， 即非 发明任务。 [0005]本实用新型的技 术方案如下： [0006]一种安装于冻结管内 的多维一体监测装置， 为改进的多维感温监测系统用于更加 全面地冻结施工效果监测， 布置于土体9内， 多维感温监测系统包括摄像系统3、 温感器组5、 冷冻循环系统7、 装置外壳8， 其特征在于， 包括中央控制处理系统1、 升降系统2、 雷达探测器 组4、 冻胀应力监测器组6。 所述中央控制处理系统1包括核心控制器101、 数据传输线102、 外 接电源接口103； 所述升降系统2包括升降器组、 吊绳205、 监控区组、 电机组、 固定架214； 所 述雷达探测器组4包括雷达探测器一401、 雷达探测器二402； 所述冻胀应力监测器组6包括 冻胀应力监测器一601、 冻胀应力监测器二602、 冻胀应力监测器三603、 冻胀应力监测器四 604、 冻胀应力监测器五6 05、 冻胀应力监测器六6 06。 [0007]所述中央控制处理系统1安装在装置外壳8内且靠近上部， 核心控制器101为监测 数据收集和控制各子系统的中心， 其上部安装有外接电源接口103， 中央控制处理系统中的 核心控制器101的上端通过外接电源接口103与外部电源进行连接； 核心控制器101下端与说　明　书 1/5 页 3 CN 216433086 U 3