【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及tbm掘进，具体涉及一种超小断面超小转弯半径隧洞监测方法、系统、设备和介质。
技术介绍
1、随着城市地下空间的不断开发，受地上和地下既有建筑物的限制，越来越多的隧道线路选择用超小断面超小转弯半径施工来克服周边环境的制约，在超小断面超小转弯半径施工过程中，由于本身原因的制约，在tbm施工过程中导致通风降温除尘十分困难，加大工程的推进困难程度，容易导致tbm掘进路线与设计轴线发生偏差，因此需要对隧洞内的温度进行检测，以及时采取措施，保证内部人员安全以及施工效率。
2、由于超小转弯半径的隧洞在风速监测和温度监测的大多数时间是存在风速流动死区的，因此仅是简单的对风速和温度进行监测，无法准确得到当前隧洞的温度，现有技术在进行隧洞温度监测时，忽略了监测的时效性，无法针对超小断面超小转弯半径隧道中的围岩传热与热交换进行计算，导致监测效率低，无法准确进行监测，无法及时采取有效措施。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是忽略了监测的时效性，无法针对超小断面超小转弯半径隧道中的围岩传热与热交换进行计算，目的在于提供一种超小断面超小转弯半径隧洞监测方法、系统、设备和介质，根据掘进进程，获取壁面开采面积和隧洞容积，根据当前开采的容积和面积，对隧道壁面进行网格划分，考虑超小断面超小转弯半径的隧洞复杂性，得到壁面的导热系数，基于壁面导热系数，对热交换效率和散热效率进行计算，构建热交换监测模型，从而提高对超小断面超小转弯半径的隧洞的监测有效性，能够及时根据监测结果进行干预。
2、本专利技术通过下述技术方案实现：
3、本专利技术第一方面提供一种超小断面超小转弯半径隧洞监测方法，包括以下具体步骤：
4、获取隧道内壁的壁面开采数据，确定壁面开采面积和隧洞容积；
5、对壁面开采面积进行网格划分，计算每个网格下壁面的导热系数；
6、基于隧洞容积，确定隧洞内的温度和风速；
7、计算隧洞内部和壁面的热交换效率，根据隧洞内的温度和风速，计算散热效率，构建热交换监测模型；
8、对热交换效率进行评价，优化热交换监测模型。
9、本专利技术根据掘进进程，获取壁面开采面积和隧洞容积，根据当前开采的容积和面积，对隧道壁面进行网格划分，考虑超小断面超小转弯半径的隧洞复杂性，得到壁面的导热系数，基于壁面导热系数，对热交换效率和散热效率进行计算，构建热交换监测模型，从而提高对超小断面超小转弯半径的隧洞的监测有效性，能够及时根据监测结果进行干预。
10、进一步的，所述计算每个网格下壁面的导热系数包括：
11、获取温度t1时单位体积内围岩的焓；
12、获取围岩类型，确定围岩密度和相变潜热；
13、根据温度t1时单位体积内围岩的焓，确定高于温度t1的焓值和低于温度t1的焓值；
14、结合t-温度下的焓值和t+温度下的焓值，确定单位体积土中放出或吸收的热量，得到导热系数。
15、进一步的，所述计算隧洞和壁面的热交换效率，具体包括：
16、建立控制方程，获取隧洞内的温度，结合风速构建热流向模型；
17、基于能量守恒定律构建壁面与隧洞的热传导方程，计算单位面积接触壁面上的风流与围岩对流换热量，得到热交换效率。
18、进一步的，所述构建热交换监测模型，具体包括：
19、获取风速和风向，根据风向预测温度传递方向；
20、对传播方向的介质进行检测，获取介质的导热系数；
21、结合当前热流来向预测下一空间的温度，得到热交换监测模型。
22、进一步的，所述对热交换效率进行评价具体包括：
23、构建评价矩阵对热交换效率进行评价，在评价时还包括对评价矩阵标准化：
24、对隧洞内的温度进行监测：
25、当温度小于设定阈值时，产热小于散热，则进行正指标标准化；
26、当温度大于设定阈值时，产热大于散热，则进行逆指标标准化。
27、进一步的，所述优化热交换监测模型，具体包括：
28、获取标准化后的评价指标的差异系数；
29、根据差异系数对评价指标进行赋权；
30、根据评价指标的权重，根据权重优化热交换监测模型。
31、本专利技术第二方面提供一种基于tbm的隧洞温度监测系统，包括信号采集模块、控制模块、数据处理模块、通信模块和供电模块；
32、所述信号采集模块用于将采集壁面开采数据、隧洞内的温度和风速；
33、所述控制模块用于控制信号采集模块采集数据和控制数据处理模块进行数据处理；
34、所述信号采集模块通过通信模块将壁面开采数据传输给数据处理模块；
35、所述数据处理模块根据壁面开采数据计算壁面的导热系数；
36、所述数据处理还用于根据壁面的导热系数、隧洞内的温度和风速，计算隧洞内部和壁面的热交换效率，根据隧洞内的温度和风速，计算散热效率，构建热交换监测模型；
37、对热交换效率进行评价，优化热交换监测模型。
38、进一步的，所述信号采集模块包括安装在掘进器械上的温度传感器、风速风向传感器和距离传感器，以及安装在隧道内部的湿度传感器；
39、所述控制模块根据掘进器械的移动周期性控制温度传感器、风速风向传感器、距离传感器和湿度传感器进行数据的监测并更新数据，将更新的数据通过通信模块传输到数据处理模块中。
40、本专利技术第三方面提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现一种超小断面超小转弯半径隧洞监测方法。
41、本专利技术第四方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现一种超小断面超小转弯半径隧洞监测方法。
42、本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
43、本专利技术为了研究抽蓄工程超小断面长距离超小转弯半径隧洞tbm施工通风散热抑尘技术，需要探索在小直径隧洞有效的消除局部流动死区，降低隧洞环境降温技术，从而研究一种温度监测技术，根据掘进进程，获取壁面开采面积和隧洞容积，根据当前开采的容积和面积，对隧道壁面进行网格划分，考虑超小断面超小转弯半径的隧洞复杂性，得到壁面的导热系数，基于壁面导热系数，对热交换效率和散热效率进行计算，构建热交换监测模型，从而提高对超小断面超小转弯半径的隧洞的监测有效性，能够及时根据监测结果进行干预。
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1.一种基于TBM的超小断面长距离超小转弯半径隧洞监测系统及方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
2.根据权利要求1所述的超小断面超小转弯半径隧洞监测方法，其特征在于，所述计算每个网格下壁面的导热系数包括：
3.根据权利要求1所述的超小断面超小转弯半径隧洞监测方法，其特征在于，所述计算隧洞和壁面的热交换效率，具体包括：
4.根据权利要求1所述的超小断面超小转弯半径隧洞监测方法，其特征在于，所述构建热交换监测模型，具体包括：
5.根据权利要求1所述的超小断面超小转弯半径隧洞监测方法，其特征在于，所述对热交换效率进行评价具体包括：
6.根据权利要求1所述的超小断面超小转弯半径隧洞监测方法，其特征在于，所述优化热交换监测模型，具体包括：
7.一种基于TBM的隧洞温度监测系统，其特征在于，包括信号采集模块、控制模块、数据处理模块、通信模块和供电模块；
8.根据权利要求7所述的基于TBM的隧洞温度监测系统，其特征在于，所述信号采集模块包括安装在掘进器械上的温度传感器、风速风向传感器和距离传感器，以及安装在隧
9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至6任一项所述的超小断面超小转弯半径隧洞监测方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述的超小断面超小转弯半径隧洞监测方法。
...【技术特征摘要】
1.一种基于tbm的超小断面长距离超小转弯半径隧洞监测系统及方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
2.根据权利要求1所述的超小断面超小转弯半径隧洞监测方法，其特征在于，所述计算每个网格下壁面的导热系数包括：
3.根据权利要求1所述的超小断面超小转弯半径隧洞监测方法，其特征在于，所述计算隧洞和壁面的热交换效率，具体包括：
4.根据权利要求1所述的超小断面超小转弯半径隧洞监测方法，其特征在于，所述构建热交换监测模型，具体包括：
5.根据权利要求1所述的超小断面超小转弯半径隧洞监测方法，其特征在于，所述对热交换效率进行评价具体包括：
6.根据权利要求1所述的超小断面超小转弯半径隧洞监测方法，其特征在于，所述优化热交换监测模型，具...
【专利技术属性】
技术研发人员：熊亮，孙林智，梁涛，肖瑞，丁晓勇，
申请(专利权)人：中国水利水电第五工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：
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