隧道水平收斂遠程雷射監測系統的製作方法

2023-05-22 00:33:56

專利名稱：隧道水平收斂遠程雷射監測系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種隧道水平收斂測試裝置，特別是隧道水平收斂遠程雷射監測 系統，應用於隧道施工或運營中隧道水平收斂的自動檢測，也可用於不同環境的距離測量。
背景技術：
我國是一個多山的國家，由於坡度限制、環境保護及城市環境需要，隧道廣泛應用 於高速公路、鐵路、地鐵建設中。在隧道施工過程中，對隧道圍巖、支護襯砌結構所處的力 場及其穩定狀態進行監控量測，被認為是保障施工安全、優化隧道設計、指導施工的主要方 法，在隧道施工中具有十分重要的作用，是新奧法施工的重要內容之一；在隧道運營過程 中，持續的隧道結構變形監測是隧道運營安全的重要保障。隧道位移監測的傳統項目是拱頂下沉和周邊收斂。一般採用收斂計進行接觸式測 量，儘管收斂計本身讀數精度很高，但實測精度受設備安置等各種因素有較大影響。這種方 法受限於隧道周邊上各點之間的相對距離，且只能求得一點相對另一點的位移，隧道不對 稱變形和縱向位移，採用傳統方法就測不出來。巴賽特收斂系統是一種隧道剖面收斂自動測量系統，它由多個杆件單元(一個長 的和一個短的組合成為一對杆件單元)首尾互相鉸接安裝在待測剖面四周，構成一個測量 環，杆件單元內置一種特製的高精度電解質傾角傳感器，每對長短臂的一個鉸接點通過固 定件與洞壁相固定，另一個鉸接點是浮動的。當洞壁發生變形時，必定使變形區內的幾個固 定點產生(空間)位移，也帶動相關的長短臂活動，即長短臂產生角度變化。這時分別安裝 在長、短臂上的傾角傳感器就可測出這種微小的角度變化。通過測試過程中的計算結果分 別與首次測量數據比較可獲隧道輪廓動態變化狀況。本測試方法在接觸式測量方法中效果 較好，但系統設置費用較高，難以廣泛應用。非接觸方式測量隧道周邊位移有採用測點埋設反光標靶，通過電子全站儀測出測 點三維坐標，通過不同批次測試三維坐標值可計算得出測點收斂值。

實用新型內容本實用新型的目的是提供一種用於隧道施工或營運中隧道水平收斂監測的一種 簡便、非接觸、無需專用反射板的遠程自動化隧道水平收斂監測系統。本新型的目的是這樣實現的一種隧道水平收斂遠程雷射監測系統，由水平收斂 測試裝置和現場監控計算機組成，其中，水平收斂測試裝置由水平收斂測試儀和可調安裝 底座組成；多臺水平收斂測試儀通過有線方式或無線方式與現場監控計算機實現通信；可 調安裝底座結構為用作豎向安裝在隧道側壁上的底板上焊接有一支撐座，支撐座的水平 面上固定有一底座，水平調節件經螺栓鉸接在底座上，且水平調節件的兩側板上的弧形孔 中穿插有一根緊定螺栓，安裝板固定在水平調節件的頂板上；上述水平收斂測試儀安裝固 定在安裝板上。上述安裝板為槽鋼形，安裝板的兩豎板上開有使螺栓固定水平收斂測試儀的安裝孔。上述多臺水平收斂測試儀通過與現場監控計算機實現通信的有線方式具體為多 臺水平收斂測試儀採用總線方式與現場監控計算機實現通信，該總線沿隧道動力電纜線鋪 設到洞外。雷射水平收斂測試裝置由水平收斂測試儀和安裝底座組成；現場總線採用4芯屏蔽線或無線模塊連接隧道口監測中心(即現場監控計算 機)；隧道口監測中心接收測試數據及控制測試裝置工作狀態。上述隧道內的同一斷面根據測試需要設置一套或多套裝置。本系統中雷射水平收斂測試裝置可自動採集存儲收斂數據，或通過現場數據總線 由隧道口監測中心計算機控制數據採集及工作狀態設置。本新型的有益效果是1、本系統屬於非接觸式隧道水平收斂測試方案。2、本系統無需專用反射板，只需要保證測點位置平整即可。3、測試裝置通過可調安裝底座安裝在隧道內，可以方便地調整測點位置。4、測試裝置可以自動定時採集或遠程控制採集。本新型的相關技術參數測量範圍0. 05米至60米；測量精度士 1. 5毫米；存儲溫度-25°C 70°C ；工作溫度-10°C 45°C ；溼度條件彡85%。

圖1是本新型水平收斂測試儀原理框圖。圖2是本新型水平收斂測試裝置在隧道上布置的立體示意圖。圖3是本新型水平收斂測試儀的立體圖。圖4是本新型水平收斂測試儀另一視角方向的立體圖。圖5是本新型水平收斂測試裝置(即水平收斂測試儀安裝在可調安裝底座上)的立 體圖。圖6是圖5所示可調安裝底座的立體圖。圖7是圖6所示可調安裝底座拆去安裝板後的立體圖。圖8是圖7所示可調安裝底座拆去安裝板後另一視角方向的立體圖。
具體實施方式
本新型由水平收斂測試裝置和現場監控計算機組成，其中，水平收斂測試裝置由 水平收斂測試儀6和可調安裝底座組成；多臺水平收斂測試儀通過有線方式或無線方式與 現場監控計算機實現通信。圖5 8示出，可調安裝底座結構為用作豎向安裝在隧道側壁上的底板1上焊
4接有一支撐座2，支撐座的水平面上固定有一底座3，水平調節件4經螺栓如鉸接在底座3 上，且水平調節件4的兩側板上的弧形孔4b中穿插有一根緊定螺栓如，安裝板5固定在水 平調節件的頂板上；上述水平收斂測試儀6安裝固定在安裝板5上。安裝板5為槽鋼形，安裝板5的兩豎板上開有使螺栓固定水平收斂測試儀的安裝 孔如。多臺水平收斂測試儀通過與現場監控計算機實現通信的有線方式具體為多臺水平 收斂測試儀採用總線方式與現場監控計算機實現通信，該總線沿隧道動力電纜線鋪設到洞 外。圖1示出，水平收斂測試儀(可外購)主要由雷射發射和接收單元以及單片機處理 系統組成，單片機通過RS485或RS232與遠程上位機即現場監控計算機通信。圖2示出，本系統的設備組成如下水平收斂測試裝置由水平收斂測試儀和安裝 底座組成，固定於隧道內測點位置；靶點水平收斂測試儀對側隧道測試點，用水泥抹平和 安裝平板的區域。圖3、圖4示出，水平收斂測試儀殼體上有6a為雷射發射接受窗口，6b為裝置手 動電源開關，6c為裝置手動測試按鈕，6d為裝置總開關，6e為裝置電源插座，6f為裝置數據 及控制總線插座。本發明通過在隧道內需要測試水平收斂斷面安裝雷射水平收斂測試裝置，測試裝 置通過發射雷射，同時接收反射雷射，通過收發雷射間時間差計算水平收斂測線長度。測 試數據在測試裝置存儲或通過現場總線傳輸至洞口監測計算機，通過預設判別模式進行預
Sfc目。雷射水平收斂測試裝置由水平收斂測試儀和可調安裝底座構成。洞口監測中心計算機通過現場總線(有線或無線)完成雷射水平收斂測試裝置測 試控制、數據接收和參數設置。系統設備安裝1、按照雷射水平收斂測試裝置底座上預留安裝孔的尺寸、位置，利用衝擊鑽在隧 道壁上打孔至適宜深度，然後安裝、調整，使雷射水平收斂測試裝置保持水平，最後固定。2、將雷射水平收斂測試裝置對側隧道壁雷射測點附近區域處理平整，可用水泥抹 平或固定一個平板。3、安裝雷射水平收斂測試裝置保護罩。4、測點傳輸線安裝布置沿隧道壁固定，總線沿隧道動力電纜線鋪設到洞外。
權利要求1.一種隧道水平收斂遠程雷射監測系統，其特徵是由水平收斂測試裝置和現場監控 計算機組成，其中，水平收斂測試裝置由水平收斂測試儀(6)和可調安裝底座組成；多臺水 平收斂測試儀通過有線方式或無線方式與現場監控計算機實現通信；可調安裝底座結構 為用作豎向安裝在隧道側壁上的底板(1)上焊接有一支撐座(2)，支撐座的水平面上固定 有一底座(3)，水平調節件(4)經螺栓(4a)鉸接在底座(3)上，且水平調節件(4)的兩側板 上的弧形孔(4b)中穿插有一根緊定螺栓(4c)，安裝板(5)固定在水平調節件的頂板上；上 述水平收斂測試儀(6)安裝固定在安裝板(5)上。
2.根據權利要求1所述的隧道水平收斂遠程雷射監測系統，其特徵是所述安裝板(5) 為槽鋼形，安裝板(5)的兩豎板上開有使螺栓固定水平收斂測試儀(6)的安裝孔(5a)。
3.根據權利要求1或2所述的隧道水平收斂遠程雷射監測系統，其特徵是所述多臺 水平收斂測試儀通過與現場監控計算機實現通信的有線方式具體為多臺水平收斂測試儀 採用總線方式與現場監控計算機實現通信，該總線沿隧道動力電纜線鋪設到洞外。
專利摘要一種隧道水平收斂遠程雷射監測系統，屬應用於隧道施工或營運中隧道水平收斂的自動監測。由水平收斂測試裝置和現場監控計算機組成，其中，水平收斂測試裝置由水平收斂測試儀和可調安裝底座組成；多臺水平收斂測試儀通過有線方式或無線方式與現場監控計算機實現通信；可調安裝底座結構為用作豎向安裝在隧道側壁上的底板上焊接有一支撐座，支撐座的水平面上固定有一底座，水平調節件經螺栓鉸接在底座上，且水平調節件的兩側板上的弧形孔中穿插有一根緊定螺栓，安裝板固定在水平調節件的頂板上；上述水平收斂測試儀安裝固定在安裝板上。它具有操作簡便、非接觸式、無需專用反射板的特點。
文檔編號G08C17/02GK201916001SQ201020666309
公開日2011年8月3日 申請日期2010年12月17日 優先權日2010年12月17日
發明者周朝長, 廖凱, 王宏, 陳禮偉 申請人:中鐵西南科學研究院有限公司