專利名稱：隧道水平收斂遠程激光監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)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激光監(jiān)測 系統(tǒng)，應用于隧道施工或運營中隧道水平收斂的自動檢測，也可用于不同環(huán)境的距離測量。
背景技術(shù)：
我國是一個多山的國家，由于坡度限制、環(huán)境保護及城市環(huán)境需要，隧道廣泛應用 于高速公路、鐵路、地鐵建設(shè)中。在隧道施工過程中，對隧道圍巖、支護襯砌結(jié)構(gòu)所處的力 場及其穩(wěn)定狀態(tài)進行監(jiān)控量測，被認為是保障施工安全、優(yōu)化隧道設(shè)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(nèi)容之一；在隧道運營過程 中，持續(xù)的隧道結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測是隧道運營安全的重要保障。隧道位移監(jiān)測的傳統(tǒng)項目是拱頂下沉和周邊收斂。一般采用收斂計進行接觸式測 量，盡管收斂計本身讀數(shù)精度很高，但實測精度受設(shè)備安置等各種因素有較大影響。這種方 法受限于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，采用傳統(tǒng)方法就測不出來。巴賽特收斂系統(tǒng)是一種隧道剖面收斂自動測量系統(tǒng)，它由多個桿件單元(一個長 的和一個短的組合成為一對桿件單元)首尾互相鉸接安裝在待測剖面四周，構(gòu)成一個測量 環(huán)，桿件單元內(nèi)置一種特制的高精度電解質(zhì)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(fā)生變形時，必定使變形區(qū)內(nèi)的幾個固 定點產(chǎn)生(空間)位移，也帶動相關(guān)的長短臂活動，即長短臂產(chǎn)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(jié)果分 別與首次測量數(shù)據(jù)比較可獲隧道輪廓動態(tài)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(tǒng)設(shè)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采用測點埋設(shè)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(nèi)容本實用新型的目的是提供一種用于隧道施工或營運中隧道水平收斂監(jiān)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(jiān)測系統(tǒng)。本新型的目的是這樣實現(xiàn)的一種隧道水平收斂遠程激光監(jiān)測系統(tǒng)，由水平收斂 測試裝置和現(xiàn)場監(jiān)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(diào)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(xiàn)場監(jiān)控計算機實現(xiàn)通信；可 調(diào)安裝底座結(jié)構(gòu)為用作豎向安裝在隧道側(cè)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(diào)節(jié)件經(jīng)螺栓鉸接在底座上，且水平調(diào)節(jié)件的兩側(cè)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(diào)節(jié)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(xiàn)場監(jiān)控計算機實現(xiàn)通信的有線方式具體為多 臺水平收斂測試儀采用總線方式與現(xiàn)場監(jiān)控計算機實現(xiàn)通信，該總線沿隧道動力電纜線鋪 設(shè)到洞外。激光水平收斂測試裝置由水平收斂測試儀和安裝底座組成；現(xiàn)場總線采用4芯屏蔽線或無線模塊連接隧道口監(jiān)測中心(即現(xiàn)場監(jiān)控計算 機)；隧道口監(jiān)測中心接收測試數(shù)據(jù)及控制測試裝置工作狀態(tài)。上述隧道內(nèi)的同一斷面根據(jù)測試需要設(shè)置一套或多套裝置。本系統(tǒng)中激光水平收斂測試裝置可自動采集存儲收斂數(shù)據(jù)，或通過現(xiàn)場數(shù)據(jù)總線 由隧道口監(jiān)測中心計算機控制數(shù)據(jù)采集及工作狀態(tài)設(shè)置。本新型的有益效果是1、本系統(tǒng)屬于非接觸式隧道水平收斂測試方案。2、本系統(tǒng)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(diào)安裝底座安裝在隧道內(nèi)，可以方便地調(diào)整測點位置。4、測試裝置可以自動定時采集或遠程控制采集。本新型的相關(guān)技術(shù)參數(shù)測量范圍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 ；濕度條件彡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(diào)安裝底座上)的立 體圖。圖6是圖5所示可調(diào)安裝底座的立體圖。圖7是圖6所示可調(diào)安裝底座拆去安裝板后的立體圖。圖8是圖7所示可調(diào)安裝底座拆去安裝板后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(xiàn)場監(jiān)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(diào)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(xiàn)場監(jiān)控計算機實現(xiàn)通信。圖5 8示出，可調(diào)安裝底座結(jié)構(gòu)為用作豎向安裝在隧道側(cè)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(diào)節(jié)件4經(jīng)螺栓如鉸接在底座3 上，且水平調(diào)節(jié)件4的兩側(cè)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(diào)節(jié)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(xiàn)場監(jiān)控計算機實現(xiàn)通信的有線方式具體為多臺水平 收斂測試儀采用總線方式與現(xiàn)場監(jiān)控計算機實現(xiàn)通信，該總線沿隧道動力電纜線鋪設(shè)到洞 外。圖1示出，水平收斂測試儀(可外購)主要由激光發(fā)射和接收單元以及單片機處理 系統(tǒng)組成，單片機通過RS485或RS232與遠程上位機即現(xiàn)場監(jiān)控計算機通信。圖2示出，本系統(tǒng)的設(shè)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，固定于隧道內(nèi)測點位置；靶點水平收斂測試儀對側(cè)隧道測試點，用水泥抹平和 安裝平板的區(qū)域。圖3、圖4示出，水平收斂測試儀殼體上有6a為激光發(fā)射接受窗口，6b為裝置手 動電源開關(guān)，6c為裝置手動測試按鈕，6d為裝置總開關(guān)，6e為裝置電源插座，6f為裝置數(shù)據(jù) 及控制總線插座。本發(fā)明通過在隧道內(nèi)需要測試水平收斂斷面安裝激光水平收斂測試裝置，測試裝 置通過發(fā)射激光，同時接收反射激光，通過收發(fā)激光間時間差計算水平收斂測線長度。測 試數(shù)據(jù)在測試裝置存儲或通過現(xiàn)場總線傳輸至洞口監(jiān)測計算機，通過預設(shè)判別模式進行預
Sfc目。激光水平收斂測試裝置由水平收斂測試儀和可調(diào)安裝底座構(gòu)成。洞口監(jiān)測中心計算機通過現(xiàn)場總線(有線或無線)完成激光水平收斂測試裝置測 試控制、數(shù)據(jù)接收和參數(shù)設(shè)置。系統(tǒng)設(shè)備安裝1、按照激光水平收斂測試裝置底座上預留安裝孔的尺寸、位置，利用沖擊鉆在隧 道壁上打孔至適宜深度，然后安裝、調(diào)整，使激光水平收斂測試裝置保持水平，最后固定。2、將激光水平收斂測試裝置對側(cè)隧道壁激光測點附近區(qū)域處理平整，可用水泥抹 平或固定一個平板。3、安裝激光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(shè)到洞外。
權(quán)利要求1.一種隧道水平收斂遠程激光監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是由水平收斂測試裝置和現(xiàn)場監(jiān)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(diào)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(xiàn)場監(jiān)控計算機實現(xiàn)通信；可調(diào)安裝底座結(jié)構(gòu) 為用作豎向安裝在隧道側(cè)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(diào)節(jié)件(4)經(jīng)螺栓(4a)鉸接在底座(3)上，且水平調(diào)節(jié)件(4)的兩側(cè)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(diào)節(jié)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(jù)權(quán)利要求1所述的隧道水平收斂遠程激光監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是所述安裝板(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(jù)權(quán)利要求1或2所述的隧道水平收斂遠程激光監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是所述多臺 水平收斂測試儀通過與現(xiàn)場監(jiān)控計算機實現(xiàn)通信的有線方式具體為多臺水平收斂測試儀 采用總線方式與現(xiàn)場監(jiān)控計算機實現(xiàn)通信，該總線沿隧道動力電纜線鋪設(shè)到洞外。
專利摘要一種隧道水平收斂遠程激光監(jiān)測系統(tǒng)，屬應用于隧道施工或營運中隧道水平收斂的自動監(jiān)測。由水平收斂測試裝置和現(xiàn)場監(jiān)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(diào)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(xiàn)場監(jiān)控計算機實現(xiàn)通信；可調(diào)安裝底座結(jié)構(gòu)為用作豎向安裝在隧道側(cè)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(diào)節(jié)件經(jīng)螺栓鉸接在底座上，且水平調(diào)節(jié)件的兩側(cè)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(diào)節(jié)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(yōu)先權(quán)日2010年12月17日
發(fā)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