CN204165548U - 一种改进的隧道用沉降监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种改进的隧道用沉降监测系统，包括激光发射器、激光接收和测量装置、数据处理装置、数据发射装置、高精度电机、高精度电机调整镜面及电机驱动和控制系统；激光发射器及激光接收和测量装置通过支撑架设置在隧道内，数据处理装置设置在隧道的下方，数据处理装置与激光发射器连接，数据发射装置与数据处理装置连接；高精度电机设置在隧道的顶部，高精度电机调整镜面设置在高精度电机正下方，高精度电机及高精度电机调整镜面位于激光发射器及激光接收和测量装置之间，电机驱动和控制系统与高精度电机连接。本实用新型通过光学震动补偿模块，准确进行对扰动进行补偿，从而大大提高了隧道沉降的监测的及时性、准确性和控制便捷性。

Description

一种改进的隧道用沉降监测系统

技术领域

本实用新型涉及一种隧道检测系统，尤其涉及一种改进的隧道用沉降监测系统。

背景技术

隧道沉降在经济发达地区可能导致严重的财产和基础下部建筑的损失。因此，随时正确监测地面和底层沉降，并提供标准的数据对于预测和预报地面沉降工作至关重要。而传统的沉降监测系统尽管该系统有容易操作，长时间的检测范围等优点，但是在进行监测的时候容易受到隧道内车辆震动的影响，造成精度与通信的准确率下降。

实用新型内容

本实用新型的目的：提供一种改进的隧道用沉降监测系统，能够实现对于隧道内部的各个测量点的变化情况的自动检测，并且测量结果通过无线传送到远处的监控设备，能够解决因为列车通过等客观因素造成的检测设备以为而导致的测量误差。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种改进的隧道用沉降监测系统，包括激光发射器、激光接收和测量装置、数据处理装置、数据发射装置、高精度电机、高精度电机调整镜面及电机驱动和控制系统；所述的激光发射器及激光接收和测量装置分别通过支撑架设置在隧道内，所述的激光接收和测量装置与所述的激光发射器位于同一高度；所述的数据处理装置设置在隧道的下方，所述的数据处理装置与所述的激光发射器连接，所述的数据发射装置与所述的数据处理装置连接；所述的高精度电机设置在隧道的顶部，所述的高精度电机调整镜面设置在所述的高精度电机的正下方，所述的高精度电机及高精度电机调整镜面分别位于所述的激光发射器及激光接收和测量装置之间，且所述的激光发射器面向所述的高精度电机调整镜面；所述的电机驱动和控制系统位于隧道的上方，且所述的电机驱动和控制系统与所述的高精度电机连接。

上述的改进的隧道用沉降监测系统，其中，还包括五个陀螺仪，分别为第一陀螺仪、第二陀螺仪、第三陀螺仪、第四陀螺仪及第五陀螺仪；所述的第一陀螺仪及第三陀螺仪分别设置在支撑所述的激光发射器的支撑杆的上端及下端，所述的第一陀螺仪位于所述的激光发射器的底部，所述的第三陀螺仪位于隧道的底部；所述的第二陀螺仪设置在所述的隧道的顶部，位于所述的高精度电机的侧端；所述的第四陀螺仪及第五陀螺仪分别设置在支撑所述的激光接收和测量装置的支撑杆的上端及下端，所述的第四陀螺仪位于所述的激光接收和测量装置的底部，所述的第五陀螺仪位于隧道的底部。

上述的改进的隧道用沉降监测系统，其中，所述的激光发射器与所述的激光接收和测量装置之间设有测量基准，所述的激光发射器在所述的激光接收和测量装置的中心设有像位置，所述的激光发射器位移后在所述的激光接收和测量装置上设有位移像位置。

本实用新型通过光学震动补偿准确进行对扰动进行补偿，从而大大提高了隧道沉降的监测的及时性、准确性和控制便捷性。

附图说明

图1是现有技术的隧道用沉降监测系统的主视图。

图2是现有技术的隧道用沉降监测系统因测量装置位移而产生的测量误差示意图。

图3是本实用新型一种改进的隧道用沉降监测系统的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图进一步说明本实用新型的实施例。

请参见附图1至附图3所示，一种改进的隧道用沉降监测系统，包括激光发射器11、激光接收和测量装置12、数据处理装置13、数据发射装置14、高精度电机20、高精度电机调整镜面21及电机驱动和控制系统22；所述的激光发射器11及激光接收和测量装置12分别通过支撑架设置在隧道内，所述的激光接收和测量装置12与所述的激光发射器11位于同一高度；所述的数据处理装置13设置在隧道的下方，所述的数据处理装置13与所述的激光发射器11连接，所述的数据发射装置14与所述的数据处理装置13连接；所述的高精度电机20设置在隧道的顶部，所述的高精度电机调整镜面21设置在所述的高精度电机20的正下方，所述的高精度电机20及高精度电机调整镜面21分别位于所述的激光发射器11及激光接收和测量装置12之间，且所述的激光发射器11面向所述的高精度电机调整镜面21；所述的电机驱动和控制系统22位于隧道的上方，且所述的电机驱动和控制系统22与所述的高精度电机20连接。

还包括五个陀螺仪，分别为第一陀螺仪231、第二陀螺仪232、第三陀螺仪233、第四陀螺仪234及第五陀螺仪235；所述的第一陀螺仪231及第三陀螺仪233分别设置在支撑所述的激光发射器11的支撑杆的上端及下端，所述的第一陀螺仪231位于所述的激光发射器11的底部，所述的第三陀螺仪233位于隧道的底部；所述的第二陀螺仪232设置在所述的隧道的顶部，位于所述的高精度电机20的侧端；所述的第四陀螺仪234及第五陀螺仪235分别设置在支撑所述的激光接收和测量装置12的支撑杆的上端及下端，所述的第四陀螺仪234位于所述的激光接收和测量装置12的底部，所述的第五陀螺仪235位于隧道的底部。

所述的激光发射器11与所述的激光接收和测量装置12之间设有测量基准111，所述的激光发射器11在所述的激光接收和测量装置12的中心设有像位置113，所述的激光发射器11位移后在所述的激光接收和测量装置12上设有位移像位置114。

通过数据发射装置14将数据发射到远处的数据处理中心，在数据处理中心将长时期的测量数据进行保存，并计算地面沉降随时间变化的情况。在本发明中，设备由隧道内电缆进行供电，本发明的使用不限于此。激光发射器11与激光接收和测量装置12配合进行测量。当没有地面沉降的时候，激光发射器11所发射的光束将打在激光接收和测量装置12的中心，而随着时间的推移以及其它的事件造成地面沉降的情况下，激光发射器11所发射的光束在激光接收和测量装置12上的位置将会发生变化，通过比较这个变化量与绝对基准点的差值，就能够得知隧道中的某个位置下沉（或者抬升）的数值。

数据处理装置13包括：CPU、光耦和滤波电路，对激光接收和测量装置12的信号进行采集、分析和储存。再以数字信号传给连接采集芯片组的通讯控制组，通讯控制组由时钟芯片、通讯电路、滤波电路、晶振和CPU构成。数据发射装置14收集到采集芯片组的数据后经CPU处理。分析过后得出数据，通过天线发送采集数据，将与前后测点之间的差值上传给沉降控制网络。

但是，由于隧道中会有列车通过以及其它的一些事件，会造成激光发射器11和激光接收和测量装置12的自身位移和变形，这将引入地面沉降计算过程的误差。如图2所示，在正常的情况下，激光发射器11和激光接收和测量装置12将维持水平的测量基准111，但是，当激光发射器11发生变形或者位移时， 它在激光接收和测量装置12上的像位置113将会产生X,Y,Z方向上的位移到新的位移像位置114。甚至在激光接收和测量装置12上的像会产生旋转方向的变化。

为了解决这个问题，如图3中，本发明中通过高精度电机调整镜面21，对其进行却动的高精度电机20及其附属的电机驱动和控制系统22，来改变激光束的角度，从而得到与前后节点之间的相对位移差值来补偿测量过程中的错误。在本实施例中，采用了5个陀螺仪来监控各个节点的震动情况，但是在具体实施中不限于此。在远程读取测量数据的时候，首先要读取陀螺仪的数据对位置信息进行补偿。当发现有震动时候，根据处理器计算的补偿位移量，通过第一陀螺仪231和第三陀螺仪233的差值可以得到激光发射器11的位置变化数据。而通过第四陀螺仪234和第五陀螺仪235的差值可以得到激光接收和测量装置12的位置变化数据。在通过第二陀螺仪232、第一陀螺仪231以及第五陀螺仪235之间的差值可以得到高精度电机调整镜面21的位置变化信息。

通过前述的差值的计算，可以得到高精度电机调整镜面21所应采取的补偿数据，电磁驱动的支架将根据这些数据移动补偿高精度电机调整镜面21，根据接收器的抖动方向及位移量加以补偿，补偿镜组相应调整位置和角度，使光路保持稳定，从而解决由于列车通过等因素造成测量装置自身位移给沉降测量本身造成的误差影响。

综上所述，本实用新型通过光学震动补偿模块，准确进行对扰动进行补偿，从而大大提高了隧道沉降的监测的及时性、准确性和控制便捷性。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用附属在其他相关产品的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (3)

1.一种改进的隧道用沉降监测系统，其特征在于：包括激光发射器、激光接收和测量装置、数据处理装置、数据发射装置、高精度电机、高精度电机调整镜面及电机驱动和控制系统；所述的激光发射器及激光接收和测量装置分别通过支撑架设置在隧道内，所述的激光接收和测量装置与所述的激光发射器位于同一高度；所述的数据处理装置设置在隧道的下方，所述的数据处理装置与所述的激光发射器连接，所述的数据发射装置与所述的数据处理装置连接；所述的高精度电机设置在隧道的顶部，所述的高精度电机调整镜面设置在所述的高精度电机的正下方，所述的高精度电机及高精度电机调整镜面分别位于所述的激光发射器及激光接收和测量装置之间，且所述的激光发射器面向所述的高精度电机调整镜面；所述的电机驱动和控制系统位于隧道的上方，且所述的电机驱动和控制系统与所述的高精度电机连接。

2.根据权利要求1所述的一种改进的隧道用沉降监测系统，其特征在于：还包括五个陀螺仪，分别为第一陀螺仪、第二陀螺仪、第三陀螺仪、第四陀螺仪及第五陀螺仪；所述的第一陀螺仪及第三陀螺仪分别设置在支撑所述的激光发射器的支撑杆的上端及下端，所述的第一陀螺仪位于所述的激光发射器的底部，所述的第三陀螺仪位于隧道的底部；所述的第二陀螺仪设置在所述的隧道的顶部，位于所述的高精度电机的侧端；所述的第四陀螺仪及第五陀螺仪分别设置在支撑所述的激光接收和测量装置的支撑杆的上端及下端，所述的第四陀螺仪位于所述的激光接收和测量装置的底部，所述的第五陀螺仪位于隧道的底部。

3.根据权利要求1所述的一种改进的隧道用沉降监测系统，其特征在于：所述的激光发射器与所述的激光接收和测量装置之间设有测量基准，所述的激光发射器在所述的激光接收和测量装置的中心设有像位置，所述的激光发射器位移后在所述的激光接收和测量装置上设有位移像位置。