一种隧道变形监测装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种隧道变形监测装置，包括：扫描仪，通过激光方式对当前隧道进行漫反射式扫描，以获取当前隧道的变形信息；固定座，用于将所述扫描仪安装在隧道内；安平控制台，设置在所述扫描仪和所述固定座之间，自动调整所述扫描仪处于水平状态；姿态监测模块，用于检测所述固定座相对隧道发生的位置变化信息；控制单元，控制并接收所述扫描仪、所述安平控制台、所述姿态监测模块的工作过程和产生的信息数据。本发明专利技术利用姿态监测装置可以对隧道变形监测装置的安装点的横滚变形进行监测，在分析扫描仪的监测数据时，即可进行结合分析，从而得到更精确的隧道变形数据。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及地下采矿领域，特别是涉及一种能够全面监测隧道变形的激光式监测装置。
技术介绍
现在，在隧道开挖施工过程中，随着围岩应力的重新分布，围岩在开挖卸荷后会向隧道内部产生变形，常规监控量测包括拱顶下沉和围岩收敛，以往的监测技术主要分为收敛尺法、多点位移计式伸长仪、雷达扫描、巴赛特收敛系统和勉棱镜全站仪法等。上述几类方法是目前隧道收敛变形监测中应用的主要技术方法及手段，虽然能够实现一定的监测目的，但均存在监测效率低下、自动化程度不高或安装不便等缺点，特别是不能够处理监测设备本身的位置变形所导致的监测结果偏差的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是要提供一种能够在精确检测隧道变形的同时，还能够考虑监测装置本身位移所带来的偏差，进而得到更准确的隧道变形信息的监测装置。特别地，本专利技术提供一种隧道变形监测装置，包括：扫描仪，通过激光方式对当前隧道进行漫反射式扫描，以获取当前隧道的变形信息；固定座，用于将所述扫描仪安装在隧道内；安平控制台，设置在所述扫描仪和所述固定座之间，自动调整所述扫描仪处于水平状态；姿态监测模块，用于检测所述固定座相对隧道发生的位置变化信息；控制单元，控制并接收所述扫描仪、所述安平控制台、所述姿态监测模块的工作过程和产生的信息数据。进一步地，所述控制单元设置有连接扩展设备的连接接口和向外界发出报警信息的声光预警装置，所述扩展设备包括检测隧道内应力、应变、透水状况的传感器。进一步地，所述扫描仪包括免棱镜漫反射式激光测距仪，和测量所述激光测距仪是否偏移的倾斜传感器，以及通过减速箱驱动所述激光测距仪在180度的一维平面内转动的伺服马达，所述控制单元收集所述倾斜传感器和所述激光测距仪的测量数据，并在两者之间依据时间点建立对应关系，从而确定隧道随时间流逝而产生的变形量。进一步地，所述倾斜传感器内置MEMS的双轴倾斜传感芯片和电子罗盘芯片，在监测全断面隧道变形的同时可检测自动安装位是否变形。进一步地，所述控制单元确定隧道随时间流逝而产生变形量的方法如下：步骤10，在同一时间内，收集所述激光测距仪每道激光测量出的与当前隧道不同位置处的距离值；和所述倾斜传感器获取的每一距离值时，该道激光与垂直方向上的角度值；步骤20，将相应的角度值和距离值进行配对，并形成阶段数据；步骤30，按预定时间间隔重复上述步骤，对每次收集的阶段数据进行对比，即可得到随时间流逝隧道的变形量。进一步地，所述扫描仪还包括激光清洗器，所述激光清洗器包括清洁马达和清洁头，当所述激光测距仪在控制单元的控制下转动至清洁位置时，所述激光测距仪的激光头与所述清洁头接触，同时所述清洁马达驱动所述清洁头旋转以对所述激光头进行清洁。进一步地，所述姿态监测模块包括移动检测单元、方向单元和一维收敛检测单元；所述移动检测单元采用MEMS传感器，以检测所述固定座是否发生俯仰或横滚动作；所述方向单元采用PSD传感器，通过与水平位置时激光点的相对距离值确定当前所述激光测距仪是否发生方位变化；所述一维收敛检测单元通过当前位置与检测点之间的相对位移，来检测所述固定座是否发生绝对变形现象。进一步地，所述一维收敛单元为线位移传感器，所述线位移传感器固定在所述固定座上，在与所述线位移传感器相邻的隧道侧壁处开有深入隧道侧壁深处的水平孔，所述线位移传感器的位移拉线的伸出端固定在所述水平孔内。进一步地，所述安平控制台包括支撑连接所述扫描仪的上活动板，和与所述固定座连接的下固定板，以轴连接的方式垂直连接在所述上活动板和所述下活动板之间的支撑轴，以及安装在所述下固定板上，以所述支撑轴为基点调整所述上活动板四周边沿与中心水平的横向电机和纵向电机。进一步地，还包括局域无线链路和广域无线模块，所述控制单元连接有向
外界发送信息的无线模块，所述局域无线链路分布在隧道的不同位置处，以将各监测点的数据传送至所述广域无线模块，所述广域无线模块用于将接收的信号传送至地面，或将接收的地面信号传送给所述局域无线链路。本专利技术中的扫描仪为漫反射式激光扫描，无需在目标点设置反射棱镜，因此，在扫描过程中的扫描点可以无限细密，从而能够对隧道的细微变形进行监测。通过安平控制台可以随时调整扫描仪的俯仰角度，使其不受环境变形的影响，始终保持在预定的扫描位置。利用姿态监测装置可以对隧道变形监测装置的安装点的横滚变形进行监测，在分析扫描仪的监测数据时，即可进行结合分析，从而得到更精确的隧道变形数据。通过姿态监测装置完全可以避免现有技术中，由于监测设备本身位移所导致的监测结果误差。附图说明图1是根据本专利技术一个实施例的隧道变形监测装置结构示意图；图2是根据本专利技术一个实施例的一维收敛单元的结构示意图。具体实施方式如图1所示，本专利技术一个实施例的隧道变形监测装置100一般性地包括：通过激光方式对当前隧道70进行漫反射式扫描，以获取当前隧道70变形信息的扫描仪10；用于将扫描仪10安装在隧道70内的固定座20；设置在扫描仪10和固定座20之间，以自动调整扫描仪10处于水平状态的安平控制台60；用于检测固定座20相对隧道70发生位置变化信息的姿态监测装置30；以及控制并接收扫描仪10、安平控制台60、姿态监测模块30的工作过程和产生的信息数据，进行分析以得到结果的控制单元40。本实施例中的扫描仪10为漫反射式激光扫描，无需在目标点设置反射棱镜，因此，在扫描过程中的扫描点可以无限细密，从而能够对隧道70的细微变形进行监测。通过安平控制台60可以随时调整扫描仪10的俯仰角度，使其不受环境变形的影响，始终保持在预定的扫描位置。利用姿态监测装置30可以对隧道变形监测装置100的安装点的横滚变形进行监测，在分析扫描仪10的监测数据时，即可进行结合分析，从而得到更精确的隧道变形数据。通过姿态监测装置30完全可以避免现有技术中，由于监测设备本身位移所导致的监测结果误差。本实施例中的隧道变形监测装置10不但可以应用于地下隧道、巷道或洞室，也可以应用于地面上的隧道、巷道或洞室的变形监测。控制单元40内设置有专门为监测系统开发的基于大型数据库及远程预警控制的数据管理软件系统RDMS(Remote Data Management System)，RDMS集数据接收、管理、智能分析、安全预警、网络发布为一体(取得授权的用户可通过internet网络浏览器在计算机、手机、PAD上输入用户名及密码即可查看、修改参数)。整个RDMS由接收设备管理、项目管理、数据库管理、数据管理、智能分析、报警、系统功能、数据检索及输出、脚本支持与功能扩展、网络发布等十个功能模块构成，集中了目前安全监测领域几乎所有的管理及数据检索功能，为用户提供多种数据管理途径，可轻松完成数据管理及日常数据处理工作，更进一步，可做为后续监测项目的监测数据管理平台，实现综合安全监测项目一体化管理。RDMS的程序主体框架使用Delphi进行编写，部分功能模块使用C++生成DLL函数库，使用功能模块化设计理念，整个程序更加易于维护升级及功能增加扩展。使用SQL、ACCESS或Excel进行数据存储及管理，同时开发支持多种脚本语言对程序进行动态功能扩展(对于简单的功能扩展，用户可根据需要使用自己熟悉的较本语言完成个性化功能添加)，各功能模块采用独立线程技术，程序的响应速度和用户体验优良。进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种隧道变形监测装置，其特征在于，包括：扫描仪，通过激光方式对当前隧道进行漫反射式扫描，以获取当前隧道的变形信息；固定座，用于将所述扫描仪安装在隧道内；安平控制台，设置在所述扫描仪和所述固定座之间，自动调整所述扫描仪处于水平状态；姿态监测模块，用于检测所述固定座相对隧道发生的位置变化信息；控制单元，控制并接收所述扫描仪、所述安平控制台、所述姿态监测模块的工作过程和产生的信息数据。

【技术特征摘要】
1.一种隧道变形监测装置，其特征在于，包括：扫描仪，通过激光方式对当前隧道进行漫反射式扫描，以获取当前隧道的变形信息；固定座，用于将所述扫描仪安装在隧道内；安平控制台，设置在所述扫描仪和所述固定座之间，自动调整所述扫描仪处于水平状态；姿态监测模块，用于检测所述固定座相对隧道发生的位置变化信息；控制单元，控制并接收所述扫描仪、所述安平控制台、所述姿态监测模块的工作过程和产生的信息数据。2.根据权利要求1所述的隧道变形监测装置，其特征在于，所述控制单元设置有连接扩展设备的连接接口和向外界发出报警信息的声光预警装置，所述扩展设备包括检测隧道内应力、应变、透水状况的传感器。3.根据权利要求1所述的隧道变形监测装置，其特征在于，所述扫描仪包括免棱镜漫反射式激光测距仪，和测量所述激光测距仪是否偏移的倾斜传感器，以及通过减速箱驱动所述激光测距仪在180度的一维平面内转动的伺服马达，所述控制单元收集所述倾斜传感器和所述激光测距仪的测量数据，并在两者之间依据时间点建立对应关系，从而确定隧道随时间流逝而产生的变形量。4.根据权利要求3所述的隧道变形监测装置，其特征在于，所述倾斜传感器内置MEMS的双轴倾斜传感芯片和电子罗盘芯片，在监测全断面隧道变形的同时可检测自动安装位是否变形。5.根据权利要求3所述的隧道变形监测装置，其特征在于，所述控制单元确定隧道随时间流逝而产生变形量的方法如下：步骤10，在同一时间内，收集所述激光测距仪每道激光测量出的与当前隧道不同位置处的距离值；和所述倾斜传感器获取的每一距离值时，该道激光与垂直方向上的角度值；步骤20，将相应的角度值和距离值进行配对，并形成阶段数据；步骤30，按预定时间间隔重复上述步骤，对每次收集的阶段数据进行对比，即可得到随时间流逝隧道的变形量。...

【专利技术属性】
技术研发人员：许利凯，赵静，
申请(专利权)人：河北稳控科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13