一种基于PSD传感器隧道拱顶沉降的自动化监测装置及其监测方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于PSD传感器隧道拱顶沉降的自动化监测装置及其监测方法，包括：PSD光电位置传感器、激光发射器、传送平台、轨道、2个电动轨道车、伸缩装置、调平装置、激光测量盒、PSD读数盒、锁头、旋转锁扣。本发明专利技术还公布了一种基于上述装置的监测方法，监测过程全程通过电脑控制并无线传输和处理数据。本发明专利技术装置轻便、安装简单，该监测方法提升监测效率，加快监测反馈效率，节省人力。

Automatic monitoring device and method for vault settlement of tunnel based on PSD sensor

The invention discloses an automatic monitoring device of PSD sensor and the tunnel vault settlement monitoring method based on PSD, including: photoelectric position sensor, laser transmitter, transmission platform, rail, rail vehicles, 2 electric telescopic device, leveling device, laser measuring box, PSD box, lock, lock rotation readings. The invention also discloses a monitoring method based on the device, wherein the monitoring process is controlled by computer and transmitted and processed wirelessly. The device has the advantages of portability and simple installation, and the monitoring method can improve the monitoring efficiency, speed up the monitoring feedback efficiency and save manpower.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及拱顶沉降监测领域，特别涉及一种基于PSD传感器隧道拱顶沉降的自动化监测装置及其监测方法。
技术介绍
随着我国经济建设的突飞猛进和城市化程度的不断提高，地下空间的开发和利用已大力开展，地铁运行所带来的危害日益凸显。地铁振动的长期作用可能引起土体发生沉降并具有累积效应，引起隧道沉降和地表变形，直接威胁地铁隧道结构和行车安全，间接引起建筑物地基不均匀下沉，对沿线建筑物造成损害，促使有裂缝的砌体加速开裂或倒塌、造成巨大的经济损失和社会影响。因此，地铁运营过程中长期微幅振动下所导致的土体沉降累积是不容忽视的问题。如何预测并采取有效对策以控制和减小土体沉降成为地下交通建设中亟待解决的技术难题。因此本专利技术专利应运而生，实现隧道拱顶沉降监测的机械化与自动化，极大减少人力付出和减少监测器材携带难度，为评估隧道安全性和土层微幅振动下累积沉降问题提供有力技术支撑。
技术实现思路
针对上述
技术介绍
存在的不足和缺陷，本专利技术专利提供一种隧道拱顶沉降自动化监测的PSD装置及其监测方法。更具体的涉及机械制造与自动化、无线数据传输领域，同时还涉及一种与之对应的沉降监测方法，特别适用于对地铁隧道长期运营微幅振动导致的隧道拱顶沉降领域，适合于对监控量测精度、自动化程度要求高的监测领域。本专利技术目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于PSD传感器隧道拱顶沉降的自动化监测装置，包括：传送平台，所述的传送平台通过三角钢支架固定在隧道拱顶上，传送平台上布置有轨道，轨道上安装有两个伸缩式的电动轨道车，两个电动轨道车上分别安装激光测量盒和PSD读数盒用于对隧道拱顶的进行沉降监测；传送平台及轨道在每一个监测断面的附近还设置有分岔口，分岔口的终端在监测断面拱顶的正下方；激光测量盒和PSD读数盒上均固定有锁头，隧道拱顶的监测断面处安装与锁头匹配的旋转锁扣。所述的传送平台是由镀锌钢板铺设在三角钢支架上并通过螺栓连接形成；传送平台的主体部分沿隧道轴线变化，分岔口的终端设置有挡板。所述的轨道的设置方式与传送平台相同。所述的电动轨道车包含一个平板车床，车床下包含控制电路、单片机、和车轮，控制电路接受到指令后通过内置的单片机控制电动轨道车的行进与停止。所述的在电动轨道车上设置伸缩装置，伸缩装置上安装调平装置，激光测量盒和PSD读数盒安装在调平装置上。所述的伸缩装置采用折叠式伸缩结构，伸缩精度为0～0.01mm。所述的调平装置下端通过螺栓固定在伸缩装置上，调平装置包含初调平机构和微调平机构。所述的激光测量盒上表面固定旋转锁扣的第一锁头，激光测量盒前后两侧面上各设置一组第一对开闸门，测量盒内包含激光发射器、第一旋转平台和第一控制盒；所述的第一控制盒包括第一控制电路和第一伺服马达；激光发射器固定在第一旋转平台上，第一伺服马达通过自带转轴与第一旋转平台相连，第一旋转平台能够调整激光发射器发出的光束的方向，使激光束对准PSD读数盒，第一控制电路集成无线传输模块，用于接收和执行指令，以打开闸门或控制第一伺服马达转动第一旋转平台；所述的PSD读数盒上表面固定旋转锁扣的第二锁头，前后两侧面上各设置一组第二对开闸门，PSD读数盒内设置有PSD光电位置传感器和数据采集器；数据采集器内置信号解码模块。所述的旋转锁扣内置触控模块；当锁头伸到锁扣的锁孔内并触碰底部时，旋转锁扣启动旋转锁住锁头，使激光测量盒或者PSD读数盒固定在隧道拱顶处。一种基于PSD传感器隧道拱顶沉降的自动化监测方法，包括以下步骤：首先安装PSD读数盒的电动轨道车B车接收启动信号后沿轨道运行，当电动轨道车B运行至第一监测断面附近时进入对应的第一分岔口，并使电动轨道车B停在第一监测断面拱顶的正下方，电动轨道车B停稳后，打开伸缩装置，带动调平装置及其上面固定的PSD读数盒上升，直到PSD读数盒上的锁头伸入旋转锁扣的锁孔内，当锁头触碰到锁孔底部时旋转锁扣自动开启锁住并固定锁头，将PSD读数盒固定在第一监测断面下；同样操作，驱动安装激光测量盒的电动轨道车A将激光测量盒固定在第二测量断面下；控制激光测量盒和PSD读数盒打开其两侧的闸门，位于第二测量断面处激光发射器发出激光束照射到第一监测断面处的PSD光电传感器上，PSD光电传感器接收到光信号并进行转化，采集到第一监测断面的沉降数据；之后隧道拱顶处的旋转锁扣打开，电动轨道车上的伸缩装置关闭，激光测量盒和PSD读数盒重新回到轨道车上，控制电动轨道车回到主传送平台；重复上述操作，电动轨道车A载着激光测量盒进入第三测量断面，电动轨道车B载着PSD读数盒进入第二测量断面，进行第二测量断面的沉降数据监测，如此循环下去，完成全程每个测量断面的沉降测量。相对于现有技术，本专利技术具有以下优点：本专利技术基于PSD光电位置传感器进行地铁长期沉降监测，能够很好的满足测量精度的要求。该装置的轨道上安装有两个伸缩式的电动轨道车，激光测量盒和PSD读数盒上均固定有锁头，隧道拱顶的监测断面处安装与锁头匹配的旋转锁扣。通过电动轨道车的位置实现锁头与旋转锁扣固定进而固定激光测量盒和PSD读数盒的位置，进行监测断面处的沉降数据采集。该装置能够实现自动化监测，避免对地铁的正常行驶造成干扰，极大的提高了监测效率。在隧道上部铺设轨道，让激光发射器和PSD传感器沿轨道进行自动化监测，避免了在每个监测断面都布置激光发射器、PSD传感器和数据采集器，极大的减小了监测成本投入。轨道的位置和固定合理的利用隧道内部空间位置，尽可能的减少对隧道衬砌的破坏。整套设备拆卸灵活、安装方便，大大节约了人力操作的费用和人为可能导致的误差。同时，本专利技术专利能够大大提高监测的自动化水平，提高监控量测效率及时反馈监测数据反映隧道运营状态，大大降低人力成本，节约资金。进一步，在分岔口的终端设置挡板，避免轨道车由于惯性或制动不灵而掉落。进一步，伸缩装置采用折叠式伸缩架，伸缩架上部固定有安装平台，该伸缩装置属于高精密仪器，稳定性好、精度高。进一步，调平装置包含初调平机构和微调平机构。首先采用支座上的大旋钮进行初调，使其工作面处于水平位置，固定好激光发射器之后，再通过其平台下的三个小转钮进行微调，以确保每次的激光束都是平行射向PSD位置传感器。本专利技术一种基于上述装置的监测方法，监测过程全程通过电脑控制并无线传输和处理数据。检测过程轻便、安装简单，该监测方法提升监测效率，加快监测反馈效率，节省人力。【附图说明】图1是监测系统整体示意图；图2电动轨道车A及激光测量盒的示意图；图3电动轨道车B及PSD读数盒示意图；图4旋转锁扣示意图；图4(a)为旋转锁扣主视图；图4(b)为旋转锁扣左视图；图中：1.传送平台、2.三角钢支架、3.轨道、4.电动轨道车、5.伸缩装置、6.调平装置7.激光测量盒、8.PSD读数盒、9.激光发射器、10.PSD光电传感器、11.第一锁头、11’.第二锁头、12.旋转锁扣、13.数据采集器、14.第一对开闸门、14’.第二对开闸门、15.旋转平台、16控制盒、17控制电路、18伺服马达、19控制电路、20单片机。【具体实施方式】下面结合附图，对本专利技术的具体实施方式进行详细阐述，但本专利技术不限于该实施例。为了使公众对本专利技术有彻底的了解，在以下本专利技术优选施例中详细说明具体的细节。如图1所示，一种隧道拱顶沉降自动化监测的PS本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于PSD传感器隧道拱顶沉降的自动化监测装置，其特征在于，包括：传送平台(1)，所述的传送平台(1)通过三角钢支架(2)固定在隧道拱顶上，传送平台(1)上布置有轨道(3)，轨道(3)上安装有两个伸缩式的电动轨道车(4)，两个电动轨道车(4)上分别安装激光测量盒(7)和PSD读数盒(8)用于对隧道拱顶沉降进行监测；传送平台(1)及轨道(3)在每一个监测断面的附近还设置有分岔口，分岔口的终端在监测断面拱顶的正下方；激光测量盒(7)和PSD读数盒(8)上均固定有锁头，隧道拱顶的监测断面处安装与锁头匹配的旋转锁扣(12)。

【技术特征摘要】
1.一种基于PSD传感器隧道拱顶沉降的自动化监测装置，其特征在于，包括：传送平台(1)，所述的传送平台(1)通过三角钢支架(2)固定在隧道拱顶上，传送平台(1)上布置有轨道(3)，轨道(3)上安装有两个伸缩式的电动轨道车(4)，两个电动轨道车(4)上分别安装激光测量盒(7)和PSD读数盒(8)用于对隧道拱顶沉降进行监测；传送平台(1)及轨道(3)在每一个监测断面的附近还设置有分岔口，分岔口的终端在监测断面拱顶的正下方；激光测量盒(7)和PSD读数盒(8)上均固定有锁头，隧道拱顶的监测断面处安装与锁头匹配的旋转锁扣(12)。2.根据权利要求1所述的一种基于PSD传感器隧道拱顶沉降的自动化监测装置，其特征在于：所述的传送平台(1)是由镀锌钢板铺设在三角钢支架(2)上并通过螺栓连接形成；传送平台(1)的主体部分沿隧道轴线变化；分岔口的终端设置有挡板。3.根据权利要求1所述的一种基于PSD传感器隧道拱顶沉降的自动化监测装置，其特征在于：所述的电动轨道车(4)包含一个平板车床，车床下包含控制电路(19)、单片机(20)、和车轮，控制电路(19)接受到指令后通过内置的单片机(20)控制电动轨道车(4)的行进与停止。4.根据权利要求1所述的一种基于PSD传感器隧道拱顶沉降的自动化监测装置，其特征在于：所述的在电动轨道车(4)上设置伸缩装置(5)，伸缩装置(5)上安装调平装置(6)，激光测量盒(7)和PSD读数盒(8)安装在调平装置(6)上。5.根据权利要求4所述的一种基于PSD传感器隧道拱顶沉降的自动化监测装置，其特征在于：所述的伸缩装置(5)采用折叠式伸缩结构，伸缩精度为0～0.01mm。6.根据权利要求4所述的一种基于PSD传感器隧道拱顶沉降的自动化监测装置，其特征在于：所述的调平装置(6)下端通过螺栓固定在伸缩装置(5)上，调平装置(6)包含初调平机构和微调平机构。7.根据权利要求1所述的一种基于PSD传感器隧道拱顶沉降的自动化监测装置，其特征在于：所述的激光测量盒(7)上表面固定旋转锁扣的第一锁头(11)，激光测量盒(7)前后两侧面上各设置一组第一对开闸门(14)，测量盒内包含激光发射器(9)、第一旋转平台(15)和第一控制盒(16)；所述的第一控制盒(16)包括第一控制电路(17)和第一伺服马达(18)；激光发射器(9)固定在第一旋转平台(15)上，第一伺服马达(18...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵珠山，乔汝佳，张林涛，王明卿，郑钦文，刘涛，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61