一种隧道沉降监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种隧道沉降监测系统，包括在隧道内壁上沿着隧道的轴向依次相接的若干测斜管以及可在测斜管内贴壁运行的测量车，测量车上设有车轮，每个车轮均通过对应的预压紧装置安装在测量车上；测量车上设有第一倾角传感器、第二倾角传感器、差分放大器、模数转换器、ZigBee发射装置、单片机，以及可在单片机控制下驱动测量车的车轮恒速转动的步进电机；单片机通过车轮恒速转动的圈数获得测量车在测斜管中的位置；第一倾角传感器的输出端连接差分放大器的INA+端，第二倾角传感器的输出端连接差分放大器的INA‑端，差分放大器的输出端连接模数转换器的输入端，模数转换器的输出端连接ZigBee发射装置；单片机连接ZigBee发射装置。

Tunnel settlement monitoring system

The invention discloses a tunnel subsidence monitoring system, including a number of test tube in the tunnel wall along the axial tunnel connected in sequence and post operation in measuring vehicle wall inclinometer tube, measuring vehicle is provided with wheels, each wheel through the pre pressing device is installed in the corresponding measuring car; measuring vehicle the second is provided with a first angle sensor, angle sensor, differential amplifier, analog-to-digital converter, ZigBee transmitter, MCU, and constant speed rotation can be driven under the control of single chip microcomputer measuring vehicle wheel stepper motor; the number of ring wheel microcontroller through constant speed rotation measurements obtained in the test tube in vehicle position; output the first end is connected with the angle sensor of the differential amplifier output end INA+, second angle sensor connected differential amplifier INA end, the output of the differential amplifier is connected. The output end of the analog to digital converter is connected with the ZigBee transmitting device, and the singlechip is connected with the ZigBee transmitting device.

【技术实现步骤摘要】
一种隧道沉降监测系统
本专利技术涉及工程建设领域的一种隧道沉降监测系统。
技术介绍
地铁盾构隧道和其它地下建筑结构一样埋于地面以下，其隧道内部温度、湿度与地面不同并且随季节变化不大。地铁隧道正常运营期间，列车运行密度高，列车所引发的活塞风、振动都会对结构以及监测器械产生影响，再加上地铁盾构隧道管理的法律法规对隧道内部机械安装、线路布置都有严格的规定，这些都对地铁盾构隧道监测提出了独特要求。对于地铁盾构隧道纵向沉降的监测，主要有以下方法：静力水准监测能实现一定程度的自动化和数字化，在隧道结构沉降变形风险监测中经常使用，但其仪器体积较大，不便安装，不适用于高差变化较大区段；会受到温度、气压、重力异常等因素的影响。人工水准测量应用广泛，方法成熟，仪器价格便宜。但是需要工作人员持仪器进入隧道，因此无法实现运营期隧道的全天候监测，只能用于非运营状态的隧道，并且人工水准测量费时费工，效率低下。电水平尺是一种精度、分辨力极高而稳定性又好的传感器，安装方便，在地铁监护中使用，不仅能保证地铁的正常运行，而且能够不间断地提供实时监测数据和变化曲线。但其一次性投入高，重复利用率低。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种隧道沉降监测系统，其体积小、易于安装，可重复使用，自动化程度高，并可在运营条件下进行监测。实现上述目的的一种技术方案是：一种隧道沉降监测系统，包括在隧道内壁上沿着所述隧道的轴向依次相接的若干测斜管以及可在所述测斜管内贴壁运行的测量车，所述测量车上设有车轮，每个所述车轮均通过对应的预压紧装置安装在所述测量车上；所述测量车上设有第一倾角传感器、第二倾角传感器、差分放大器、模数转换器、ZigBee发射装置、单片机，以及可在所述单片机控制下驱动所述测量车的车轮恒速转动的步进电机；所述单片机通过所述车轮恒速转动的圈数获得所述测量车在所述测斜管中的位置；所述第一倾角传感器的输出端连接所述差分放大器的INA+端，所述第二倾角传感器的输出端连接所述差分放大器的INA-端，所述差分放大器的输出端连接所述模数转换器的输入端，所述模数转换器的输出端连接所述ZigBee发射装置；所述单片机连接所述ZigBee发射装置；所述第一倾角传感器和所述第二倾角传感器的X轴与所述测量车在所述测斜管内的位移方向平行且方向相反，所述第一倾角传感器和所述第二倾角传感器的Y轴均与所述测量车在所述测斜管内的振动方向相同；所述第一倾角传感器生成与所述测量车在所述测斜管内振动对应的第一振动信号，以及与所述测量车在所述测斜管内位移对应的第一位移信号；所述第二倾角传感器生成与所述测量车在所述测斜管内振动对应的第二振动信号，以及与所述测量车在测斜管内位移对应的第二位移信号；所述第一振动信号和所述第二振动信号为一对共模信号，所述第一位移信号和所述第二位移信号为一对差模信号。进一步的，所述第一倾角传感器的输出端与所述差分放大器的INA+端之间，所述第二倾角传感器的输出端与所述差分放大器的INA-端之间均设有第一运算放大器。进一步的，所述测量车上还设有第一基准源电路和第二基准源电路，所述第一基准源电路连接所述第一倾角传感器的电源端，所述第二倾角传感器的电源端，以及所述模数转换器的参考电源端；所述第二基准源电路通过第二运算放大器同时连接所述差分放大器的参考电源端和所述模数转换器的电源端。进一步的，述差分放大器的输出端设有一个接地的降噪电容CF。进一步的，所述测量车上还设有红外发射器、红外接收器和施密特整形器，所述红外发射器和所述红外接收器位于与所述测量车任意一个车轮对应的预压紧装置上，所述车轮旋转一周，所述红外接收器接收一次所述红外发射器发出的电脉冲，所述单片机通过对所述电脉冲的计数获得所述测量车的车轮恒速转动的圈数。再进一步的，所述车轮上设有供所述红外接收器接收所述红外发射器所发出的电脉冲的圆孔。进一步的，所述单片机连接RC积分器，所述RC积分器连接所述压控振荡器的压控端，所述压控振荡器的输出端连接步进电机驱动器的时钟端，所述步进电机驱动器的输出端连接所述步进电机的绕组。再进一步的，所述RC积分器与所述压控振荡器的压控端之间设有反相器。更进一步的，所述压控振荡器的DIS引脚连接接地的电容C19，所述压控振荡器RT引脚连接接地的电阻R10。再进一步的，所述单片机设有定时计数器，所述定时计数器连接晶振。采用了本专利技术的一种隧道沉降监测系统的技术方案，包括在隧道内壁上沿着所述隧道的轴向依次相接的若干测斜管以及可在所述测斜管内贴壁运行的测量车，所述测量车上设有车轮，每个所述车轮均通过对应的预压紧装置安装在所述测量车上；所述测量车上设有第一倾角传感器、第二倾角传感器、差分放大器、模数转换器、ZigBee发射装置、单片机，以及可在所述单片机控制下驱动所述测量车的车轮恒速转动的步进电机；所述单片机通过所述车轮恒速转动的圈数获得所述测量车在所述测斜管中的位置；所述第一倾角传感器的输出端连接所述差分放大器的INA+端，所述第二倾角传感器的输出端连接所述差分放大器的INA-端，所述差分放大器的输出端连接所述模数转换器的输入端，所述模数转换器的输出端连接所述ZigBee发射装置；所述单片机连接所述ZigBee发射装置；所述第一倾角传感器和所述第二倾角传感器的X轴与所述测量车在所述测斜管内的位移方向平行且方向相反，所述第一倾角传感器和所述第二倾角传感器的Y轴均与所述测量车在所述测斜管内的振动方向相同；所述第一倾角传感器生成与所述测量车在所述测斜管内振动对应的第一振动信号，以及与所述测量车在所述测斜管内位移对应的第一位移信号；所述第二倾角传感器生成与所述测量车在所述测斜管内振动对应的第二振动信号，以及与所述测量车在测斜管内位移对应的第二位移信号；所述第一振动信号和所述第二振动信号为一对共模信号，所述第一位移信号和所述第二位移信号为一对差模信号。其技术效果是：其体积小、易于安装，可重复使用，自动化程度高，并可在运营条件下进行监测。附图说明图1为本专利技术的一种隧道沉降监测系统的测斜管与测量车安装主视图。图2为本专利技术的一种隧道沉降监测系统的测斜管与测量车安装左视图。图3为本专利技术的一种隧道沉降监测系统上红外发射器和红外接收器的安装示意图。图4为本专利技术的一种隧道沉降监测系统中第一倾角传感器和第二倾角传感器的安装示意图。图5为本专利技术的一种隧道沉降监测系统的结构图。图6为本专利技术的一种隧道沉降监测系统中第一基准源电路和第二基准源电路连接示意图。具体实施方式请参阅图1，本专利技术的专利技术人为了能更好地对本专利技术的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例，并结合附图进行详细地说明：本专利技术的一种隧道沉降监测系统包括沿着隧道的轴向在所述隧道内壁上依次连接的测斜管300，以及可在测斜管300内贴壁运行的测量车400。测量车400上布置有若干组呈十字排列的车轮401，使测量车400与测斜管300贴壁，减少测量车400的机械振动。车轮401通过预压紧装置402安装在测量车400上。测量车400上设有第一基准源电路1a、第二基准源电路1b、第一倾角传感器2、第二倾角传感器3、差分放大器4、模数转换器5、ZigBee发射装置6、红外发射器7、红外接收器8、施密特整形器9、单片机10、压控振荡器11、步进电机驱动器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种隧道沉降监测系统，包括在隧道内壁上沿着所述隧道的轴向依次相接的若干测斜管以及可在所述测斜管内贴壁运行的测量车，所述测量车上设有车轮，每个所述车轮均通过对应的预压紧装置安装在所述测量车上；其特征在于：所述测量车上设有第一倾角传感器、第二倾角传感器、差分放大器、模数转换器、ZigBee发射装置、单片机，以及可在所述单片机控制下驱动所述测量车的车轮恒速转动的步进电机；所述单片机通过所述车轮恒速转动的圈数获得所述测量车在所述测斜管中的位置；所述第一倾角传感器的输出端连接所述差分放大器的INA+端，所述第二倾角传感器的输出端连接所述差分放大器的INA‑端，所述差分放大器的输出端连接所述模数转换器的输入端，所述模数转换器的输出端连接所述ZigBee发射装置；所述单片机连接所述ZigBee发射装置；所述第一倾角传感器和所述第二倾角传感器的X轴与所述测量车在所述测斜管内的位移方向平行且方向相反，所述第一倾角传感器和所述第二倾角传感器的Y轴均与所述测量车在所述测斜管内的振动方向相同；所述第一倾角传感器生成与所述测量车在所述测斜管内振动对应的第一振动信号，以及与所述测量车在所述测斜管内位移对应的第一位移信号；所述第二倾角传感器生成与所述测量车在所述测斜管内振动对应的第二振动信号，以及与所述测量车在测斜管内位移对应的第二位移信号；所述第一振动信号和所述第二振动信号为一对共模信号，所述第一位移信号和所述第二位移信号为一对差模信号。...

【技术特征摘要】
1.一种隧道沉降监测系统，包括在隧道内壁上沿着所述隧道的轴向依次相接的若干测斜管以及可在所述测斜管内贴壁运行的测量车，所述测量车上设有车轮，每个所述车轮均通过对应的预压紧装置安装在所述测量车上；其特征在于：所述测量车上设有第一倾角传感器、第二倾角传感器、差分放大器、模数转换器、ZigBee发射装置、单片机，以及可在所述单片机控制下驱动所述测量车的车轮恒速转动的步进电机；所述单片机通过所述车轮恒速转动的圈数获得所述测量车在所述测斜管中的位置；所述第一倾角传感器的输出端连接所述差分放大器的INA+端，所述第二倾角传感器的输出端连接所述差分放大器的INA-端，所述差分放大器的输出端连接所述模数转换器的输入端，所述模数转换器的输出端连接所述ZigBee发射装置；所述单片机连接所述ZigBee发射装置；所述第一倾角传感器和所述第二倾角传感器的X轴与所述测量车在所述测斜管内的位移方向平行且方向相反，所述第一倾角传感器和所述第二倾角传感器的Y轴均与所述测量车在所述测斜管内的振动方向相同；所述第一倾角传感器生成与所述测量车在所述测斜管内振动对应的第一振动信号，以及与所述测量车在所述测斜管内位移对应的第一位移信号；所述第二倾角传感器生成与所述测量车在所述测斜管内振动对应的第二振动信号，以及与所述测量车在测斜管内位移对应的第二位移信号；所述第一振动信号和所述第二振动信号为一对共模信号，所述第一位移信号和所述第二位移信号为一对差模信号。2.根据权利要求1所述的一种隧道沉降监测系统，其特征在于：所述第一倾角传感器的输出端与所述差分放大器的INA+端之间，所述第二倾角传感器的输出端与所述差分放大器的INA-端之间均设有第一运算放大器。3.根据权利要求1所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡磊，张利文，陈学军，戴国银，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，
类型：发明
国别省市：上海,31