一种隧道安全步距在线监测装置及其监测方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种隧道安全步距在线监测装置及其监测方法。主要解决采用人工测量效率低，而且可靠性不高，不能做到全天候监控的技术问题。本发明专利技术的技术方案为：一种隧道安全步距在线监测装置，包括一个激光测距仪、一台旋转云台、一台工控机以及网络连接设备，激光测距仪通过螺栓连接在旋转云台面板上，可以随面板同步旋转，旋转云台固定安装在二衬台车最前端，激光测距仪及旋转云台通过串口与工控机连接，工控机通过网线再连接无线网桥，无线网桥通过无线网络与布置在洞口的无线网桥连接，布置在洞口的无线网桥再通过网线与GPRS模块连接。本发明专利技术主要用于隧道二次衬砌到掌子面的距离的在线监测。

An On-line Monitoring Device for Tunnel Safety Step and Its Monitoring Method

The invention relates to an on-line monitoring device for tunnel safety step and a monitoring method thereof. It mainly solves the technical problems of low efficiency and low reliability of manual measurement, which can not achieve all-weather monitoring. The technical scheme of the invention is as follows: an on-line monitoring device for tunnel safety step distance, including a laser rangefinder, a rotating platform, an industrial computer and a network connection device. The laser rangefinder is connected to the rotating platform panel by bolts, and can rotate synchronously with the panel, and the rotating platform is fixed on the Two-liner trolley. At the front end, the laser rangefinder and rotating platform are connected to the industrial computer through serial port, the industrial computer is connected to the wireless network bridge through the network line, the wireless network bridge is connected to the wireless network bridge arranged at the tunnel entrance, and the wireless network bridge arranged at the tunnel entrance is connected to the GPRS module through the network line. The invention is mainly used for on-line monitoring of the distance between the secondary lining of a tunnel and the face of the tunnel.

【技术实现步骤摘要】
一种隧道安全步距在线监测装置及其监测方法
本专利技术涉及隧道安全步距监测领域，具体地涉及一种隧道安全步距在线监测装置及其监测方法。
技术介绍
隧道施工过程中，为保障隧道结构安全，对隧道安全步距都有具体的要求，通常二次衬砌距掌子面距离：Ⅰ、Ⅱ级围岩不超过200m，Ⅲ级围岩不超过120m，Ⅳ级围岩不超过90m，Ⅴ、Ⅵ级围岩不超过70米。传统上的对安全步距的控制，大多数采用人工每日手工测量记录的方法，其测量效率低，而且可靠性不高，不能做到全天候监控。
技术实现思路
本专利技术的目的在于为解决上述问题而提供一种能够全天候在线监测隧道安全步距的监测装置及其监测方法。一种隧道安全步距在线监测装置，包括一个激光测距仪、一台旋转云台、一台工控机以及网络连接设备，激光测距仪通过螺栓连接在旋转云台面板上，可以随面板同步旋转，旋转云台固定安装在二衬台车最前端，激光测距仪及旋转云台通过串口与工控机连接，工控机通过网线再连接无线网桥，无线网桥通过无线网络与布置在洞口的无线网桥连接，布置在洞口的无线网桥再通过网线与GPRS模块连接。所述的激光测距仪量程可达200m。一种隧道安全步距在线监测方法，包括如下步骤：S1：使用激光测距仪测量二次衬砌台车到掌子面的距离；S2：激光测距仪以垂直方向对掌子面进行连续扫描测距；S3：工控机自动采集数据，定时控制旋转云台按照一定步距进行旋转，控制激光测距仪在每个位置测量距离。进一步的，所述S2中，扫描的角度范围从水平方向-45o到水平方向+45o；进一步的，所述S3的工控机将采集到的数据实时发送回服务器端。工控机数据采集与处理包括以下步骤：1、打开工控机内参数配置文件，读取连接串口号，测量周期时间，旋转云台旋转步距，旋转云台起始与终止位置；2、打开两个与激光测距仪以及旋转云台连接的串口,检查激光测距仪及旋转云台工作状态；3、通过串口发送指令，控制旋转云台复位；4、控制旋转云台到起始位置，控制激光测距仪测量距离并采集记录到工控机内；5、按照设定步长转动旋转云台并测距，停顿设定测量时间后，旋转到下一个位置测量，直到旋转云台旋转到设定的终止位置；6、对本次测量的所有距离数据进行拟合计算，得到距离拟合曲线，确定掌子面与二衬台车距离的结果数据；7、把步骤6得到的结果数据通过网络传输到远程服务器，等待达到下一个测量周期，重复步骤3-7。本专利技术的有益技术效果：本专利技术通过旋转云台扫描加激光测距方法，可以远程在线周期性测量施工隧道安全步距，不受隧道内施工环境的影响，24小时全天候监测安全布局，保证隧道施工安全。附图说明图1为本专利技术装置连接框图。图2为本专利技术测量位置布置示意图。具体实施方式现结合附图和具体实施方式对本专利技术进一步说明。参照图1，一种隧道安全步距在线监测装置，包括一个激光测距仪（迈测L2）、一台旋转云台（普天视PTS-303Q）、一台工控机（研华UNO-2174G）以及网络连接设备，激光测距仪通过螺栓连接在旋转云台面板上，可以随面板同步旋转，旋转云台固定安装在二衬台车最前端，激光测距仪及旋转云台通过串口（卓岚ZLAN5103）与工控机连接，工控机通过网线再连接无线网桥（COMFASTCF-E314N），无线网桥通过无线网络与布置在洞口的无线网桥（COMFASTCF-E314N）连接，布置在洞口的无线网桥再通过网线与GPRS模块（天同诚业WG-8010-232）连接。测量时，参照图2，使用一台量程可达200m的激光测距仪安装在二次衬砌台车上，测量二次衬砌台车到掌子面的距离，考虑到前面会有遮挡物，需要测量多角度的数据，所以选择可以垂直移动的旋转台，对掌子面进行连续测距，取出有效数据。扫描的角度范围从水平方向-45o到水平方向+45o。工控机数据采集与处理包括以下步骤：1.打开工控机内参数配置文件，读取连接串口号，测量周期时间，旋转云台旋转步距，旋转云台起始与终止位置；2.打开两个与激光测距仪以及旋转云台连接的串口,检查激光测距仪及旋转云台工作状态；3.通过串口发送指令，控制旋转云台复位；4.控制旋转云台到起始位置，控制激光测距仪测量距离并采集记录到工控机内；5.按照设定步长转动旋转云台并测距，停顿设定测量时间后，旋转到下一个位置测量，直到旋转云台旋转到设定的终止位置；6.对本次测量的所有距离数据进行拟合计算，得到距离拟合曲线，确定掌子面与二衬台车距离的结果数据；7.把步骤6得到的结果数据通过网络传输到远程服务器，等待达到下一个测量周期，重复步骤3-7。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种隧道安全步距在线监测装置，其特征是：包括一个激光测距仪、一台旋转云台、一台工控机以及网络连接设备，激光测距仪通过螺栓连接在旋转云台面板上，可以随面板同步旋转，旋转云台固定安装在二衬台车最前端，激光测距仪及旋转云台通过串口与工控机连接，工控机通过网线再连接无线网桥，无线网桥通过无线网络与布置在洞口的无线网桥连接，布置在洞口的无线网桥再通过网线与GPRS模块连接。

【技术特征摘要】
1.一种隧道安全步距在线监测装置，其特征是：包括一个激光测距仪、一台旋转云台、一台工控机以及网络连接设备，激光测距仪通过螺栓连接在旋转云台面板上，可以随面板同步旋转，旋转云台固定安装在二衬台车最前端，激光测距仪及旋转云台通过串口与工控机连接，工控机通过网线再连接无线网桥，无线网桥通过无线网络与布置在洞口的无线网桥连接，布置在洞口的无线网桥再通过网线与GPRS模块连接。2.根据权利要求1所述的一种隧道安全步距在线监测装置，其特征是：所述的激光测距仪量程为200m。3.权利要求1所述一种隧道安全步距在线监测装置的监测方法，其特征是：包括以下步骤：S1：使用激光测距仪测量二次衬砌台车到掌子面的距离；S2：激光测距仪以垂直方向对掌子面进行连续扫描测距；S3：工控机自动采集数据，定时控制旋转台按照一定步距进行旋转，控制激光测距仪在每个位置测量距离。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘学增，朱爱玺，
申请(专利权)人：上海同岩土木工程科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31