隧道变形实时监测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种隧道变形实时监测装置，包括设置在隧道顶部的多个水准仪，用于测量隧道的拱顶沉降；还包括设置在隧道侧壁的激光测距仪，用于监测隧道的周边收敛；水准仪和激光测距仪与数据采集装置电连接，数据采集装置与数据基站电连接。使用时，选定隧道变形测点位置安装水准仪、激光测距仪、数据采集装置和数据基站；通过以上步骤，实现对隧道的拱顶沉降和周边收敛的实时监测。通过采用水准仪和激光测距仪分别测量拱顶沉降和周边收敛，实现较为可靠的隧道变形实时监测，设置的数据采集装置和数据基站的监测方式，能够实现无人值守的监控。

Tunnel Deformation Real-time Monitoring Device

【技术实现步骤摘要】
隧道变形实时监测装置
本技术涉及隧道变形监测领域，特别是一种隧道变形实时监测装置。
技术介绍
交通行业的快速发展，隧道工程日益增多。隧道工程属于地下工程，施工条件复杂，风险高，常常因突发事故导致人身伤亡、工期延误，造成巨大的经济损失，因此，隧道监控量测是隧道工程必不可少的环节，是保证隧道工程安全的重要手段。现有技术中，采用全站仪人工方法进行监测，需监测人员定时进隧道取拱顶沉降与拱腰收敛的变化，存在监测频率有限，监测信息反馈不及时，并且可人为修改监测数据等问题。埋下了安全隐患。中国专利CN102661737A，记载了一种隧道结构沉降变形自动群测系统及其群测方法，在隧道测点位置分别布置激光组件；依次激励所述激光组件向一目标靶发射激光；依次采集各激光组件所发出激光在所述目标靶上的成像位置与入射角度，通过计算得出各激光组件所在测点的水平位置数值与垂直位置数值；比较本次测得的水平位置数值与垂直位置数值与上一次测得的水平位置数值与垂直位置数值，得出所述测点的水平位置偏移与垂直位置偏移。所述主控制器在一个采样周期内处理所述目标靶内采集的图像信息，计算激光在所述目标靶的位置和角度数值并与测点标定值比较，得出隧道结构沉降变形的水平偏差值和垂直偏差值，实现隧道结构沉降变形的数据处理功能。但是对于拱顶沉降，该监测方案却存在较大缺陷，1是由于隧道处于施工状态，如在拱顶设置激光组件，容易受到过往施工车辆和人员的干扰，造成误报。2是现有的激光组件检测精度较低，标称能够达到±1mm，但是实际中的误差在3~5mm以上，而隧洞的事故通常从形变已经开始到完全发生的时间较短。在该误差下，当变形能够被检测，此时离发生最终事故的时间已经较为紧张，不够撤离人员和设备。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种隧道变形实时监测装置，能够克服现有技术中测量监测频率有限，监测信息反馈不及时，并且可人为修改监测数据等技术问题，实现了隧道变形数据高精度实时自动采集上传、全天候无人监测，并能够实现自动报警，确保隧道的安全施工。优选的方案中，能够提高监测的精度，大幅提高预警处理时间。为解决上述技术问题，本技术所采用的技术方案是：一种隧道变形实时监测装置，包括设置在隧道顶部的多个水准仪，用于测量隧道的拱顶沉降；还包括设置在隧道侧壁的激光测距仪，用于监测隧道的周边收敛；水准仪和激光测距仪与数据采集装置电连接，数据采集装置与数据基站电连接。优选的方案中，所述的数据基站与隧道监控平台电连接。优选的方案中，数据采集装置与数据基站通过LoRa、WIFI、GPRS、4G或zigbee方式无线连接，数据基站与隧道监控平台通过LoRa、WIFI、GPRS或4G方式无线连接。优选的方案中，所述的水准仪至少为两个一组，两个水准仪底部之间通过连通管连接，一组的水准仪通过锚杆固定在大致相同的高程；所述的水准仪中，液体管与测量管之间通过上连接管和下连接管连通，在测量管内设有阻断测量管截面的压力应变膜，压力应变膜与动极板固定连接，动极板周围设有定极板，动极板与定极板构成电容传感器结构。优选的方案中，所述的电容传感器与电感并联，电容传感器和电感与振荡器电连接，振荡器与限幅放大器电连接，限幅放大器的输出端与数据采集装置电连接。优选的方案中，所述的水准仪与固定座滑动连接，固定座与锚杆固定连接，水准仪与安装座固定连接，安装座上设有螺母，螺杆与固定座以可转动不可轴向移动的方式连接，螺杆还与安装座的螺母螺纹连接，以通过转动螺杆调节水准仪的高程。优选的方案中，所述的激光测距仪中，包括发射接收装置和反射装置，发射接收装置安装在隧道内壁的一侧，反射装置安装在隧道内壁的另一侧；所述的反射装置中，底座上设有球头部，反射座与球头部活动连接，并通过压板限位连接，在压板的四周还设有指向底座的角度调节螺钉，反射座的表面设有反射层。优选的方案中，所述的发射接收装置中，底座上设有球头部，反射座与球头部活动连接，并通过压板限位连接，在压板的四周还设有指向底座的角度调节螺钉，反射座的表面设有发射反射座，激光发射模块和光接收模块相隔一段距离，在激光发射模块与光接收模块之间设有反射层。优选的方案中，所述的激光发射模块和光接收模块为可调角度的结构；以使激光发射模块发射的激光束反射多次后被光接收模块接收。一种采用上述的隧道变形实时监测装置的方法，包括以下步骤：S1、选定隧道变形测点位置；S2、安装水准仪、激光测距仪、数据采集装置和数据基站；水准仪至少为两个一组，并通过连通管连通，水准仪内设有液体；一组的水准仪的高程数据求差值后将数据发送至数据采集装置；S3、数据采集装置将采集的数据发送至数据基站，数据基站将数据发送至隧道监控平台，隧道监控平台分析数据，形成变形~时间曲线，与设置的预警阀值进行对比，对超过预警阈值数据进行报警，并加强报警区域监测频率；S4、根据现场监测需求设置隧道的变形监测时间间隔；S5、根据上个步骤中设置的时间间隔，重复步骤S2到步骤S4；通过以上步骤，实现对隧道的拱顶沉降和周边收敛的实时监测。本技术提供的一种隧道变形实时监测装置，通过采用水准仪和激光测距仪分别测量拱顶沉降和周边收敛，实现较为可靠的隧道变形实时监测，设置的数据采集装置和数据基站的监测方式，能够实现无人值守的监控，且数据能够实时传输，避免因为各位原因人为修改数据。采用的LoRa传输协议，能够实现超远距离的数据传输，经测试在隧道施工中，最远能够传输到3~5km。确保了数据传输的可靠。采用了改进的水准仪结构，高度占用空间更小，便于在隧道工况下的环境中布置，采用的测量管结构，能够获得更高的测量精度。改进的激光测距仪，能够进一步提高测量精度，减少误差。附图说明下面结合附图和实施例对本技术作进一步说明：图1为本技术的整体结构示意图。图2为本技术中隧道的横截面布置示意图。图3为本技术中水准仪的结构示意图。图4为本技术中测量管内电容传感器检测电路示意图。图5为本技术中水准仪的可调安装结构示意图。图6为本技术中激光测距仪的结构示意图。图7为本技术中发射接收装置的主视图。图8为本技术方法的控制流程图。图中：掌子面1，水准仪2，液体管21，液体22，连通管23，测量管24，上连接管25，下连接管26，压力应变膜27，动极板28，定极板29，激光测距仪3，底座31，球头部32，压板33，角度调节螺钉34，调节孔35，反射座36，激光发射模块37，发射反射座38，光接收模块39，数据采集装置4，数据基站5，隧道监控平台6，隧道7，锚杆8，振荡器9，限幅放大器10，固定座11，安装座12，螺杆13。具体实施方式实施例1：如图1~7一种隧道变形实时监测装置，包括设置在隧道7顶部的多个水准仪2，用于测量隧道7的拱顶沉降；还包括设置在隧道7侧壁的激光测距仪3，用于监测隧道7的周边收敛；水准仪2和激光测距仪3与数据采集装置4电连接，数据采集装置4与数据基站5电连接。由此结构，采用水准仪2和激光测距仪3联合监测隧道的变形，提高了监测成功率，减少了施工人员和设备对监测装置的干扰。优选的方案如图1中，所述的数据基站5与隧道监控平台6电连接。由此结构，便于实时将数据传输至隧道监控平台6，以便于在隧道监控平台6对监测的数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种隧道变形实时监测装置，其特征是：包括设置在隧道（7）顶部的多个水准仪（2），用于测量隧道（7）的拱顶沉降；还包括设置在隧道（7）侧壁的激光测距仪（3），用于监测隧道（7）的周边收敛；水准仪（2）和激光测距仪（3）与数据采集装置（4）电连接，数据采集装置（4）与数据基站（5）电连接。

【技术特征摘要】
1.一种隧道变形实时监测装置，其特征是：包括设置在隧道（7）顶部的多个水准仪（2），用于测量隧道（7）的拱顶沉降；还包括设置在隧道（7）侧壁的激光测距仪（3），用于监测隧道（7）的周边收敛；水准仪（2）和激光测距仪（3）与数据采集装置（4）电连接，数据采集装置（4）与数据基站（5）电连接。2.根据权利要求1所述的一种隧道变形实时监测装置，其特征是：所述的数据基站（5）与隧道监控平台（6）电连接。3.根据权利要求2所述的一种隧道变形实时监测装置，其特征是：数据采集装置（4）与数据基站（5）通过LoRa、WIFI、GPRS、4G或zigbee方式无线连接；数据基站（5）与隧道监控平台（6）通过LoRa、WIFI、GPRS或4G方式无线连接。4.根据权利要求1所述的一种隧道变形实时监测装置，其特征是：所述的水准仪（2）至少为两个一组，两个水准仪（2）底部之间通过连通管（23）连接，一组的水准仪（2）通过锚杆（8）固定在大致相同的高程；所述的水准仪（2）中，液体管（21）与测量管（24）之间通过上连接管（25）和下连接管（26）连通，在测量管（24）内设有阻断测量管（24）截面的压力应变膜（27），压力应变膜（27）与动极板（28）固定连接，动极板（28）周围设有定极板（29），动极板（28）与定极板（29）构成电容传感器（C）结构。5.根据权利要求4所述的一种隧道变形实时监测装置，其特征是：所述的电容传感器（C）与电感（L）并联，电容传感器（C）和电感（L）与振荡器（9）电连接，振荡器（9）与限幅放大器（10）电连接，限幅放大器（10）的输出端与数据采集装置（4）电连接。6.根据权利要求4所...

【专利技术属性】
技术研发人员：江鸿，陈培帅，刘毅，冯德定，闫鑫雨，袁青，贺祖浩，陈祥龙，蒋道东，高如超，许超，李德杰，罗会武，熊栋栋，黄威，孔茜，杨擎，杨睿，胡乘恺，杨志勇，李雪松，刘东军，余磊，陈冬，
申请(专利权)人：中交第二航务工程局有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北,42