一种隧道断面变形自动化监测系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种隧道断面变形自动化监测系统，包括数据采集装置和数据传输网络；所述数据采集装置用于获取隧道断面变形数据并将其传输给所述数据传输网络；所述数据传输网络将获取的隧道断面变形数据传输给远程监控端进行监控。本实用新型专利技术采用无线传输技术，能够及时获取隧道变形信息，解决现有隧道变形监测需要人工操作的问题，实现自动化测量。量。量。

An automatic monitoring system for tunnel section deformation

【技术实现步骤摘要】
一种隧道断面变形自动化监测系统


[0001]本技术属于隧道安全测量
，具体涉及一种隧道断面变形自动化监测系统。

技术介绍

[0002]在隧道施工期间，受到周围地理环境的影响，内部会出现拱顶沉降、围岩变形等一些安全状况，严重影响过往车辆与人员的安全。因此需要实时观测隧道变形情况，从而对隧道的变形做出合理预警，及时采取有效支护措施，降低施工现场事故发生概率。
[0003]传统的接触式测量技术如收敛计测量技术效率低、人工操作误差大，无法满足现代隧道快速安全测量的技术要求。目前应用较广的全站仪测量技术精度较高，但所需观测时间较长且依然需要手动操作。

技术实现思路

[0004]为了解决现有测量技术存在的测量效率低、需人工操作等问题，本技术提供了一种隧道断面变形自动化监测系统。本技术采用无线传输技术，能够及时获取隧道变形信息，解决现有隧道变形监测需要人工操作的问题，实现自动化测量。
[0005]本技术通过下述技术方案实现：
[0006]一种隧道断面变形自动化监测系统，包括数据采集装置和数据传输网络；
[0007]所述数据采集装置用于获取隧道断面变形数据并将其传输给所述数据传输网络；
[0008]所述数据传输网络将获取的隧道断面变形数据传输给远程监控端进行监控。
[0009]作为优选实施方法，本技术的数据采集装置包括设备外壳、控制主板、伺服电机、激光传感器和机器视觉模组；
[0010]所述控制主板设置在所述设备外壳内部，所述设备外壳用于保护内部控制主板；r/>[0011]所述控制主板负责整个系统的协调控制及数据传输；
[0012]所述伺服电机用于调整所述激光传感器和机器视觉模组的位置；
[0013]所述激光传感器用于获取当前位置与靶标的距离；
[0014]所述机器视觉模组用于判断当前靶标中心是否处于像素平面中心。
[0015]作为优选实施方法，本技术的控制主板包括单片机、加速度传感器、角度传感器、激光测距单元、实时时钟单元、数据传输单元、数据存储单元和电机控制单元；
[0016]所述加速度传感器、角度传感器、激光测距单元、实时时钟单元、数据传输单元、数据存储单元和电机控制单元均与所述单片机通信连接；
[0017]所述电机控制单元还与所述伺服电机通信连接。
[0018]作为优选实施方法，本技术的单片机采用STM32L431RC芯片。
[0019]作为优选实施方法，本技术的加速度传感器和角度传感器的型号为JY901；
[0020]所述加速度传感器使用UART接口与所述单片机通信；
[0021]所述角度传感器与所述激光传感器、所述机器视觉模组刚性连接，所述角度传感
器通过IIC接口反馈当前激光传感器的俯仰角度给所述单片机。
[0022]作为优选实施方法，本技术的激光测距单元通过UART接口与所述单片机通信。
[0023]作为优选实施方法，本技术的实时时钟单元采用高精度实时时钟芯片DS3231；
[0024]所述芯片DS3231通过IIC接口与所述单片机通信。
[0025]作为优选实施方法，本技术的数据传输单元采用LoRa无线收发芯片E28
‑
2G4T12S；
[0026]所述LoRa无线收发芯片E28
‑
2G4T12S通过UART接口与所述单片机通信，用于所述单片机与外部的信息交互。
[0027]作为优选实施方法，本技术的数据存储单元采用TF
‑
Card作为存储介质；
[0028]和/或，所述电机控制单元采用RS485收发器芯片，用于将485通信电平转换为所述单片机可接受的TTL电平，所述电机控制单元与所述伺服电机之间采用RS485通信。
[0029]作为优选实施方法，本技术的数据传输网络包括LoRa中继器和4G传输单元；
[0030]所述LoRa中继器用于接收所述数据采集装置传输的隧道断面变形数据并将其转发到隧道口处的4G传输单元，所述4G传输单元确认数据格式正确后将数据发送到远程监控端。
[0031]本技术具有如下的优点和有益效果：
[0032]相较于现有需人工操作的技术，本技术提供的自动监测系统借助于机器视觉技术、无线传输技术，能够实现隧道断面变形的自动化监测，提高测量效率。
附图说明
[0033]此处所说明的附图用来提供对本技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本技术实施例的限定。在附图中：
[0034]图1为本技术实施例的监测系统原理框图。
[0035]图2为本技术实施例的控制主板电路原理图。
[0036]图3为本技术实施例的监测系统布设示意图。
[0037]附图中标记及对应的零部件名称：
[0038]1‑
单片机，201
‑
加速度传感器，202
‑
角度传感器，3
‑
激光测距单元，4
‑
实时时钟单元，5
‑
数据传输单元，6
‑
数据存储单元，701
‑
电机控制单元，702
‑
伺服电机。
具体实施方式
[0039]在下文中，可在本技术的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括”指示所技术的功能、操作或元件的存在，并且不限制一个或更多个功能、操作或元件的增加。此外，如在本技术的各种实施例中所使用，术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。
[0040]在本技术的各种实施例中，表述“或”或“A或/和B中的至少一个”包括同时列
出的文字的任何组合或所有组合。例如，表述“A或B”或“A或/和B中的至少一个”可包括A、可包括B或可包括A和B二者。
[0041]在本技术的各种实施例中使用的表述(诸如“第一”、“第二”等)可修饰在各种实施例中的各种组成元件，不过可不限制相应组成元件。例如，以上表述并不限制所述元件的顺序和/或重要性。以上表述仅用于将一个元件与其它元件区别开的目的。例如，第一用户装置和第二用户装置指示不同用户装置，尽管二者都是用户装置。例如，在不脱离本技术的各种实施例的范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，同样地，第二元件也可被称为第一元件。
[0042]应注意到：如果描述将一个组成元件“连接”到另一组成元件，则可将第一组成元件直接连接到第二组成元件，并且可在第一组成元件和第二组成元件之间“连接”第三组成元件。相反地，当将一个组成元件“直接连接”到另一组成元件时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种隧道断面变形自动化监测系统，其特征在于，包括数据采集装置和数据传输网络；所述数据采集装置用于获取隧道断面变形数据并将其传输给所述数据传输网络；所述数据传输网络将获取的隧道断面变形数据传输给远程监控端进行监控；所述数据采集装置包括设备外壳、控制主板、伺服电机、激光传感器和机器视觉模组；所述控制主板设置在所述设备外壳内部，所述设备外壳用于保护内部控制主板；所述控制主板负责整个系统的协调控制及数据传输；所述伺服电机用于调整所述激光传感器和机器视觉模组的位置；所述激光传感器用于获取当前位置与靶标的距离；所述机器视觉模组用于判断当前靶标中心是否处于像素平面中心；所述控制主板包括单片机（1）、加速度传感器（201）、角度传感器（202）、激光测距单元（3）、实时时钟单元（4）、数据传输单元（5）、数据存储单元（6）和电机控制单元（701）；所述加速度传感器（201）、角度传感器（202）、激光测距单元（3）、实时时钟单元（4）、数据传输单元（5）、数据存储单元（6）和电机控制单元（701）均与所述单片机（1）通信连接；所述电机控制单元（701）还与所述伺服电机（702）通信连接。2.根据权利要求1所述的一种隧道断面变形自动化监测系统，其特征在于，所述单片机采用STM32L431RC芯片。3.根据权利要求1所述的一种隧道断面变形自动化监测系统，其特征在于，所述加速度传感器（201）和角度传感器（202）的型号为JY901；所述加速度传感器（201）使用UART接口与所述单片机（1）通信；所述角度传感器（202）与所述激光传感器、所述机器视觉模组刚性连接，所述角度传感器（2...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖峰，张含，谢栋材，周伟，余鑫，杨雨森，李昕雨，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：新型
国别省市：