一种隧道雷达沉降实时检测系统及检测方法技术方案

本发明专利技术公开一种隧道雷达沉降实时检测系统及检测方法，包括中央处理模块、控制模块、数据采集模块、供电模块，所述中央处理模块、控制模块、数据采集模块以及供电模块置于定制密封壳体内。本发明专利技术优点在于能实现全天候、全自动检测隧道沉降实时数据，并当沉降值超出设置的阈值后进行报警，可有效降低监理人员的工作难度，减少人员冗余的情况，并能保障在高危环境中工作的监理人员的人身安全。中工作的监理人员的人身安全。中工作的监理人员的人身安全。

【技术实现步骤摘要】
一种隧道雷达沉降实时检测系统及检测方法


[0001]本专利技术属于工程监理设备
，具体涉及一种隧道雷达沉降实时检测系统。

技术介绍

[0002]近年来，随着铁路、公路等基础设施建设事业的快速发着，我国的隧道建设工作进入了迅猛发展时期，随之而来的各种隧道事故也频频发生，因此对隧道进行形变检测就显得极为重要。现有的隧道形变检测设备有全站仪、GPS形变位移检测设备和雷达形变测量设备，这些设备不能实现全天候、全自动检测隧道形变，并及时对形变做出预警，且造价高昂，需要大量的人力财力支持，由此，本专利技术提出对隧道形变进行全天候、全自动检测，及时处理检测数据，并设置警报阈值，及时发出警报，保障人员安全。

技术实现思路

[0003]为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种隧道雷达沉降实时检测系统。
[0004]为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：
[0005]一种基于隧道雷达沉降实时检测系统的检测方法，所述隧道雷达沉降实时检测系统，包括中央处理模块、控制模块、数据采集模块、供电模块；所述中央处理模块、控制模块、数据采集模块、供电模块置于沉降检测器件的密封腔体中，所述数据采集模块包括两组单点激光雷达模块，所述控制模块为二自由度水平旋转云台，所述两组单点激光雷达模块采集数据传递到中央处理模块；
[0006]包括如下步骤：
[0007]步骤一：通过两组单点激光雷达模块采集数据分别测量出沉降检测器件到隧道上壁与隧道侧壁的距离S2，S1；
[0008]步骤二：通过公式(1)和(2)得到隧道沉降值X和收敛值Y分别为
[0009]X＝S2·
sinθ
ꢀꢀ
(1)
[0010]Y＝S1·
cosφ(φ＝0
°
)
ꢀꢀ
(2)
[0011]其中，θ为两组单点激光雷达模块之前的固定夹角，为所述水平旋转云台的旋转角度；
[0012]用X
k
,Y
K
(k＝1,2,3......n)表示第k次的隧道沉降值和收敛值,使用公式(3)、公式(4)即可得到在隧道D米处隧道横截面沉降收敛值：
[0013]X
D
＝X
k
‑
X
k
‑1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0014]Y
D
＝Y
k
‑
Y
k
‑1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)；
[0015]步骤三：测量另一断面处的沉降收敛值，将所述水平旋转云台旋转角度通过两组单点激光雷达模块采集数据分别测量出沉降检测器件到隧道上壁与隧道侧壁的距离为S2’
，S1’
，则：
[0016]处断面沉降值：
[0017]X＝S
′2·
sinθ；
[0018]步骤四：再将所述水平旋转云台旋转角度调整为通过两组单点激光雷达模块采集数据，测量出沉降检测器件到隧道侧壁的距离为S
″1，从而得到：
[0019]处断面收敛值：
[0020][0021]步骤五：采用步骤三和四的方法，多次采集数据，用X
k
’
,Y
K
’
(k＝1,2,3......n)表示第k次的隧道沉降值和收敛值,使用以下公式即可得到在隧道米处隧道横截面沉降收敛值：
[0022][0023][0024]一种应用上述的检测方法的隧道雷达沉降实时检测系统，所述沉降检测器件固定于隧道壁上。
[0025]进一步地，所述数据采集模块中两组单点激光模块设置固定夹角，角度可依据实际检测现场进行设置。
[0026]进一步地，所述控制模块控制沉降检测器件进行水平旋转。
[0027]进一步地，所述供电模块给中央处理模块、控制模块、数据采集模块供电。
[0028]进一步地，所述数据采集模块可采用有线、无线方式进行数据采集。
[0029]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术可实现全天候、全自动测量隧道沉降值，并可实时处理数据，及时得到当前截面位置的沉降值，对于形变量超过设置阈值的断面及时进行报警，本沉降检测器件可实现多点检测，极大的提高了器件使用率，本检测系统精度可达毫米级，造价远低于现有的沉降检测系统。
附图说明
[0030]图1为本专利技术斜视图
[0031]图2为本专利技术结构图
[0032]图3为本专利技术测量原理示意图
[0033]图4为本专利技术隧道测量示意图
[0034]图5为实施例2的示意图一
[0035]图6为实施例2的示意图二
[0036]图7为实施例2的示意图三
[0037]图中：1、天线；2、供电模块；3、镜片；4、出线孔；5、中央处理模块；6、控制模块；7、出光孔；8、1号单点激光雷达模块；9、2号单点激光雷达模块；10、金属转盘；14、隧道上壁；15、隧道侧壁；16、沉降检测器件。
具体实施方式
[0038]下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述：
[0039]实施例1：如图1
‑
4所示，一种隧道雷达沉降实时检测系统，包括中央处理模块5、供电模块2、数据采集模块8和9、控制模块6、天线1；所述的中央处理模块5、供电模块2、数据采
集模块8和9、控制模块6、天线1电连接。
[0040]工作原理：首先数据采集模块8和9分别测量出沉降检测器件到隧道上壁与隧道侧壁的距离，并通过控制模块6旋转检测器件，采集多点数据，将采集到的数据传给中央处理模块5，中央处理模块5通过无线传输方式将信息传递给远程控制端，在远程控制端对原始数据进行坐标转换处理，可得到隧道沉降与收敛值。
[0041]所述数据采集模块8和9之间构成一个固定夹角θ，θ值根据不同的隧道进行设定，在测量隧道形变值时将数据采集模块8和9固定于隧道侧壁，通过实地测试确定θ值，使得激光传感器1的光线打到隧道顶面，激光传感器2的光线水平打到隧道侧壁。
[0042]1号单点激光雷达模块8采集到斜边长S2，2号单点激光雷达模块9采集到底边长S1，通过公式(1)计算得到X值，用x
k
(k＝1,2,3......n)表示第k次的采集到的隧道底边长，同理，y
k
表示表示第k次计算值。θ为两组单点激光雷达模块之前的固定夹角，为所述水平旋转云台的旋转角度；
[0043]用X
k
,Y
K
(k＝1,2,3......n)表示第k次的隧道沉降值和收敛值,使用公式(3)、公式(4)即可得到在隧道D米处隧道横截面沉降收敛值：
[0044]X＝S2·
sinθ
ꢀꢀ
(1)
[0045]Y＝S1·
cosφ(φ＝0
°
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于隧道雷达沉降实时检测系统的检测方法，所述隧道雷达沉降实时检测系统，包括中央处理模块、控制模块、数据采集模块、供电模块；所述中央处理模块、控制模块、数据采集模块、供电模块置于沉降检测器件的密封腔体中，所述数据采集模块包括两组单点激光雷达模块，所述控制模块为二自由度水平旋转云台，所述两组单点激光雷达模块采集数据传递到中央处理模块；包括如下步骤：步骤一：通过两组单点激光雷达模块采集数据分别测量出沉降检测器件到隧道上壁与隧道侧壁的距离S2，S1；步骤二：通过公式(1)和(2)得到隧道沉降值X和收敛值Y分别为X＝S2·
sinθ
ꢀꢀꢀꢀ
(1)Y＝S1·
cosφ(φ＝0
°
)
ꢀꢀꢀꢀ
(2)其中，θ为两组单点激光雷达模块之前的固定夹角，为所述水平旋转云台的旋转角度；用X
k
,Y
K
(k＝1,2,3......n)表示第k次的隧道沉降值和收敛值,使用公式(3)、公式(4)即可得到在隧道D米处隧道横截面沉降收敛值：X
D
＝X
k
‑
X
k
‑1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)Y
D
＝Y
k
‑
Y
k
‑1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁栋，周汉国，牛东兴，谢平，李柯志，周德富，李举旗，易鑫锐，龚健尧，汪沛然，
申请(专利权)人：四川铁科建设监理有限公司，
类型：发明
国别省市：