【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及沉管隧道运维，具体为一种包裹式具有稳固功能的三维位移状态测量装置及系统。
技术介绍
1、沉管隧道是将隧道管段分段预制，每段两端设置临时止水头部，然后浮运至隧道轴线处，沉放在预先挖好的地槽(基槽)内，完成管段间的水下连接，移去临时止水头部，回填基槽保护沉管，铺设隧道内部设施，从而形成一个完整的水下通道。沉管隧道对地基要求较低，特别适用于软基、河床或海床较浅易于用水上疏浚设施进行基槽开挖的工程地点。
2、传统的隧道变形监测方法是在隧道的变形区布设监测点，使用收敛计、全站仪、水准仪和塔尺等测量仪器进行逐点、逐断面的测量。这种测量方法存在以下缺点：需要技术人员到现场人工测量，不仅现场操作繁复、耗时费力，而且人为因素对量测精度的影响较大；通常采用文件管理和人工计算方式处理现场监测数据，无法实现数据库管理、共享和原始数据追溯，导致分析效率低下，数据真实性得不到保证。因此，传统监测方法已无法满足现代隧道施工及运营对自动化、信息化监控量测技术的需求。
3、为此，我们提出一种包裹式具有稳固功能的三维位移状态测量装置及系统。
技术实现思路
1、为了弥补现有技术的不足，本专利技术提供如下技术方案：一种包裹式具有稳固功能的三维位移状态测量装置，包括固定套，所述固定套包覆在两段沉管的连接处，所述固定套内部的顶部与两侧设置有测量仪，所述测量仪包括一组纵轴偏转箱与横轴偏转箱，所述纵轴偏转箱的一侧与沉管的外周面固定安装，所述纵轴偏转箱的另一侧设置有连接轴，所述连接轴的一端固定
2、优选的，所述横轴偏转箱的底部设置有连接轴，所述连接轴的底部固定安装有水平转轮，所述水平转轮的中部固定安装有拉线式位移传感器，所述水平转轮的外周面一条社会自由导向管，所述拉线式位移传感器设置有拉线，所述拉线贯穿导向管，所述拉线的另一端一体设置有固定块，所述固定块与另一根沉管的外周面固定安装，所述拉线与两个连接轴的轴线相互垂直且相交于一点。
3、优选的，所述水平转轮的底部通过连接轴与沉管的外周面转动连接，所述拉线式位移传感器的外壳为圆形，所述拉线式位移传感器与水平转轮的轴线重合。
4、优选的，所述横轴偏转箱包括外壳，以及与外壳转动连接的主转轴，所述外壳与沉管固定安装，所述外壳内部依次转动连接有二级转轴、三级转轴与四级转轴，所述主转轴的一端贯穿外壳与连接轴固定安装，所述主转轴固定安装有位于外壳内部的一级齿轮，所述二级转轴固定安装有位于外壳内部的二级齿轮，所述三级转轴固定安装有位于外壳内部的三级齿轮，所述四级转轴固定安装有位于外壳内部的四级齿轮，所述主转轴、二级转轴、三级转轴以及四级转轴的顶部设置有角度传感器。
5、优选的，所述一级齿轮与二级齿轮啮合，所述二级齿轮的另一侧与三级齿轮啮合，所述四级齿轮与三级齿轮啮合。
6、优选的，所述二级齿轮、三级齿轮与四级齿轮包括主齿轮与副齿轮，主齿轮的直径大于副齿轮的直径，所述二级齿轮的副齿轮与一级齿轮啮合，所述三级齿轮的副齿轮与二级齿轮的主齿轮啮合，所述四级齿轮的副齿轮与三级齿轮的主齿轮啮合，副齿轮与啮合的主齿轮的齿数比与二级齿轮的副齿轮与一级齿轮的齿数比相同。
7、优选的，所述一级齿轮、二级齿轮、三级齿轮与四级齿轮在纵轴偏转箱内部与横轴偏转箱内部设置相同，所述纵轴偏转箱与横轴偏转箱的内部设置相同。
8、一种包裹式具有稳固功能的三维位移状态测量系统，包括测量装置、数据总线以及测控终端，所述测量装置与沉管固定安转，用于测量沉管位移数据，所述数据总线的一端与测量装置连接，所述数据总线的另一端与测控终端连接，所述测控终端通过数据总线接收测量装置测量的数据，并对数据进行汇总与转换。
9、优选的，所述测量装置使用权利要求-所述的一种包裹式具有稳固功能的三维位移状态测量装置，所述测量装置中的拉线式位移传感器以及多个角度传感器测量的数据通过数据总线进行传输。
10、优选的，所述测控终端包括数据接收模块，数据转换模块以及数据显示模块，所述数据接收模块与数据总线连接，接收测量装置测量的数据，所述数据转换模块将数据接收模块接受的传感器测量数据转换成沉管在各个方向上的位移量，所述数据显示模块通过显示界面将数据转换模块转换后的位移数据进行显示。
11、有益效果
12、与现有技术相比，本专利技术提供了一种包裹式具有稳固功能的三维位移状态测量装置及系统，具备以下有益效果：
13、1、该一种包裹式具有稳固功能的三维位移状态测量装置及系统，通过设置纵轴偏转箱与横轴偏转箱，并通过拉线式位移传感器的拉线与另一根相邻沉管的进行固定安转，当相邻沉管之间发生位移时，通过拉线式位移传感器以及设置在纵轴偏转箱与横轴偏转箱内部的角度传感器进行测量，使得沉管隧道的三维位移测量具有更高的测量准确度。
14、2、该一种包裹式具有稳固功能的三维位移状态测量装置及系统，通过设置多级转轴与多级齿轮，当拉线式位移传感器的拉线发生偏转时，带动导向管转动，同时使得水平转轮与横轴偏转箱转动，进而使得纵轴偏转箱与横轴偏转箱内部的多级转轴与多级齿轮转动，进而通过设置在外壳内部的角度传感器测量水平转轮与横轴偏转箱转动的转动角度，最后通过测控终端对测量数据进行转换得到最终的沉管隧道位移数据。
15、3、该一种包裹式具有稳固功能的三维位移状态测量装置及系统，通过连接轴的转动带动纵轴偏转箱与横轴偏转箱内部的主转轴进行转动，进而使得一级齿轮转动，而依次啮合的二级齿轮、三级齿轮与四级齿轮也会被一级齿轮带动转动，在主转轴、二级转轴三级转轴与四级转轴上方的角度传感器检测主转轴、二级转轴三级转轴与四级转轴的转动角度并记录，测控终端通过算法处理主转轴、二级转轴三级转轴与四级转轴上方的角度传感器测量的角度值，并通过齿轮之间固定的齿数比计算得到拉线偏转的精确值。
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1.一种包裹式具有稳固功能的三维位移状态测量装置，包括固定套(1)，其特征在于：所述固定套(1)包覆在两段沉管(2)的连接处，所述固定套(1)内部的顶部与两侧设置有测量仪(3)，所述测量仪(3)包括一组纵轴偏转箱(31)与横轴偏转箱(34)，所述纵轴偏转箱(31)的一侧与沉管(2)的外周面固定安装，所述纵轴偏转箱(31)的另一侧设置有连接轴(32)，所述连接轴(32)的一端固定安装有连接件(33)，所述横轴偏转箱(34)通过固定安装，所述横轴偏转箱(34)与纵轴偏转箱(31)垂直设置。
2.根据权利要求1所述的一种包裹式具有稳固功能的三维位移状态测量装置，其特征在于：所述横轴偏转箱(34)的底部设置有连接轴(32)，所述连接轴(32)的底部固定安装有水平转轮(35)，所述水平转轮(35)的中部固定安装有拉线式位移传感器(37)，所述水平转轮(35)的外周面一条社会自由导向管(36)，所述拉线式位移传感器(37)设置有拉线(38)，所述拉线(38)贯穿导向管(36)，所述拉线(38)的另一端一体设置有固定块(39)，所述固定块(39)与另一根沉管(2)的外周面固定安装，
3.根据权利要求2所述的一种包裹式具有稳固功能的三维位移状态测量装置，其特征在于：所述水平转轮(35)的底部通过连接轴(32)与沉管(2)的外周面转动连接，所述拉线式位移传感器(37)的外壳(311)为圆形，所述拉线式位移传感器(37)与水平转轮(35)的轴线重合。
4.根据权利要求2所述的一种包裹式具有稳固功能的三维位移状态测量装置，其特征在于：所述横轴偏转箱(34)包括外壳(311)，以及与外壳(311)转动连接的主转轴(312)，所述外壳(311)与沉管(2)固定安装，所述外壳(311)内部依次转动连接有二级转轴(314)、三级转轴(316)与四级转轴(318)，所述主转轴(312)的一端贯穿外壳(311)与连接轴(32)固定安装，所述主转轴(312)固定安装有位于外壳(311)内部的一级齿轮(313)，所述二级转轴(314)固定安装有位于外壳(311)内部的二级齿轮(315)，所述三级转轴(316)固定安装有位于外壳(311)内部的三级齿轮(317)，所述四级转轴(318)固定安装有位于外壳(311)内部的四级齿轮(319)，所述主转轴(312)、二级转轴(314)、三级转轴(316)以及四级转轴(318)的顶部设置有角度传感器(3110)。
5.根据权利要求4所述的一种包裹式具有稳固功能的三维位移状态测量装置，其特征在于：所述一级齿轮(313)与二级齿轮(315)啮合，所述二级齿轮(315)的另一侧与三级齿轮(317)啮合，所述四级齿轮(319)与三级齿轮(317)啮合。
6.根据权利要求5所述的一种包裹式具有稳固功能的三维位移状态测量装置，其特征在于：所述二级齿轮(315)、三级齿轮(317)与四级齿轮(319)包括主齿轮与副齿轮，主齿轮的直径大于副齿轮的直径，所述二级齿轮(315)的副齿轮与一级齿轮(313)啮合，所述三级齿轮(317)的副齿轮与二级齿轮(315)的主齿轮啮合，所述四级齿轮(319)的副齿轮与三级齿轮(317)的主齿轮啮合，副齿轮与啮合的主齿轮的齿数比与二级齿轮(315)的副齿轮与一级齿轮(313)的齿数比相同。
7.根据权利要求6所述的一种包裹式具有稳固功能的三维位移状态测量装置，其特征在于：所述一级齿轮(313)、二级齿轮(315)、三级齿轮(317)与四级齿轮(319)在纵轴偏转箱(31)内部与横轴偏转箱(34)内部设置相同，所述纵轴偏转箱(31)与横轴偏转箱(34)的内部设置相同。
8.一种包裹式具有稳固功能的三维位移状态测量系统，包括测量装置、数据总线以及测控终端，其特征在于：所述测量装置与沉管(2)固定安转，用于测量沉管(2)位移数据，所述数据总线的一端与测量装置连接，所述数据总线的另一端与测控终端连接，所述测控终端通过数据总线接收测量装置测量的数据，并对数据进行汇总与转换。
9.根据权利要求8所述的一种包裹式具有稳固功能的三维位移状态测量系统，其特征在于：所述测量装置使用权利要求1-7所述的一种包裹式具有稳固功能的三维位移状态测量装置，所述测量装置中的拉线式位移传感器(37)以及多个角度传感器(3110)测量的数据通过数据总线进行传输。
10.根据权利要求8所述的一种包裹式具有稳固功能的三维位移状态测量系统，其特征在于：所述测控终端包括数据接收模块，数据转换模块以及数据显示模块，所述数据接收模块与数据总线连接，接收测量装置测量的数据，所述数据转...
【技术特征摘要】
1.一种包裹式具有稳固功能的三维位移状态测量装置，包括固定套(1)，其特征在于：所述固定套(1)包覆在两段沉管(2)的连接处，所述固定套(1)内部的顶部与两侧设置有测量仪(3)，所述测量仪(3)包括一组纵轴偏转箱(31)与横轴偏转箱(34)，所述纵轴偏转箱(31)的一侧与沉管(2)的外周面固定安装，所述纵轴偏转箱(31)的另一侧设置有连接轴(32)，所述连接轴(32)的一端固定安装有连接件(33)，所述横轴偏转箱(34)通过固定安装，所述横轴偏转箱(34)与纵轴偏转箱(31)垂直设置。
2.根据权利要求1所述的一种包裹式具有稳固功能的三维位移状态测量装置，其特征在于：所述横轴偏转箱(34)的底部设置有连接轴(32)，所述连接轴(32)的底部固定安装有水平转轮(35)，所述水平转轮(35)的中部固定安装有拉线式位移传感器(37)，所述水平转轮(35)的外周面一条社会自由导向管(36)，所述拉线式位移传感器(37)设置有拉线(38)，所述拉线(38)贯穿导向管(36)，所述拉线(38)的另一端一体设置有固定块(39)，所述固定块(39)与另一根沉管(2)的外周面固定安装，所述拉线(38)与两个连接轴(32)的轴线相互垂直且相交于一点。
3.根据权利要求2所述的一种包裹式具有稳固功能的三维位移状态测量装置，其特征在于：所述水平转轮(35)的底部通过连接轴(32)与沉管(2)的外周面转动连接，所述拉线式位移传感器(37)的外壳(311)为圆形，所述拉线式位移传感器(37)与水平转轮(35)的轴线重合。
4.根据权利要求2所述的一种包裹式具有稳固功能的三维位移状态测量装置，其特征在于：所述横轴偏转箱(34)包括外壳(311)，以及与外壳(311)转动连接的主转轴(312)，所述外壳(311)与沉管(2)固定安装，所述外壳(311)内部依次转动连接有二级转轴(314)、三级转轴(316)与四级转轴(318)，所述主转轴(312)的一端贯穿外壳(311)与连接轴(32)固定安装，所述主转轴(312)固定安装有位于外壳(311)内部的一级齿轮(313)，所述二级转轴(314)固定安装有位于外壳(311)内部的二级齿轮(315)，所述三级转轴(316)固定安装有位于外壳(311)内部的三级齿轮(317)，所述四级转轴(318)固定安装有位于外壳(311)内部的四级齿轮(319)，所述主转轴(312)、二级转轴(314...
【专利技术属性】
技术研发人员：沈永芳，车爱兰，
申请(专利权)人：上海交大海科检测技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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