隧道水平收敛远程激光监测系统技术方案

一种隧道水平收敛远程激光监测系统，属应用于隧道施工或营运中隧道水平收敛的自动监测。由水平收敛测试装置和现场监控计算机组成，其中，水平收敛测试装置由水平收敛测试仪和可调安装底座组成；多台水平收敛测试仪通过有线方式或无线方式与现场监控计算机实现通信；可调安装底座结构为：用作竖向安装在隧道侧壁上的底板上焊接有一支撑座，支撑座的水平面上固定有一底座，水平调节件经螺栓铰接在底座上，且水平调节件的两侧板上的弧形孔中穿插有一根紧定螺栓，安装板固定在水平调节件的顶板上；上述水平收敛测试仪安装固定在安装板上。它具有操作简便、非接触式、无需专用反射板的特点。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种隧道水平收敛测试装置，特别是隧道水平收敛远程激光监测 系统，应用于隧道施工或运营中隧道水平收敛的自动检测，也可用于不同环境的距离测量。
技术介绍
我国是一个多山的国家，由于坡度限制、环境保护及城市环境需要，隧道广泛应用 于高速公路、铁路、地铁建设中。在隧道施工过程中，对隧道围岩、支护衬砌结构所处的力 场及其稳定状态进行监控量测，被认为是保障施工安全、优化隧道设计、指导施工的主要方 法，在隧道施工中具有十分重要的作用，是新奥法施工的重要内容之一；在隧道运营过程 中，持续的隧道结构变形监测是隧道运营安全的重要保障。隧道位移监测的传统项目是拱顶下沉和周边收敛。一般采用收敛计进行接触式测 量，尽管收敛计本身读数精度很高，但实测精度受设备安置等各种因素有较大影响。这种方 法受限于隧道周边上各点之间的相对距离，且只能求得一点相对另一点的位移，隧道不对 称变形和纵向位移，采用传统方法就测不出来。巴赛特收敛系统是一种隧道剖面收敛自动测量系统，它由多个杆件单元(一个长 的和一个短的组合成为一对杆件单元)首尾互相铰接安装在待测剖面四周，构成一个测量 环，杆件单元内置一种特制的高精度电解质倾角传感器，每对长短臂的一个铰接点通过固 定件与洞壁相固定，另一个铰接点是浮动的。当洞壁发生变形时，必定使变形区内的几个固 定点产生(空间)位移，也带动相关的长短臂活动，即长短臂产生角度变化。这时分别安装 在长、短臂上的倾角传感器就可测出这种微小的角度变化。通过测试过程中的计算结果分 别与首次测量数据比较可获隧道轮廓动态变化状况。本测试方法在接触式测量方法中效果 较好，但系统设置费用较高，难以广泛应用。非接触方式测量隧道周边位移有采用测点埋设反光标靶，通过电子全站仪测出测 点三维坐标，通过不同批次测试三维坐标值可计算得出测点收敛值。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种用于隧道施工或营运中隧道水平收敛监测的一种 简便、非接触、无需专用反射板的远程自动化隧道水平收敛监测系统。本新型的目的是这样实现的一种隧道水平收敛远程激光监测系统，由水平收敛 测试装置和现场监控计算机组成，其中，水平收敛测试装置由水平收敛测试仪和可调安装 底座组成；多台水平收敛测试仪通过有线方式或无线方式与现场监控计算机实现通信；可 调安装底座结构为用作竖向安装在隧道侧壁上的底板上焊接有一支撑座，支撑座的水平 面上固定有一底座，水平调节件经螺栓铰接在底座上，且水平调节件的两侧板上的弧形孔 中穿插有一根紧定螺栓，安装板固定在水平调节件的顶板上；上述水平收敛测试仪安装固 定在安装板上。上述安装板为槽钢形，安装板的两竖板上开有使螺栓固定水平收敛测试仪的安装孔。上述多台水平收敛测试仪通过与现场监控计算机实现通信的有线方式具体为多 台水平收敛测试仪采用总线方式与现场监控计算机实现通信，该总线沿隧道动力电缆线铺 设到洞外。激光水平收敛测试装置由水平收敛测试仪和安装底座组成；现场总线采用4芯屏蔽线或无线模块连接隧道口监测中心(即现场监控计算 机)；隧道口监测中心接收测试数据及控制测试装置工作状态。上述隧道内的同一断面根据测试需要设置一套或多套装置。本系统中激光水平收敛测试装置可自动采集存储收敛数据，或通过现场数据总线 由隧道口监测中心计算机控制数据采集及工作状态设置。本新型的有益效果是1、本系统属于非接触式隧道水平收敛测试方案。2、本系统无需专用反射板，只需要保证测点位置平整即可。3、测试装置通过可调安装底座安装在隧道内，可以方便地调整测点位置。4、测试装置可以自动定时采集或远程控制采集。本新型的相关技术参数测量范围0. 05米至60米；测量精度士 1. 5毫米；存储温度-25°C 70°C ；工作温度-10°C 45°C ；湿度条件彡85%。附图说明图1是本新型水平收敛测试仪原理框图。图2是本新型水平收敛测试装置在隧道上布置的立体示意图。图3是本新型水平收敛测试仪的立体图。图4是本新型水平收敛测试仪另一视角方向的立体图。图5是本新型水平收敛测试装置(即水平收敛测试仪安装在可调安装底座上)的立 体图。图6是图5所示可调安装底座的立体图。图7是图6所示可调安装底座拆去安装板后的立体图。图8是图7所示可调安装底座拆去安装板后另一视角方向的立体图。具体实施方式本新型由水平收敛测试装置和现场监控计算机组成，其中，水平收敛测试装置由 水平收敛测试仪6和可调安装底座组成；多台水平收敛测试仪通过有线方式或无线方式与 现场监控计算机实现通信。图5 8示出，可调安装底座结构为用作竖向安装在隧道侧壁上的底板1上焊4接有一支撑座2，支撑座的水平面上固定有一底座3，水平调节件4经螺栓如铰接在底座3 上，且水平调节件4的两侧板上的弧形孔4b中穿插有一根紧定螺栓如，安装板5固定在水 平调节件的顶板上；上述水平收敛测试仪6安装固定在安装板5上。安装板5为槽钢形，安装板5的两竖板上开有使螺栓固定水平收敛测试仪的安装 孔如。多台水平收敛测试仪通过与现场监控计算机实现通信的有线方式具体为多台水平 收敛测试仪采用总线方式与现场监控计算机实现通信，该总线沿隧道动力电缆线铺设到洞 外。图1示出，水平收敛测试仪(可外购)主要由激光发射和接收单元以及单片机处理 系统组成，单片机通过RS485或RS232与远程上位机即现场监控计算机通信。图2示出，本系统的设备组成如下水平收敛测试装置由水平收敛测试仪和安装 底座组成，固定于隧道内测点位置；靶点水平收敛测试仪对侧隧道测试点，用水泥抹平和 安装平板的区域。图3、图4示出，水平收敛测试仪壳体上有6a为激光发射接受窗口，6b为装置手 动电源开关，6c为装置手动测试按钮，6d为装置总开关，6e为装置电源插座，6f为装置数据 及控制总线插座。本专利技术通过在隧道内需要测试水平收敛断面安装激光水平收敛测试装置，测试装 置通过发射激光，同时接收反射激光，通过收发激光间时间差计算水平收敛测线长度。测 试数据在测试装置存储或通过现场总线传输至洞口监测计算机，通过预设判别模式进行预Sfc目。激光水平收敛测试装置由水平收敛测试仪和可调安装底座构成。洞口监测中心计算机通过现场总线(有线或无线)完成激光水平收敛测试装置测 试控制、数据接收和参数设置。系统设备安装1、按照激光水平收敛测试装置底座上预留安装孔的尺寸、位置，利用冲击钻在隧 道壁上打孔至适宜深度，然后安装、调整，使激光水平收敛测试装置保持水平，最后固定。2、将激光水平收敛测试装置对侧隧道壁激光测点附近区域处理平整，可用水泥抹 平或固定一个平板。3、安装激光水平收敛测试装置保护罩。4、测点传输线安装布置沿隧道壁固定，总线沿隧道动力电缆线铺设到洞外。本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种隧道水平收敛远程激光监测系统，其特征是：由水平收敛测试装置和现场监控计算机组成，其中，水平收敛测试装置由水平收敛测试仪（６）和可调安装底座组成；多台水平收敛测试仪通过有线方式或无线方式与现场监控计算机实现通信；可调安装底座结构为：用作竖向安装在隧道侧壁上的底板（１）上焊接有一支撑座（２），支撑座的水平面上固定有一底座（３），水平调节件（４）经螺栓（４ａ）铰接在底座（３）上，且水平调节件（４）的两侧板上的弧形孔（４ｂ）中穿插有一根紧定螺栓（４ｃ），安装板（５）固定在水平调节件的顶板上；上述水平收敛测试仪（６）安装固定在安装板（５）上。

【技术特征摘要】
1.一种隧道水平收敛远程激光监测系统，其特征是由水平收敛测试装置和现场监控 计算机组成，其中，水平收敛测试装置由水平收敛测试仪(6)和可调安装底座组成；多台水 平收敛测试仪通过有线方式或无线方式与现场监控计算机实现通信；可调安装底座结构 为用作竖向安装在隧道侧壁上的底板(1)上焊接有一支撑座(2)，支撑座的水平面上固定 有一底座(3)，水平调节件(4)经螺栓(4a)铰接在底座(3)上，且水平调节件(4)的两侧板 上的弧形孔(4b)中穿插有一根紧定螺栓(4c)，安装板(...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖凯，陈礼伟，周朝长，王宏，
申请(专利权)人：中铁西南科学研究院有限公司，
类型：实用新型
国别省市：90