一種改進的隧道用沉降監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種改進的隧道用沉降監(jiān)測系統(tǒng)，包括激光發(fā)射器、激光接收和測量裝置、數(shù)據(jù)處理裝置、數(shù)據(jù)發(fā)射裝置、高精度電機、高精度電機調(diào)整鏡面及電機驅(qū)動和控制系統(tǒng)；激光發(fā)射器及激光接收和測量裝置通過支撐架設(shè)置在隧道內(nèi)，數(shù)據(jù)處理裝置設(shè)置在隧道的下方，數(shù)據(jù)處理裝置與激光發(fā)射器連接，數(shù)據(jù)發(fā)射裝置與數(shù)據(jù)處理裝置連接；高精度電機設(shè)置在隧道的頂部，高精度電機調(diào)整鏡面設(shè)置在高精度電機正下方，高精度電機及高精度電機調(diào)整鏡面位于激光發(fā)射器及激光接收和測量裝置之間，電機驅(qū)動和控制系統(tǒng)與高精度電機連接。本實用新型通過光學(xué)震動補償模塊，準(zhǔn)確進行對擾動進行補償，從而大大提高了隧道沉降的監(jiān)測的及時性、準(zhǔn)確性和控制便捷性。
【專利說明】一種改進的隧道用沉降監(jiān)測系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種隧道檢測系統(tǒng)，尤其涉及一種改進的隧道用沉降監(jiān)測系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]隧道沉降在經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)可能導(dǎo)致嚴(yán)重的財產(chǎn)和基礎(chǔ)下部建筑的損失。因此，隨時正確監(jiān)測地面和底層沉降，并提供標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)對于預(yù)測和預(yù)報地面沉降工作至關(guān)重要。而傳統(tǒng)的沉降監(jiān)測系統(tǒng)盡管該系統(tǒng)有容易操作，長時間的檢測范圍等優(yōu)點，但是在進行監(jiān)測的時候容易受到隧道內(nèi)車輛震動的影響，造成精度與通信的準(zhǔn)確率下降。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型的目的:提供一種改進的隧道用沉降監(jiān)測系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對于隧道內(nèi)部的各個測量點的變化情況的自動檢測，并且測量結(jié)果通過無線傳送到遠(yuǎn)處的監(jiān)控設(shè)備，能夠解決因為列車通過等客觀因素造成的檢測設(shè)備以為而導(dǎo)致的測量誤差。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案是:
[0005]一種改進的隧道用沉降監(jiān)測系統(tǒng)，包括激光發(fā)射器、激光接收和測量裝置、數(shù)據(jù)處理裝置、數(shù)據(jù)發(fā)射裝置、高精度電機、高精度電機調(diào)整鏡面及電機驅(qū)動和控制系統(tǒng)；所述的激光發(fā)射器及激光接收和測量裝置分別通過支撐架設(shè)置在隧道內(nèi)，所述的激光接收和測量裝置與所述的激光發(fā)射器位于同一高度；所述的數(shù)據(jù)處理裝置設(shè)置在隧道的下方，所述的數(shù)據(jù)處理裝置與所述的激光發(fā)射器連接，所述的數(shù)據(jù)發(fā)射裝置與所述的數(shù)據(jù)處理裝置連接；所述的高精度電機設(shè)置在隧道的頂部，所述的高精度電機調(diào)整鏡面設(shè)置在所述的高精度電機的正下方，所述的高精度電機及高精度電機調(diào)整鏡面分別位于所述的激光發(fā)射器及激光接收和測量裝置之間，且所述的激光發(fā)射器面向所述的高精度電機調(diào)整鏡面；所述的電機驅(qū)動和控制系統(tǒng)位于隧道的上方，且所述的電機驅(qū)動和控制系統(tǒng)與所述的高精度電機連接。
[0006]上述的改進的隧道用沉降監(jiān)測系統(tǒng)，其中，還包括五個陀螺儀，分別為第一陀螺儀、第二陀螺儀、第三陀螺儀、第四陀螺儀及第五陀螺儀；所述的第一陀螺儀及第三陀螺儀分別設(shè)置在支撐所述的激光發(fā)射器的支撐桿的上端及下端，所述的第一陀螺儀位于所述的激光發(fā)射器的底部，所述的第三陀螺儀位于隧道的底部；所述的第二陀螺儀設(shè)置在所述的隧道的頂部，位于所述的高精度電機的側(cè)端；所述的第四陀螺儀及第五陀螺儀分別設(shè)置在支撐所述的激光接收和測量裝置的支撐桿的上端及下端，所述的第四陀螺儀位于所述的激光接收和測量裝置的底部，所述的第五陀螺儀位于隧道的底部。
[0007]上述的改進的隧道用沉降監(jiān)測系統(tǒng)，其中，所述的激光發(fā)射器與所述的激光接收和測量裝置之間設(shè)有測量基準(zhǔn)，所述的激光發(fā)射器在所述的激光接收和測量裝置的中心設(shè)有像位置，所述的激光發(fā)射器位移后在所述的激光接收和測量裝置上設(shè)有位移像位置。
[0008]本實用新型通過光學(xué)震動補償準(zhǔn)確進行對擾動進行補償，從而大大提高了隧道沉降的監(jiān)測的及時性、準(zhǔn)確性和控制便捷性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是現(xiàn)有技術(shù)的隧道用沉降監(jiān)測系統(tǒng)的主視圖。
[0010]圖2是現(xiàn)有技術(shù)的隧道用沉降監(jiān)測系統(tǒng)因測量裝置位移而產(chǎn)生的測量誤差示意圖。
[0011]圖3是本實用新型一種改進的隧道用沉降監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0012]以下結(jié)合附圖進一步說明本實用新型的實施例。
[0013]請參見附圖1至附圖3所示，一種改進的隧道用沉降監(jiān)測系統(tǒng)，包括激光發(fā)射器
11、激光接收和測量裝置12、數(shù)據(jù)處理裝置13、數(shù)據(jù)發(fā)射裝置14、高精度電機20、高精度電機調(diào)整鏡面21及電機驅(qū)動和控制系統(tǒng)22 ;所述的激光發(fā)射器11及激光接收和測量裝置12分別通過支撐架設(shè)置在隧道內(nèi)，所述的激光接收和測量裝置12與所述的激光發(fā)射器11位于同一高度；所述的數(shù)據(jù)處理裝置13設(shè)置在隧道的下方，所述的數(shù)據(jù)處理裝置13與所述的激光發(fā)射器11連接，所述的數(shù)據(jù)發(fā)射裝置14與所述的數(shù)據(jù)處理裝置13連接；所述的高精度電機20設(shè)置在隧道的頂部，所述的高精度電機調(diào)整鏡面21設(shè)置在所述的高精度電機20的正下方，所述的高精度電機20及高精度電機調(diào)整鏡面21分別位于所述的激光發(fā)射器11及激光接收和測量裝置12之間，且所述的激光發(fā)射器11面向所述的高精度電機調(diào)整鏡面21 ;所述的電機驅(qū)動和控制系統(tǒng)22位于隧道的上方，且所述的電機驅(qū)動和控制系統(tǒng)22與所述的高精度電機20連接。
[0014]還包括五個陀螺儀，分別為第一陀螺儀231、第二陀螺儀232、第三陀螺儀233、第四陀螺儀234及第五陀螺儀235 ;所述的第一陀螺儀231及第三陀螺儀233分別設(shè)置在支撐所述的激光發(fā)射器11的支撐桿的上端及下端，所述的第一陀螺儀231位于所述的激光發(fā)射器11的底部，所述的第三陀螺儀233位于隧道的底部；所述的第二陀螺儀232設(shè)置在所述的隧道的頂部，位于所述的高精度電機20的側(cè)端；所述的第四陀螺儀234及第五陀螺儀235分別設(shè)置在支撐所述的激光接收和測量裝置12的支撐桿的上端及下端，所述的第四陀螺儀234位于所述的激光接收和測量裝置12的底部，所述的第五陀螺儀235位于隧道的底部。
[0015]所述的激光發(fā)射器11與所述的激光接收和測量裝置12之間設(shè)有測量基準(zhǔn)111，所述的激光發(fā)射器11在所述的激光接收和測量裝置12的中心設(shè)有像位置113，所述的激光發(fā)射器11位移后在所述的激光接收和測量裝置12上設(shè)有位移像位置114。
[0016]通過數(shù)據(jù)發(fā)射裝置14將數(shù)據(jù)發(fā)射到遠(yuǎn)處的數(shù)據(jù)處理中心，在數(shù)據(jù)處理中心將長時期的測量數(shù)據(jù)進行保存，并計算地面沉降隨時間變化的情況。在本發(fā)明中，設(shè)備由隧道內(nèi)電纜進行供電，本發(fā)明的使用不限于此。激光發(fā)射器11與激光接收和測量裝置12配合進行測量。當(dāng)沒有地面沉降的時候，激光發(fā)射器11所發(fā)射的光束將打在激光接收和測量裝置12的中心，而隨著時間的推移以及其它的事件造成地面沉降的情況下，激光發(fā)射器11所發(fā)射的光束在激光接收和測量裝置12上的位置將會發(fā)生變化，通過比較這個變化量與絕對基準(zhǔn)點的差值，就能夠得知隧道中的某個位置下沉(或者抬升)的數(shù)值。
[0017]數(shù)據(jù)處理裝置13包括:CPU、光耦和濾波電路，對激光接收和測量裝置12的信號進行采集、分析和儲存。再以數(shù)字信號傳給連接采集芯片組的通訊控制組，通訊控制組由時鐘芯片、通訊電路、濾波電路、晶振和CPU構(gòu)成。數(shù)據(jù)發(fā)射裝置14收集到采集芯片組的數(shù)據(jù)后經(jīng)CPU處理。分析過后得出數(shù)據(jù)，通過天線發(fā)送采集數(shù)據(jù)，將與前后測點之間的差值上傳給沉降控制網(wǎng)絡(luò)。
[0018]但是，由于隧道中會有列車通過以及其它的一些事件，會造成激光發(fā)射器11和激光接收和測量裝置12的自身位移和變形，這將引入地面沉降計算過程的誤差。如圖2所示，在正常的情況下，激光發(fā)射器11和激光接收和測量裝置12將維持水平的測量基準(zhǔn)111，但是，當(dāng)激光發(fā)射器11發(fā)生變形或者位移時，它在激光接收和測量裝置12上的像位置113將會產(chǎn)生X，Y, Z方向上的位移到新的位移像位置114。甚至在激光接收和測量裝置12上的像會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)方向的變化。
[0019]為了解決這個問題，如圖3中，本發(fā)明中通過高精度電機調(diào)整鏡面21，對其進行卻動的高精度電機20及其附屬的電機驅(qū)動和控制系統(tǒng)22，來改變激光束的角度，從而得到與前后節(jié)點之間的相對位移差值來補償測量過程中的錯誤。在本實施例中，采用了 5個陀螺儀來監(jiān)控各個節(jié)點的震動情況，但是在具體實施中不限于此。在遠(yuǎn)程讀取測量數(shù)據(jù)的時候，首先要讀取陀螺儀的數(shù)據(jù)對位置信息進行補償。當(dāng)發(fā)現(xiàn)有震動時候，根據(jù)處理器計算的補償位移量，通過第一陀螺儀231和第三陀螺儀233的差值可以得到激光發(fā)射器11的位置變化數(shù)據(jù)。而通過第四陀螺儀234和第五陀螺儀235的差值可以得到激光接收和測量裝置12的位置變化數(shù)據(jù)。在通過第二陀螺儀232、第一陀螺儀231以及第五陀螺儀235之間的差值可以得到高精度電機調(diào)整鏡面21的位置變化信息。
[0020]通過前述的差值的計算，可以得到高精度電機調(diào)整鏡面21所應(yīng)采取的補償數(shù)據(jù)，電磁驅(qū)動的支架將根據(jù)這些數(shù)據(jù)移動補償高精度電機調(diào)整鏡面21，根據(jù)接收器的抖動方向及位移量加以補償，補償鏡組相應(yīng)調(diào)整位置和角度，使光路保持穩(wěn)定，從而解決由于列車通過等因素造成測量裝置自身位移給沉降測量本身造成的誤差影響。
[0021]綜上所述，本實用新型通過光學(xué)震動補償模塊，準(zhǔn)確進行對擾動進行補償，從而大大提高了隧道沉降的監(jiān)測的及時性、準(zhǔn)確性和控制便捷性。
[0022]以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例，并非因此限制本實用新型的專利范圍，凡是利用本實用新型說明書內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)變換，或直接或間接運用附屬在其他相關(guān)產(chǎn)品的【技術(shù)領(lǐng)域】，均同理包括在本實用新型的專利保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種改進的隧道用沉降監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:包括激光發(fā)射器、激光接收和測量裝置、數(shù)據(jù)處理裝置、數(shù)據(jù)發(fā)射裝置、高精度電機、高精度電機調(diào)整鏡面及電機驅(qū)動和控制系統(tǒng)；所述的激光發(fā)射器及激光接收和測量裝置分別通過支撐架設(shè)置在隧道內(nèi)，所述的激光接收和測量裝置與所述的激光發(fā)射器位于同一高度；所述的數(shù)據(jù)處理裝置設(shè)置在隧道的下方，所述的數(shù)據(jù)處理裝置與所述的激光發(fā)射器連接，所述的數(shù)據(jù)發(fā)射裝置與所述的數(shù)據(jù)處理裝置連接；所述的高精度電機設(shè)置在隧道的頂部，所述的高精度電機調(diào)整鏡面設(shè)置在所述的高精度電機的正下方，所述的高精度電機及高精度電機調(diào)整鏡面分別位于所述的激光發(fā)射器及激光接收和測量裝置之間，且所述的激光發(fā)射器面向所述的高精度電機調(diào)整鏡面；所述的電機驅(qū)動和控制系統(tǒng)位于隧道的上方，且所述的電機驅(qū)動和控制系統(tǒng)與所述的高精度電機連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改進的隧道用沉降監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:還包括五個陀螺儀，分別為第一陀螺儀、第二陀螺儀、第三陀螺儀、第四陀螺儀及第五陀螺儀；所述的第一陀螺儀及第三陀螺儀分別設(shè)置在支撐所述的激光發(fā)射器的支撐桿的上端及下端，所述的第一陀螺儀位于所述的激光發(fā)射器的底部，所述的第三陀螺儀位于隧道的底部；所述的第二陀螺儀設(shè)置在所述的隧道的頂部，位于所述的高精度電機的側(cè)端；所述的第四陀螺儀及第五陀螺儀分別設(shè)置在支撐所述的激光接收和測量裝置的支撐桿的上端及下端，所述的第四陀螺儀位于所述的激光接收和測量裝置的底部，所述的第五陀螺儀位于隧道的底部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改進的隧道用沉降監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述的激光發(fā)射器與所述的激光接收和測量裝置之間設(shè)有測量基準(zhǔn)，所述的激光發(fā)射器在所述的激光接收和測量裝置的中心設(shè)有像位置，所述的激光發(fā)射器位移后在所述的激光接收和測量裝置上設(shè)有位移像位置。
【文檔編號】G01C5/00GK204165548SQ201420691294
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月18日
【發(fā)明者】張慧寧 申請人:上海威透電子科技有限公司