[發明專利]一種用于隧道施工的收斂監測系統

有效

• 申請號: 201410101959.4
• 申請日: 2014-03-19
• 公開（公告）號: CN103837125B
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 王剛;林純鵬;趙寶華;于少輝;楊壯志;汪玉華;劉濤
• 申請（專利權）人: 中鐵隧道集團有限公司
• 主分類號: G01B21/32
• 分類號: G01B21/32;G01B11/16;G08C17/02;H04W84/18
• 代理公司: 洛陽市凱旋專利事務所41112
• 代理人: 陸君

1.一種用于隧道施工的收斂監測系統，其特征是：由測量模塊、姿態監測模塊、姿態調整模塊、節點控制模塊和電源智能管理模塊構成節點測量模塊，節點測量模塊通過通訊模塊將測量的數據傳送給遠程控制主機；

所述測量模塊用于測量隧道的收斂量；

所述姿態監測模塊將測量模塊的姿態信息傳送到節點控制模塊；

所述姿態調整模塊根據節點控制模塊反饋的數據調整測量模塊的姿態；姿態調整模塊包括DC/DC模塊、嵌入式智能控制模塊、Y軸驅動模塊和Y軸執行馬達及X軸驅動模塊和X軸執行馬達，所述DC/DC模塊接入外部DC12V電源經穩壓和濾波后輸出兩路電壓，其中一路直接輸出DC12V電源供給X軸驅動模塊和Y軸驅動模塊，另外一路輸出DC5V電壓供給嵌入式智能控制模塊，所述嵌入式智能控制模塊通過RS485通訊和外部設備進行數據交換，獲取控制指令，根據外部指令，發出控制脈沖由Y軸驅動模塊和X軸驅動模塊放大后驅動Y軸執行馬達和X軸執行馬達進行姿態的調整；

所述節點控制模塊對測量模塊的測量頻次進行操控，并對測量信號進行分析處理和數據轉換；

所述電源智能管理模塊為測量模塊、姿態監測模塊、節點控制模塊和姿態調整模塊供電，并實現電源轉換、電源調節及電源控制。

2.根據權利要求1所述的用于隧道施工的收斂監測系統，其特征是：所述測量模塊中的節點測量單元利用激光相位法測量技術，用無線電波段的頻率，對激光束進行幅度調制并測定調制光往返測線一次所產生的相位延遲，再根據調制光的波長，換算此相位延遲所代表的距離，其中節點測量單元的分辨率達到0.1mm，測量精度達到0.5mm。

3.根據權利要求1所述的用于隧道施工的收斂監測系統，其特征是：所述姿態監測模塊包括三軸MEMS陀螺、三軸MEMS加速度計和三軸磁阻型磁強計，所述三軸MEMS陀螺用于測量載體三個方向的絕對角速率，所述三軸MEMS加速度計用于測量載體三個方向的加速度，在系統工作中，感知系統水平方向的傾斜，進而修正三軸MEMS陀螺在俯仰和滾動方向的漂移，所述三軸磁阻型磁強計測量三維地磁強度，提供方向角的初始對準以及修正方位角漂移。

4.根據權利要求1所述的用于隧道施工的收斂監測系統，其特征是：所述節點控制模塊包括嵌入式控制模塊、通訊轉換模塊和無線發射接收模塊，所述無線發射接收模塊采用ZigBee無線通訊方式與遠程控制主機進行數據交換，響應和執行遠程控制主機的命令，其中嵌入式控制模塊內部采用RS485工業總線通訊模式，通過通訊轉換模塊連接符合RS485協議的測量模塊，在工作時，首先由遠程控制主機發出指令，嵌入式控制模塊通過無線發射接收模塊獲取指令，并控制測量模塊執行數據采集指令，數據采集完成后，由嵌入式控制模塊根據對測量模塊內數據進行查詢獲取相應的數據并進行分析后，通過無線發射接收模塊上傳數據至遠程控制主機。

5.根據權利要求1所述的用于隧道施工的收斂監測系統，其特征是：所述電源智能管理模塊包括蓄電池管理單元、電源檢測單元、整流濾波回路、DC/DC轉換回路和蓄電池，所述整流濾波回路和DC/DC轉換回路將市電轉換為DC12V電壓為系統供電，同時由蓄電池管理單元監測蓄電池的狀態，判斷是否給蓄電池進行充電操作，如果蓄電池電量不足，將對蓄電池進行充電，并監測整個充電過程，保證蓄電池在規定的條件下安全的補充電量，在整個供電系統運行周期內，電源檢測單元一直處于工作狀態，當檢測到市電失電時，電源檢測單元馬上執行切換，系統由市電供電被切換到蓄電池供電，以保證節點設備的穩定運行。

6.根據權利要求1所述的用于隧道施工的收斂監測系統，其特征是：所述通訊模塊為在隧道洞內采用ZigBee網絡無線數據傳輸器點對點式進行傳輸，在隧道距離較長時，由多個中繼無線傳輸模塊自動構成數據傳送鏈，將測量數據從監測點傳送到遠程控制管理中心。

7.根據權利要求1所述的用于隧道施工的收斂監測系統，其特征是：所述遠程控制主機通過遠程通訊網絡實現對節點測量模塊的操作控制。