[發(fā)明專利]一種基于激光位移檢測裝置的隧道變形監(jiān)測系統(tǒng)及監(jiān)測方法

有效

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• 申請日: 2021-06-15
• 公開（公告）號: CN113340225B
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發(fā)明（設計）人: 李國偉;白雅偉;李銀霞;王艷;田國立;王曉睿;林青;李俊峰;韓艷紅;王展;李志鵬;鄭培信;王昊森;孫永新;劉旭
• 申請（專利權）人: 華北水利水電大學
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16
• 代理公司: 鄭州中科鼎佳專利代理事務所(特殊普通合伙) 41151
• 代理人: 蔡佳寧

一種基于激光位移檢測裝置的隧道變形監(jiān)測系統(tǒng)及監(jiān)測方法，包括后臺主站、前端傳感器，后臺主站與前端傳感器之間通過無線公共通信網(wǎng)絡通信連接；后臺主站中構建有3D空間模型；前端傳感器包括基準裝置、位移檢測裝置；前端傳感器安裝時，采用隧道相對空間坐標，基準裝置設置有一個，固定安裝在隧道一端頂部或側壁，位移檢測裝置設置有若干個，以等間距方式固定安裝在隧道中段頂部或側壁，構成帶有監(jiān)測基準點的隧道變形監(jiān)測測量系統(tǒng)；所有位移檢測裝置檢測出的在隧道相對空間坐標系的位移數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶笈_主站，后臺主站對隧道相對空間坐標系的位移數(shù)據(jù)進行計算和空間坐標轉換，最終轉換為各個位移檢測裝置所對應的隧道安裝點的空間變形量。

技術領域

本發(fā)明涉及隧道變形監(jiān)測技術領域，具體涉及一種基于激光位移檢測裝置的隧道變形監(jiān)測系統(tǒng)及監(jiān)測方法。

背景技術

隨著國內(nèi)道路、軌道交通的快速發(fā)展，作為其中一個重要環(huán)節(jié)的隧道，其數(shù)量也在快速增加；隧道安全直接影響人民生命安全和道路暢通，一旦發(fā)生坍塌事故將造成難以估量的經(jīng)濟損失；對使用中隧道進行動態(tài)變形監(jiān)測，是預防隧道發(fā)生坍塌事故的有效手段，現(xiàn)有隧道變形動態(tài)監(jiān)測主要采用預埋傳感器、加裝激光測距儀及機械式變形測量裝置等技術方案來實現(xiàn)，但其都存在一個問題：因其均無法設置監(jiān)測基準點，僅能孤立監(jiān)測隧道局部變形，而無法對隧道整體變形進行評估；如果發(fā)現(xiàn)隧道發(fā)生局部變形，在對隧道進行加固維修工程前，還需要對隧道整體變形進行評估，此時可以借助全站儀進行人工測量，這又增加了隧道整體變形評估的工作量和成本；如果采用全站儀進行隧道整體變形的監(jiān)測，則因全站儀價格昂貴又會導致隧道監(jiān)測成本急劇攀升，因此目前缺少低成本隧道動態(tài)整體變形監(jiān)測的有效技術手段。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服背景技術中的不足，本發(fā)明公開了一種基于激光位移檢測裝置的隧道變形監(jiān)測系統(tǒng)及監(jiān)測方法；基于激光位移檢測裝置的隧道變形監(jiān)測系統(tǒng)包括后臺主站、前端傳感器，后臺主站與前端傳感器之間通過無線公共通信網(wǎng)絡通信連接，后臺主站中構建有被監(jiān)測隧道的3D空間模型，同時3D空間模型上設置有與現(xiàn)場設備安裝所使用的、相同的隧道相對空間坐標；前端傳感器包括基準裝置、位移檢測裝置；前端傳感器安裝時，采用隧道相對空間坐標，基準裝置設置有一個，固定安裝在隧道一端頂部或側壁，位移檢測裝置設置有若干個，以等間距方式固定安裝在隧道中段頂部或側壁，構成帶有監(jiān)測基準點的隧道變形監(jiān)測測量系統(tǒng)；所有位移檢測裝置檢測出的在隧道相對空間坐標系的位移數(shù)據(jù)傳輸給基準裝置，再經(jīng)基準裝置傳輸?shù)胶笈_主站，后臺主站對接收到的各個檢測裝置檢測出的在隧道相對空間坐標系的位移數(shù)據(jù)進行空間坐標轉換，最終轉換為各個位移檢測裝置所對應的隧道安裝點的空間變形量，實現(xiàn)對隧道整體變形情況的監(jiān)測。

為了實現(xiàn)所述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術方案：一種基于激光位移檢測裝置的隧道變形監(jiān)測系統(tǒng)，包括后臺主站、前端傳感器，后臺主站與前端傳感器之間通過無線公共通信網(wǎng)絡連接；后臺主站中構建有被監(jiān)測隧道的3D空間模型，經(jīng)前端傳感器采集到的隧道變形位移數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶笈_主站，由后臺主站進行空間坐標轉換，最終轉換為隧道的整體變形量，并以圖、表和3D模型的形式予以顯示；

前端傳感器包括基準裝置、位移檢測裝置；基準裝置包括數(shù)據(jù)采集通信模塊、檢測基準組件，檢測基準組件固定設置在數(shù)據(jù)采集通信模塊一側面，其中數(shù)據(jù)采集通信模塊用于基準裝置與主站之間的通信及對位移檢測裝置測量數(shù)據(jù)的采集，其中檢測基準組件用于對前端傳感器設置測量基準；位移檢測裝置包括光機組件、光機控制器、檢測基準組件，光機控制器與光機組件電性連接，位移檢測裝置的檢測基準組件固定設置在光機組件其中一側面，相對檢測基準組件安裝側面固定設置有鏡頭組件，鏡頭組件上設置有場鏡；光機組件用于提供測量用激光信號及檢測返回的激光信號，光機控制器對光機組件進行控制并分析計算返回激光信號，得到隧道變形數(shù)據(jù)；