CN103363918B

CN103363918B - 海底隧道变形监测装置

Info

Publication number: CN103363918B
Application number: CN201310280412.0A
Authority: CN
Inventors: 毛向阳; 高华喜
Original assignee: Zhejiang Ocean University ZJOU
Current assignee: Zhejiang Ocean University ZJOU
Priority date: 2013-07-04
Filing date: 2013-07-04
Publication date: 2016-01-20
Anticipated expiration: 2033-07-04
Also published as: CN103363918A

Abstract

本发明提供了一种海底隧道变形监测装置，属于监控技术领域。它解决了现有监测装置存在操作不方便、监测范围小等技术问题。本海底隧道变形监测装置，包括安装座，安装座上固定有电机一，电机一的输出轴上固定有转动板，转动板上开设有呈圆环形的定位槽，转动板上固定有电机二，电机二的输出轴与转动板相垂直，电机二的输出轴上固定有一根驱动轴，驱动轴另一端固定有一驱动齿轮，驱动齿轮上啮合有转动齿轮，传动齿轮中部穿设并固定有一根连接轴，连接轴一端固定有轴承，连接轴另一端固定有激光测距仪，轴承设置在所述的定位槽中，所述的转动板上固定有能防止轴承脱离定位槽的防脱离结构。本发明具有操作更加简单、监测范围更广等优点。

Description

海底隧道变形监测装置

技术领域

本发明属于监控技术领域，涉及一种监测装置，特别是一种海底隧道变形监测装置。

背景技术

自上世纪三十年代起，世界发达国家不断修建海底隧道，迄今有海底隧道的国家主要包括日本、英国、法国、美国、挪威、澳大利亚、丹麦、冰岛等。日本关门海底隧道是世界上最早的海底隧道，1936年9月动工修建，1944年全部竣工，该隧道是一孔上、下行铁路隧道，全长3.6km，海底地段长1.14km，隧道高度5.75m，最大坡度2.0～2.5％，海水深14m，隧道深埋覆盖层的平均厚度约11m，该隧道已经安全运行了50多年。著名的日本青函隧道全长53.85km，海底部分长23.0km，位于火山岩、堆积岩中，有多处裂缝、断层。该隧道以钻爆法为主，开挖持续20年，克服了许多包括四次海水淹没和强大土压力带来的困难。于1985年8月竣工，挪威是世界上采用钻爆法修建海底隧道最多的国家，至今已建成累积100多公里的海底隧道。挪威的交通(铁路、公路)海底隧道大部分位于比较坚硬的岩石层内，即古老的火成岩和变质岩，过去20年来，挪威隧道修建承包商已成为硬岩海底隧道工程方面最熟练的承包商，积累了大量的经验。著名的英法海峡隧道全长50.4km，海底地段长37.0km，水深60m，最小覆盖40m，主要采用掘进机(TBM)修建，1994年完工。

我国拥有近二万公里长的海岸线，岛屿、海湾星罗棋布。海南岛、台湾岛、香港、澳门、厦门、青岛、烟台和舟山等区域都是人口稠密的地区。今后随着国民经济的进一步发展，人民生活水平和质量的进一步提高，对跨海交通的需求将与日俱增。用隧道的方式，将远离大陆的各个岛屿甚至各大陆连接起来，以方便人们的出行、促进区域经济发展是各国人民长久以来的梦想。

每年由于地质灾害引起海底隧道形变导致的塌方事故有很多，严重的威胁过往车辆的生命安全。因此，海底隧道的监测是非常急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种海底隧道变形监测装置，该监测装置具有能方便调节激光测距仪的位置，该监测装置还具有操作更加方便、监测范围更广的特点。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种海底隧道变形监测装置，包括能固定在海底隧道侧壁上的安装座，其特征在于，所述的安装座上固定有电机一，所述电机一的输出轴与安装座相垂直，所述电机一的输出轴上固定有转动板，所述电机一的输出轴的轴心线处于转动板中心线的侧部，所述的转动板上开设有呈圆环形的定位槽，所述的转动板上固定有电机二，所述电机二的输出轴与转动板相垂直，所述的电机二的输出轴上固定有一根驱动轴，所述驱动轴的轴心线与定位槽的中心线相重合，且驱动轴的轴心线与电机一的输出轴的轴心线方向相平行，所述驱动轴另一端固定有一驱动齿轮，所述的驱动齿轮上啮合有转动齿轮，所述的驱动齿轮的外径小于所述转动齿轮的外径，所述转动齿轮中部穿设并固定有一根连接轴，所述连接轴一端固定有轴承，所述的连接轴固定在轴承的内圈处，所述连接轴另一端固定有激光测距仪，所述的轴承设置在所述的定位槽中，所述轴承的外圈与定位槽的槽壁相接触，所述的转动板上固定有能防止轴承脱离定位槽的防脱离结构；所述的安装座上还固定有PLC可编程控制器，所述的电机一、电机二和激光测距仪均与所述的PLC可编程控制器相连，所述的PLC可编程控制器具有用于连接计算机的输出端口。

本海底隧道变形监测装置的主要工作原理是这样的，将安装座通过膨胀螺钉固定在海底隧道的内侧壁上，激光测距仪测量出隧道另外一侧面和激光测距仪之间的初始距离值，先进行记录；随后，激光测距仪一直监测其与海底隧道另一侧面的距离值，并将信息传递给PLC可编程控制器，PLC可编程控制器再把信息传递给计算机，监控员通过计算机就能得知海底隧道另一侧面和激光测距仪之间的距离值，并将该距离值与初始距离值进行比较，得出海底隧道的侧壁是否出现变形现象。

PLC可编程控制器能控制电机一的工作，由于电机一的输出轴的轴心线处于转动板中心线的侧部，转动板为偏心设置，当电机一带动转动板转动后，激光测距仪的位置也能改变，这样激光测距仪可以用来检测不同的位置；PLC可编程控制器能控制电机二的工作，电机二的输出轴转动带动驱动轴转动，驱动轴再带动驱动齿轮转动，驱动齿轮带动与其相啮合的转动齿轮沿着电机二的输出轴为中心作圆周运动，连接轴也随着作圆周运动，激光测距仪也随着圆周运动，这样激光测距仪可以用来检测不同的位置。

所述的防脱离结构包括呈圆环形的防脱板一和圆环形的防脱板二，所述的防脱板一的外径大于防脱板二的外径，所述的防脱板一的外径大于上述定位槽的内径且小于定位槽的外径；所述的防脱板二的外径大于上述定位槽的内径且小于定位槽的外径，所述的防脱板一和防脱板二均固定在转动板上，所述防脱板一的中心线、防脱板二的中心线和定位槽的中心线均相互重合，所述的防脱板二外端到防脱板一内端之间的距离等于上述连接轴的外径。

所述的转动板、防脱板一和防脱板二均采用钢质材料制成，所述的防脱板一和防脱板二均通过若干螺钉固定在转动板上。

所述的安装座呈矩形状，所述的安装座上开设有若干固定孔。

所述连接轴上固定有固定板，上述的激光测距仪固定在所述的固定板上。

与现有技术相比，本海底隧道变形监测装置具有以下优点：

1、通过激光测距仪来监测海底隧道的侧壁是否出现变形，监测效果好、监测精度高。

2、电机一的输出轴的轴心线处于转动板中心线的侧部，转动板为偏心设置，当电机一带动转动板转动后，激光测距仪的位置也能改变，这样激光测距仪可以用来检测不同的位置，方便调整激光测距仪的位置，使监测范围更广。

3、电机二的输出轴转动带动驱动轴转动，驱动轴再带动驱动齿轮转动，驱动齿轮带动与其相啮合的转动齿轮沿着电机二的输出轴为中心作圆周运动，连接轴也随着作圆周运动，激光测距仪也随着圆周运动，这样激光测距仪可以用来检测不同的位置，方便调整激光测距仪的位置，使监测范围更广。

4、驱动齿轮的外径小于所述转动齿轮的外径，这样的设计使驱动齿轮能更容易驱动转动齿轮。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是转动板的结构示意图。

图中，1、安装座；2、电机一；3、转动板；3a、定位槽；4、电机二；5、驱动轴；6、驱动齿轮；7、转动齿轮；8、连接轴；9、PLC可编程控制器；10、防脱板一；11、防脱板二；12、固定板；13、激光测距仪。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1和图2所示，一种海底隧道变形监测装置，包括能固定在海底隧道侧壁上的安装座1，所述的安装座1上固定有电机一2，所述电机一2的输出轴与安装座1相垂直，所述电机一2的输出轴上固定有转动板3，所述电机一2的输出轴的轴心线处于转动板3中心线的侧部，所述的转动板3上开设有呈圆环形的定位槽3a，所述的转动板3上固定有电机二4，所述电机二4的输出轴与转动板3相垂直，所述的电机二4的输出轴上固定有一根驱动轴5，所述驱动轴5的轴心线与定位槽3a的中心线相重合，且驱动轴5的轴心线与电机一2的输出轴的轴心线方向相平行，所述驱动轴5另一端固定有一驱动齿轮6，所述的驱动齿轮6上啮合有转动齿轮7，所述的驱动齿轮6的外径小于所述转动齿轮7的外径，所述转动齿轮中部穿设并固定有一根连接轴8，所述连接轴8一端固定有轴承，所述的连接轴8固定在轴承的内圈处，所述连接轴8另一端固定有激光测距仪13，所述的轴承设置在所述的定位槽3a中，所述轴承的外圈与定位槽3a的槽壁相接触，所述的转动板3上固定有能防止轴承脱离定位槽3a的防脱离结构；所述的安装座1上还固定有PLC可编程控制器9，所述的电机一2、电机二4和激光测距仪13均与所述的PLC可编程控制器9相连，所述的PLC可编程控制器9具有用于连接计算机的输出端口。

所述的防脱离结构包括呈圆环形的防脱板一10和圆环形的防脱板二11，所述的防脱板一10的外径大于防脱板二11的外径，所述的防脱板一10的外径大于上述定位槽3a的内径且小于定位槽3a的外径；所述的防脱板二11的外径大于上述定位槽3a的内径且小于定位槽3a的外径，所述的防脱板一10和防脱板二11均固定在转动板3上，所述防脱板一10的中心线、防脱板二11的中心线和定位槽3a的中心线均相互重合，所述的防脱板二11外端到防脱板一10内端之间的距离等于上述连接轴8的外径。

所述的转动板3、防脱板一10和防脱板二11均采用钢质材料制成，所述的防脱板一10和防脱板二11均通过若干螺钉固定在转动板3上。

所述的安装座1呈矩形状，所述的安装座1上开设有若干固定孔。

所述连接轴8上固定有固定板12，上述的激光测距仪13固定在所述的固定板12上。

本海底隧道变形监测装置的主要工作原理是这样的，通过膨胀螺钉配合固定孔将安装座1固定在海底隧道的内侧壁上，激光测距仪13测量出隧道另外一侧面和激光测距仪13之间的初始距离值，先进行记录；随后，激光测距仪13一直监测其与海底隧道另一侧面的距离值，并将信息传递给PLC可编程控制器9，PLC可编程控制器9再把信息传递给计算机，监控员通过计算机就能得知海底隧道另一侧面和激光测距仪13之间的距离值，并将该距离值与初始距离值进行比较，得出海底隧道的侧壁是否出现变形现象。

PLC可编程控制器9能控制电机一2的工作，由于电机一2的输出轴的轴心线处于转动板3中心线的侧部，转动板3为偏心设置，当电机一2带动转动板3转动后，激光测距仪13的位置也能改变，这样激光测距仪13可以用来检测不同的位置；PLC可编程控制器9能控制电机二4的工作，电机二4的输出轴转动带动驱动轴5转动，驱动轴5再带动驱动齿轮6转动，驱动齿轮6带动与其相啮合的转动齿轮7沿着电机二4的输出轴为中心作圆周运动，连接轴8也随着作圆周运动，激光测距仪13也随着圆周运动，这样激光测距仪13可以用来检测不同的位置。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了1、安装座；2、电机一；3、转动板；3a、定位槽；4、电机二；5、驱动轴；6、驱动齿轮；7、转动齿轮；8、连接轴；9、PLC可编程控制器；10、防脱板一；11、防脱板二；12、固定板；13、激光测距仪等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims

1.一种海底隧道变形监测装置，包括能固定在海底隧道侧壁上的安装座，其特征在于，所述的安装座上固定有电机一，所述电机一的输出轴与安装座相垂直，所述电机一的输出轴上固定有转动板，所述电机一的输出轴的轴心线处于转动板中心线的侧部，所述的转动板上开设有呈圆环形的定位槽，所述的转动板上固定有电机二，所述电机二的输出轴与转动板相垂直，所述的电机二的输出轴上固定有一根驱动轴，所述驱动轴的轴心线与定位槽的中心线相重合，且驱动轴的轴心线与电机一的输出轴的轴心线方向相平行，所述驱动轴另一端固定有一驱动齿轮，所述的驱动齿轮上啮合有转动齿轮，所述的驱动齿轮的外径小于所述转动齿轮的外径，所述转动齿轮中部穿设并固定有一根连接轴，所述连接轴一端固定有轴承，所述的连接轴固定在轴承的内圈处，所述连接轴另一端固定有激光测距仪，所述的轴承设置在所述的定位槽中，所述轴承的外圈与定位槽的槽壁相接触，所述的转动板上固定有能防止轴承脱离定位槽的防脱离结构；所述的安装座上还固定有PLC可编程控制器，所述的电机一、电机二和激光测距仪均与所述的PLC可编程控制器相连，所述的PLC可编程控制器具有用于连接计算机的输出端口。

2.根据权利要求1所述的海底隧道变形监测装置，其特征在于，所述的防脱离结构包括呈圆环形的防脱板一和圆环形的防脱板二，所述的防脱板一的外径大于防脱板二的外径，所述的防脱板一的外径大于上述定位槽的内径且小于定位槽的外径；所述的防脱板二的外径大于上述定位槽的内径且小于定位槽的外径，所述的防脱板一和防脱板二均固定在转动板上，所述防脱板一的中心线、防脱板二的中心线和定位槽的中心线均相互重合，所述的防脱板二外端到防脱板一内端之间的距离等于上述连接轴的外径。

3.根据权利要求2所述的海底隧道变形监测装置，其特征在于，所述的转动板、防脱板一和防脱板二均采用钢质材料制成，所述的防脱板一和防脱板二均通过若干螺钉固定在转动板上。

4.根据权利要求1或2所述的海底隧道变形监测装置，其特征在于，所述的安装座呈矩形状，所述的安装座上开设有若干固定孔。

5.根据权利要求1或2所述的海底隧道变形监测装置，其特征在于，所述连接轴上固定有固定板，上述的激光测距仪固定在所述的固定板上。