CN117387558A - 一种隧道内结构位移变形的监测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种隧道内结构位移变形的监测系统，包括：多个位移传感器、轨道模块以及数据处理模块。轨道模块包括：圆盘支架、导轨滑移块、传感器轨道以及滑轨驱动器；各位移传感器，设置在轨道模块的圆盘支架上，用于当圆盘支架与隧道内监测区域接触时，实时采集位移检测信号，并将位移检测信号发送至数据处理模块；轨道模块，用于响应于数据处理模块的驱动控制信号，将携带有各位移传感器的圆盘支架滑动至与隧道内监测区域相接触的位置；数据处理模块，用于接收各位移检测信号，生成位移数据以及得到修正位移数据，并根据修正位移数据验证隧道内监测区域中是否出现位移变形。通过本发明的技术方案，能够实现对隧道内结构位移变形的监测。
Description
技术领域
本发明涉及隧道变形监测领域，尤其涉及一种隧道内结构位移变形的监测系统及方法。
背景技术
隧道是埋置于地层内的封闭条带状结构建筑物，其主体结构由洞身洞门组成，在服役期间受到水文地质、车载、温度等多种复杂因素共同作用下，隧道洞身结构将不可避免发生变形，从而导致洞身接缝渗漏水等危害，对整体结构的承载能力和服役运营产生不良影响。故需要隧道洞内位移变形监测为分析隧道运营安全提供重要手段和核心指标，用于隧道风险预警，同时为运维养护提供依据。
现有技术主要是通过机器视觉全站仪对道进行变形检测，全站仪具有智能化，自动化，准确度高等特点，然而，全站仪的检测需要人工逐点检测，耗时耗力，且不能实时监测，同时，检测精度与工作人员的操作有关，导致其测量误差较大，测量精度较低。
发明内容
本发明提供了一种隧道内结构位移变形的监测系统及方法，可以解决现有技术在进行隧道内结构位移变形的监测时人力耗费大，且监测结果的准确度与精度均较低的问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种隧道内结构位移变形的监测系统，该系统包括：
多个位移传感器、轨道模块以及数据处理模块；数据处理模块分别与各位移传感器和轨道模块电连接；
其中，所述位移传感器为电阻式微型位移传感器；
所述轨道模块包括：圆盘支架、导轨滑移块、传感器轨道以及滑轨驱动器；所述圆盘支架通过导轨滑移块与传感器轨道相连，滑轨驱动器用于驱动导轨滑移块带动圆盘支架在传感器轨道上移动；其中，所述圆盘支架上包括8向等角度的位移传感器安装孔，各位移传感器用于安装在所述位移传感器安装孔中；
各位移传感器，设置在轨道模块的圆盘支架上，用于当圆盘支架与隧道内监测区域接触时，实时采集位移检测信号，并将位移检测信号发送至数据处理模块；
所述轨道模块，用于响应于数据处理模块的驱动控制信号，将携带有各位移传感器的圆盘支架滑动至与隧道内监测区域相接触的位置；其中，所述轨道模块还包括：配置在圆盘支架顶端的微型高清摄像头，所述微型高清摄像头与所述数据处理模块电连接；
所述数据处理模块，用于根据接收的各位移检测信号，生成位移数据以及采用预设的修正补偿系数对位移数据进行处理，得到修正位移数据，并根据修正位移数据验证隧道内监测区域中是否出现位移变形；所述数据处理模块，还用于：向轨道模块发送调节圆盘支架在传感器轨道上滑动位置的驱动控制信号；进一步的，所述数据处理模块还用于：触发微型高清摄像头实时监测隧道内监测区域的监测图像，并对所述监测图像进行可视化显示。
其中，所述数据处理模块具体包括：数据信号控制箱、传感器轨道控制器、传感器解调仪、数据存储器以及数据处理修正控制器；其中，所述传感器轨道控制器、传感器解调仪以及数据处理修正控制器设置在所述数据信号控制箱的内部，所述数据信号控制箱通过螺纹杆与导轨终端连接；所述传感器轨道控制器与滑轨驱动器电连接，数据处理修正控制器，分别与所述传感器轨道控制器和传感器解调仪电连接，传感器解调仪与各位移传感器电连接；所述传感器轨道控制器用于响应于用户的操作，生成驱动控制信号发送至滑轨驱动器；所述传感器解调仪，用于将接收的各位移检测信号，解调得到位移数据，并将位移数据发送至数据处理修正控制器；所述数据处理修正控制器，用于采用预设的修正补偿公式对位移数据进行处理，得到修正位移数据，并根据修正位移数据验证隧道内监测区域中是否出现位移变形。
进一步的，所述数据处理模块还包括，数据存储器，所述数据存储器设置于数据信号控制箱，所述数据存储器分别与所述传感器解调仪以及所述数据处理修正控制器电连接；所述数据存储器，用于存储所述传感器解调仪解调得到的位移数据，以及，存储数据处理修正控制器处理得到的修正位移数据；其中，所述数据处理修正控制器与各所述位移传感器电连接；所述数据处理修正控制器还用于：在检测到满足传感器调零校正条件时，向各位移传感器发送调零校正信号，以完成对各位移传感器的调零处理。
第二方面，本发明实施例提供了一种隧道内结构位移变形的监测方法，该方法包括：
获取经由传感器解调仪解调得到的位移数据；
采用预设的修正补偿系数对位移数据进行处理，得到修正位移数据；
根据修正位移数据验证隧道内监测区域中是否出现位移变形。
其中，采用预设的修正补偿系数对位移数据进行处理，得到修正位移数据，包括：将修正补偿系数k与位移数据的乘积，确定为修正位移数据；其中，所述修正补偿系数通过公式计算得到；其中，/>为所述传感器轨道的顶端转角，/>为测量得到的圆盘夹角，k为修正补偿系数；其中，所述传感器轨道的顶端转角/>由所述隧道内结构位移变形的监测系统的属性信息与预设公式计算得到；其中，所述预设公式为：/>；其中，G为所述圆盘支架的重力，/>为所述传感器导轨的轨道长度，E为传感器导轨的材料弹性模量，b为所述传感器导轨的横截面宽度，h为所述传感器导轨的横截面长度。
进一步的，根据修正位移数据验证隧道内监测区域中是否出现位移变形，包括：若存在至少一个修正位移数据不为零，则判断所述隧道内监测区域中出现变形情况；在判断所述隧道内监测区域中出现变形情况后，触发微型高清摄像头实时监测隧道内监测区域的监测图像，并对所述监测图像进行可视化显示。
本发明实施例的技术方案，通过滑轨驱动器驱动导轨滑移块带动圆盘支架在传感器轨道上移动，通过各位移传感器，在圆盘支架与隧道内监测区域接触时，实时采集位移检测信号，并将位移检测信号发送至数据处理模块；通过轨道模块，响应于数据处理模块的驱动控制信号，将携带有各位移传感器的圆盘支架滑动至与隧道内监测区域相接触的位置；通过数据处理模块，根据接收的各位移检测信号，生成位移数据以及采用预设的修正补偿系数对位移数据进行处理，得到修正位移数据，并根据修正位移数据验证隧道内监测区域中是否出现位移变形，解决了现有技术在进行隧道内结构位移变形的监测时人力耗费大，且监测结果的准确度与精度均较低的问题，实现了对隧道内结构位移变形的监测，降低了隧道内结构位移变形的监测时的人力消耗，提高了监测结果的准确度与精度。
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例一提供的一种隧道内结构位移变形的监测系统的结构示意图；
图2是根据本发明实施例二提供的一种隧道内结构位移变形的监测方法的流程图；
图3是根据本发明实施例二所述方法得到的一种隧道内结构位移变形的监测系统的示意图；
图4是根据本发明实施例二所述方法得到的一种位移传感器的设置位置示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的一种隧道内结构位移变形的监测系统的结构示意图。
如图1所示，该系统包括：多个位移传感器110、轨道模块120以及数据处理模块130；其中，数据处理模块130分别与各位移传感器110和轨道模块120电连接。
其中，所述电连接可以通过预设长度与规格的导线、电线或其他具有电器连接功能的连接部件。
其中，所述轨道模块120包括：圆盘支架121、导轨滑移块122、传感器轨道123以及滑轨驱动器124；所述圆盘支架121通过导轨滑移块122与传感器轨道123相连，滑轨驱动器124用于驱动导轨滑移块122带动圆盘支架121在传感器轨道123上移动。
在本实施例中，所述轨道模块120一方面可以用于承载圆盘支架，另一方面用于承载用于电连接的导线或其他部件；进一步的，通过驱动导轨滑移块122带动圆盘支架121在传感器轨道123上移动进而达到了移动各位移传感器110的目的，使所述各位置传感器110可以被设置在人力无法达到的狭小隧道或深度极深的隧道等位置，即本实施例所述系统能够适应复杂的环境条件，适用于多种洞身结构，可以为隧道运维修护提供参考依据，具有较高的可行性、经济及推广价值。
其中，所述圆盘支架121上包括8向等角度的位移传感器安装孔，各位移传感器110用于安装在所述位移传感器安装孔中；具体的，所述圆盘支架121包括八向等角度位移传感器安装孔，且所述圆盘支架121下端焊接有导轨滑移块，通过所述导轨滑移块与所述传感器轨道123连接，所述圆盘支架121顶端安装有微型高清摄像头，用于实时监测洞内洞身变形位移情况。
各位移传感器110，设置在轨道模块120的圆盘支架121上，用于当圆盘支架121与隧道内监测区域接触时，实时采集位移检测信号，并将位移检测信号发送至数据处理130模块。
其中，所述隧道内监测区域为相关工作人员预先设置的需要被检测的特定位置；相应的，所述位移传感器110用于采集所述隧道内监测区域在一定的时间长度内是否存在变形现象；其中，所述变形现象包括可以使位移传感器110产生位移的凸起，凹陷，开裂等伴随有形状变换的变形现象。
具体的，所述位移检测信号为由位移传感器110产生位移而生成的带有位移信息的电信号；其中，所述位移信息为所述位移传感器110的位移距离与位移方向。
进一步的，所述位移传感器为电阻式微型位移传感器；具体的，电阻式微型位移传感器是一种应用较早的电参数传感器，它的种类繁多，应用十分广泛，其基本原理是将被测物理量的变化转换成与之有对应关系的电阻值的变化，再经过相应的测量电路后，反映出被测量的变化。电阻式微型位移传感器结构简单、线性和稳定性较好，与相应的测量电路可组成测力、测压、称重、测位移、测加速度、测扭矩、测温度等检测系统，已成为生产过程检测及实现生产自动化不可缺少的手段之一。
所述轨道模块120，用于响应于数据处理模块130的驱动控制信号，将携带有各位移传感器110的圆盘支架121滑动至与隧道内监测区域相接触的位置。
其中，所述相接触的位置可以为与所述隧道内监测区域正相接或接触到所述隧道内监测区域的边缘位置等，本实施例对具体的隧道内监测区域与圆盘支架121的接触面积以及接触方位不做具体要求。
在上述实施例的基础上，所述轨道模块120还包括：配置在圆盘支架121顶端的微型高清摄像头，所述微型高清摄像头与所述数据处理模块130电连接；进一步的，所述高清摄像头包括：HD 1080P或HD 960P或HD 720P的摄像头；其中，所述电连接可以通过预设长度与规格的导线、电线或其他具有电器连接功能的连接部件。
所述数据处理模块130，用于根据接收的各位移检测信号，生成位移数据以及采用预设的修正补偿系数对位移数据进行处理，得到修正位移数据，并根据修正位移数据验证隧道内监测区域中是否出现位移变形；进一步的，所述数据处理模块130，还用于：向轨道模块发送调节圆盘支架在传感器轨道上滑动位置的驱动控制信号。
其中，所述采用预设的修正补偿系数对位移数据进行处理包括：将修正补偿系数k与位移数据的乘积，确定为修正位移数据。
在本实施例中，若修正位移数据不为0，则说明在监测时间内所述隧道内监测区域出现了位移情况，即所述隧道内监测区域出现了变形。
在上述实施例的基础上，所述数据处理模块130还用于：触发微型高清摄像头实时监测隧道内监测区域的监测图像，并对所述监测图像进行可视化显示；在本实施例中，所述微型高清摄像头的触发装置可以设置在数据处理模块130的外部，以供相关工作人员在任意时间触发微型高清摄像头获取监测图像；示例性的，所述任意时间可以为监测过程中的持续性时间，如以一定的拍摄频率连续监测72小时等，也可以为监测到隧道内出现变形后的时间点，如在2023年11月19日19:56:46时对微型高清摄像头进行外部触发，获取该时刻的监测图像。
具体的，在本实施例中，所述数据处理模块130具体包括：数据信号控制箱131、传感器轨道控制器132、传感器解调仪133、数据存储器134以及数据处理修正控制器135。
其中，所述传感器轨道控制器132、传感器解调仪133以及数据处理修正控制器135设置在所述数据信号控制箱131的内部，所述数据信号控制箱131通过螺纹杆与导轨终端连接。
进一步的，传感器轨道控制器132与滑轨驱动器电连接，数据处理修正控制器135，分别与所述传感器轨道控制器132和传感器解调仪133电连接，传感器解调仪133与各位移传感器110电连接；所述传感器轨道控制器132用于响应于用户的操作，生成驱动控制信号发送至滑轨驱动器。
示例性的，设置用户产生了“命令位移传感器110向前移动3m”的操作，此时，所述传感器轨道系统产生与用户命令匹配的驱动控制信号发送至滑轨驱动器，最后，滑轨驱动器响应于所述驱动控制信号向前移动3m以完成用户的操作。
进一步的，传感器解调仪133，用于将接收的各位移检测信号，解调得到位移数据，并将位移数据发送至数据处理修正控制器135；所述数据处理修正控制器，用于采用预设的修正补偿系数对位移数据进行处理，得到修正位移数据，并根据修正位移数据验证隧道内监测区域中是否出现位移变形。
在本实施例中，所述传感器解调仪133可以为具有位移传感器数据调制解调功能的原件；具体的，所述调制解调就是把位移传感器110产生的模拟信号转换成数字信号并发送。
在上述实施例基础上，所述数据处理模块130还包括，数据存储器134，所述数据存储器134设置于数据信号控制箱131，所述数据存储器134分别与所述传感器解调仪133以及所述数据处理修正控制器135电连接；其中，所述数据存储器134，用于存储所述传感器解调仪133解调得到的位移数据，以及，存储数据处理修正控制器135处理得到的修正位移数据。
进一步的，所述数据处理修正控制器135与各所述位移传感器110电连接；其中，所述数据处理修正控制器135还用于：在检测到满足传感器调零校正条件时，向各位移传感器110发送调零校正信号，以完成对各位移传感器110的调零处理。
在本实施例中，所述传感器调零校正条件包括：响应于用户对隧道内结构位移变形的监测系统进行的首次上电操作，以及响应于用户将所述圆盘支架121与隧道内监测区域进行首次接触时，向各位移传感器110发送调零校正信号，以完成对各位移传感器110的调零处理；进一步的，所述调零处理为将所述各位移传感器的当前位移值归零。
本发明实施例的技术方案，通过滑轨驱动器驱动导轨滑移块带动圆盘支架在传感器轨道上移动，通过各位移传感器，在圆盘支架与隧道内监测区域接触时，实时采集位移检测信号，并将位移检测信号发送至数据处理模块；通过轨道模块，响应于数据处理模块的驱动控制信号，将携带有各位移传感器的圆盘支架滑动至与隧道内监测区域相接触的位置；通过数据处理模块，根据接收的各位移检测信号，生成位移数据以及采用预设的修正补偿系数对位移数据进行处理，得到修正位移数据，并根据修正位移数据验证隧道内监测区域中是否出现位移变形，解决了现有技术在进行隧道内结构位移变形的监测时人力耗费大，且监测结果的准确度与精度均较低的问题，实现了对隧道内结构位移变形的监测，降低了隧道内结构位移变形的监测时的人力消耗，提高了监测结果的准确度与精度。
本发明实施例所提供的隧道内结构位移变形的监测系统可执行本发明任意实施例所提供的隧道内结构位移变形的监测方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
实施例二
图2为本发明实施例二提供的一种隧道内结构位移变形的监测方法的流程图，本实施例可适用于对隧道内结构位移变形的监测的情况，该方法可以由隧道内结构位移变形的监测系统中的数据处理修正控制器来执行，该隧道内结构位移变形的监测系统中的数据处理修正控制器可配置于隧道内结构位移变形的监测系统中。
如图2所示，该方法包括：
S210、获取经由传感器解调仪解调得到的位移数据。
可选的，在获取经由传感器解调仪解调得到的位移数据之前，还包括：在基于实施例一对隧道内结构位移变形的监测系统的各部件进行连接之后，执行上电操作；响应于首次上电的操作，通过各位移传感器进行调零；在通过传感器模块对所述隧道的变形监测系统进行调零后，控制配置有至少一个位移传感器的圆盘支架在传感器轨道上移动，直至移动至与隧道内监测区域接触的位置，并再次通过位移传感器对所述隧道的变形监测系统进行调零；最后在一定的时间长度内，以预设的频率通过传感器模块获取初始数据，并将初始数据经由传感器解调仪解调得到的位移数据。
S220、采用预设的修正补偿系数对位移数据进行处理，得到修正位移数据。
具体的，采用预设的修正补偿系数对位移数据进行处理，得到修正位移数据，包括：将修正补偿系数k与位移数据的乘积，确定为修正位移数据；
其中，所述修正补偿系数通过公式
计算得到；其中，为所述传感器轨道的顶端转角，/>为测量得到的圆盘夹角，k为修正补偿系数；其中，所述传感器轨道的顶端转角/>由所述隧道内结构位移变形的监测系统的属性信息与预设公式计算得到；其中，所述预设公式为：/>
；其中，G为所述圆盘支架的重力，为所述传感器导轨的轨道长度，E为传感器导轨
的材料弹性模量，b为所述传感器导轨的横截面宽度，h为所述传感器导轨的横截面长度。
具体的，在实际的隧道内结构位移变形的监测工作中，所述传感器导轨由于所述位移传感器及所述圆盘支架的重力作用会在顶端产生不可忽略的竖直转角，所述竖直转角/>在测量过程中会对实际的测量结果产生影响，导致测量结果出现偏差，本实施例通过考虑到所述圆盘支架的重力、所述传感器导轨的轨道长度，传感器导轨的材料弹性模量，所述传感器导轨的横截面宽度以及所述传感器导轨的横截面长度，得到了一种基于传感器自重的竖直转角计算方法。
进一步的，所述圆盘夹角具体为：各位移传感器与圆盘支架横轴所夹各锐角。
在上述实施例的基础上，由于上述步骤中所述位移传感器轨道顶端竖直转角产
生，洞内所述位移传感器与洞身并非垂直接触，导致所述位移传感器实测位移与实际位移
存在修正补偿系数，本实施例所述方法结合可由上述步骤计算得到的竖直转角，运用变形
计算理论计算出洞内的实际位移，能够实现隧道洞内位移变形的精确监测。
S230、根据修正位移数据验证隧道内监测区域中是否出现位移变形。
具体的，根据修正位移数据验证隧道内监测区域中是否出现位移变形，包括：若存在至少一个修正位移数据不为零，则判断所述隧道内监测区域中出现变形情况；在判断所述隧道内监测区域中出现变形情况后，触发微型高清摄像头实时监测隧道内监测区域的监测图像，并对所述监测图像进行可视化显示。
本发明实施例的技术方案，通过获取经由传感器解调仪解调得到的位移数据，之后采用预设的修正补偿系数对位移数据进行处理，得到修正位移数据，最后根据修正位移数据验证隧道内监测区域中是否出现位移变形，实现了对隧道内结构位移变形的监测，降低了隧道内结构位移变形的监测时的人力消耗，提高了监测结果的准确度与精度。
具体实施场景：
为了更清楚的表述本发明实施例提供的技术方案，本实施例将一种根据本实施例得到的一种具体的实施场景进行简单介绍。
S1: 位移传感器的安装。
将本实施场景所用的电阻式微型位移传感器按照目的需求的数量和方向装置在嵌入式传感器圆盘支架卡座。同时利用传感器导线将位移传感器连接至数据存储处理控制系统，并进行位移传感器初始调零。
S2: 位移传感器洞内布置。
如图3所示，位移传感器模块通过滑移块固定在传感器滑移轨道上，其具体布置步骤如下：首先接通轨道控制器电源，通过位移传感器支架顶端高清微孔摄像头监控位移传感器在洞内目标位置，通过轨道控制器调整，直至位移传感器接触目标洞身位置。
S3：隧道洞身位移变形实时监测。
在位移传感器接触目标洞身位置之后，再次调零各位移传感器，开始位移监测。
S4: 开始位移数据的修正补偿。
如图4所示，在实施场景中设定在圆盘支架的1、2、3号点位移传感器布置方式，其
具体修正补偿步骤如下：首先由相关工作人员按下修正键，输入角度，在本实施场景中，
1、2、3号点对应角度分别是、、，输入完毕按下确认键。
S5：实测位移数据修正补偿。
隧道内结构位移变形的监测系统中的数据处理修正控制器获取经由传感器解调
仪解调得到的位移数据以及用户输入的1、2、3号点对应角度，之后采用预设的修正补偿
系数对位移数据进行处理，得到修正位移数据，最后根据修正位移数据验证隧道内监测区
域中是否出现位移变形，若存在至少一个修正位移数据不为零，则判断所述隧道内监测区
域中出现变形情况；在判断所述隧道内监测区域中出现变形情况后，触发微型高清摄像头
实时监测隧道内监测区域的监测图像，并对所述监测图像进行可视化显示。
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
Claims (10)
1.一种隧道内结构位移变形的监测系统，其特征在于，包括：多个位移传感器、轨道模块以及数据处理模块；数据处理模块分别与各位移传感器和轨道模块电连接；
所述轨道模块包括：圆盘支架、导轨滑移块、传感器轨道以及滑轨驱动器；所述圆盘支架通过导轨滑移块与传感器轨道相连，滑轨驱动器用于驱动导轨滑移块带动圆盘支架在传感器轨道上移动；
各位移传感器，设置在轨道模块的圆盘支架上，用于当圆盘支架与隧道内监测区域接触时，实时采集位移检测信号，并将位移检测信号发送至数据处理模块；
所述轨道模块，用于响应于数据处理模块的驱动控制信号，将携带有各位移传感器的圆盘支架滑动至与隧道内监测区域相接触的位置；
所述数据处理模块，用于根据接收的各位移检测信号，生成位移数据以及采用预设的修正补偿系数对位移数据进行处理，得到修正位移数据，并根据修正位移数据验证隧道内监测区域中是否出现位移变形。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述位移传感器为电阻式微型位移传感器；
所述圆盘支架上包括8向等角度的位移传感器安装孔，各位移传感器用于安装在所述位移传感器安装孔中。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据处理模块，还用于：
向轨道模块发送调节圆盘支架在传感器轨道上滑动位置的驱动控制信号。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述轨道模块还包括：配置在圆盘支架顶端的微型高清摄像头，所述微型高清摄像头与所述数据处理模块电连接；
所述数据处理模块还用于：触发微型高清摄像头实时监测隧道内监测区域的监测图像，并对所述监测图像进行可视化显示。
5.根据权利要求1-4任一项所述的系统，其特征在于，所述数据处理模块具体包括：数据信号控制箱、传感器轨道控制器、传感器解调仪、数据存储器以及数据处理修正控制器；
其中，所述传感器轨道控制器、传感器解调仪以及数据处理修正控制器设置在所述数据信号控制箱的内部，所述数据信号控制箱通过螺纹杆与导轨终端连接；
所述传感器轨道控制器与滑轨驱动器电连接，数据处理修正控制器，分别与所述传感器轨道控制器和传感器解调仪电连接，传感器解调仪与各位移传感器电连接；
所述传感器轨道控制器用于响应于用户的操作，生成驱动控制信号发送至滑轨驱动器；
所述传感器解调仪，用于将接收的各位移检测信号，解调得到位移数据，并将位移数据发送至数据处理修正控制器；
所述数据处理修正控制器，用于采用预设的修正补偿系数对位移数据进行处理，得到修正位移数据，并根据修正位移数据验证隧道内监测区域中是否出现位移变形。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述数据处理模块还包括，数据存储器，所述数据存储器设置于数据信号控制箱，所述数据存储器分别与所述传感器解调仪以及所述数据处理修正控制器电连接；
所述数据存储器，用于存储所述传感器解调仪解调得到的位移数据，以及，存储数据处理修正控制器处理得到的修正位移数据。
7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述数据处理修正控制器与各所述位移传感器电连接；
所述数据处理修正控制器还用于：在检测到满足传感器调零校正条件时，向各位移传感器发送调零校正信号，以完成对各位移传感器的调零处理。
8.一种隧道内结构位移变形的监测方法，由如权利要求4-6任一项所述的隧道内结构位移变形的监测系统中的数据处理修正控制器执行，其特征在于，包括：
获取经由传感器解调仪解调得到的位移数据；
采用预设的修正补偿系数对位移数据进行处理，得到修正位移数据；
根据修正位移数据验证隧道内监测区域中是否出现位移变形。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，采用预设的修正补偿系数对位移数据进行处理，得到修正位移数据，包括：
将修正补偿系数k与位移数据的乘积，确定为修正位移数据；
其中，所述修正补偿系数通过公式计算得到；其中，/>为所述传感器轨道的顶端转角，/>为测量得到的圆盘夹角，k为修正补偿系数；
其中，所述传感器轨道的顶端转角由所述隧道内结构位移变形的监测系统的属性信息与预设公式计算得到；
其中，所述预设公式为：；
其中，G为所述圆盘支架的重力，为所述传感器导轨的轨道长度，E为传感器导轨的材料弹性模量，b为所述传感器导轨的横截面宽度，h为所述传感器导轨的横截面长度。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，根据修正位移数据验证隧道内监测区域中是否出现位移变形，包括：
若存在至少一个修正位移数据不为零，则判断所述隧道内监测区域中出现变形情况；
在判断所述隧道内监测区域中出现变形情况后，触发微型高清摄像头实时监测隧道内监测区域的监测图像，并对所述监测图像进行可视化显示。
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Citations (7)
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|---|---|---|---|---|
| CN206037986U (zh) * | 2016-08-26 | 2017-03-22 | 招商局重庆交通科研设计院有限公司 | 隧道围岩变形监测预警系统 |
| CN107843195A (zh) * | 2017-11-02 | 2018-03-27 | 中铁西南科学研究院有限公司 | 一种活动断裂带隧道结构变形监测系统及方法 |
| CN111307092A (zh) * | 2019-12-18 | 2020-06-19 | 华中科技大学 | 一种地铁深隧工程建设安全自动连续监控系统及信息平台 |
| CN113157005A (zh) * | 2021-04-22 | 2021-07-23 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | 用于隧道断面变形监测的旋转云台及其控制系统 |
| CN115288797A (zh) * | 2022-08-22 | 2022-11-04 | 陕西工业职业技术学院 | 一种隧道围岩变形全方位的智能化在线监测预警系统 |
| CN116642723A (zh) * | 2023-07-27 | 2023-08-25 | 辽宁省交通规划设计院有限责任公司 | 一种隧道损伤测量装置及其测量方法 |
| CN116878411A (zh) * | 2023-06-02 | 2023-10-13 | 中国铁路设计集团有限公司 | 一种适用于高铁隧道的变形缝形变自动化监测系统及方法 |
-
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN206037986U (zh) * | 2016-08-26 | 2017-03-22 | 招商局重庆交通科研设计院有限公司 | 隧道围岩变形监测预警系统 |
| CN107843195A (zh) * | 2017-11-02 | 2018-03-27 | 中铁西南科学研究院有限公司 | 一种活动断裂带隧道结构变形监测系统及方法 |
| CN111307092A (zh) * | 2019-12-18 | 2020-06-19 | 华中科技大学 | 一种地铁深隧工程建设安全自动连续监控系统及信息平台 |
| CN113157005A (zh) * | 2021-04-22 | 2021-07-23 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | 用于隧道断面变形监测的旋转云台及其控制系统 |
| CN115288797A (zh) * | 2022-08-22 | 2022-11-04 | 陕西工业职业技术学院 | 一种隧道围岩变形全方位的智能化在线监测预警系统 |
| CN116878411A (zh) * | 2023-06-02 | 2023-10-13 | 中国铁路设计集团有限公司 | 一种适用于高铁隧道的变形缝形变自动化监测系统及方法 |
| CN116642723A (zh) * | 2023-07-27 | 2023-08-25 | 辽宁省交通规划设计院有限责任公司 | 一种隧道损伤测量装置及其测量方法 |
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