CN209783538U - 一种隧道断面监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种隧道断面监测系统，包括：至少两条移动轨道，各移动轨道分别设于隧道两侧，各移动轨道分别沿隧道长度方向设置，各移动轨道上分别活动设有移动装置，移动装置上设有激光监测装置；激光监测装置包括旋转机构、控制器、旋转角度编码器，旋转机构设在移动装置上，旋转机构上设有激光测距传感器，旋转机构和旋转角度编码器电性相连，控制器和旋转角度编码器、旋转机构、激光测距传感器分别电性相连，控制器内设有无线采集端；数据分析模块，数据分析模块包括无线接收端，无线接收端和无线采集端通过无线信号相连。能够避免车辆对隧道监测的干扰，减少了人工工作量，降低了安全隐患。本实用新型应用于隧道监测领域。

Description

一种隧道断面监测系统

技术领域

本实用新型涉及隧道监测领域，具体涉及一种隧道断面监测系统。

背景技术

常规的隧道安全运营监测手段较少，缺乏实用、高效的监控方法，只能通过一些定期监测对隧道变形进行测试，监测周期长，不能达到对隧道安全运营监测的目的。从目前对隧道断面测试的一些方法来看，普通存在信息化水平低、测试周期长、受交通环境影响大、测试数据分析自动化不高、后期数据人工处理工作量大等特点。我国在运营隧道自动断面变形监测方面存在的问题，主要有以下几个方面：

1、传统测试隧道断面采用隧道断面仪，需在隧道路面架设仪器，测试过程不能受到往来车辆遮挡，故监测人员与往来车辆会产生相互影响，不仅容易阻碍交通运行也降低了监测人员的工作效率及人身安全性。

2、测试数据需从仪器导入计算机，数据获取时效性低，且监测数据需经人工进行分析处理，工作内容繁杂容易出错，故对数据处理人员的工作能力要求较高。

专利号为CN207393256U的专利文件公开了一种隧道施工变形自动监测系统其特征在于，包括现场监测装置，网关及服务。现场监测装置安装在施工隧道内并采集隧道变形数据，采集的隧道变形数据通过Zigbee模块与网关连接，网关将数据上传至服务器，并通过无线传输模块和网关传送至后台分析系统，实现了实时自动监测隧道变形的目的。该实用新型更适应于施工过程中的隧道变形监测，如应用于运营隧道变形监测，监测作业受交通环境、工作空间等因素的影响较大，很难实现长期监测。本实用新型公开的一种运营隧道断面变形激光监测系统，充分考虑交通、作业空间等外界因素影响，安装便捷不需监测过程中移动设备，提高数据精准度及稳定性减少干扰，可长期进行运营监测。激光测距装置采用对称布置的方式，两装置运行过程中可互补角度，数据获取效率高，适应性更强。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种隧道断面监测系统，能够实时监测隧道的情况，不会受到车辆的影响，能够快速获取并分析隧道获取的信息。

为实现上述目的，本实用新型提出一种隧道断面监测系统，包括：

至少两条移动轨道，各移动轨道分别设于隧道两侧，各移动轨道分别沿隧道长度方向设置，各移动轨道上分别活动设有移动装置，所述移动装置上设有激光监测装置；

所述激光监测装置包括旋转机构、控制器、旋转角度编码器，所述旋转机构设在移动装置上，所述旋转机构上设有激光测距传感器，所述旋转机构和旋转角度编码器电性相连，所述控制器和旋转角度编码器、旋转机构、激光测距传感器分别电性相连，所述控制器内设有无线采集端；

数据分析模块，所述数据分析模块包括无线接收端，所述无线接收端和无线采集端通过无线信号相连。

进一步改进的，所述移动轨道包括两条相互平行的滑轨，至少一滑轨内侧设有齿条；

所述移动装置包括移动座，所述移动座底部的两端分别转动设有至少一个滑轮，沿滑轮周向设有凹槽，各滑轮通过凹槽分别滑动设在滑轨的外侧；

所述移动座上设有驱动件，所述驱动件和控制器电性相连，所述移动座底部还设有齿轮，所述驱动件的输出端穿过移动座与齿轮传动相连，所述齿轮与齿条啮合，所述旋转机构设在移动座上。

进一步改进的，所述滑轨外侧设有尖端滑部，所述尖端滑部沿滑轨长度方向设置，所述凹槽为与尖端滑部相配合的环状凹槽。

进一步改进的，所述尖端滑部的横截面为三角形，所述环状凹槽为与尖端滑部相配合的环状V形凹槽。

进一步改进的，各移动轨道上分别设有多个移动装置，各移动装置上分别设有激光监测装置。

与现有技术相比，本实用新型技术方案的有益效果：

在隧道两侧分别设置一条移动轨道，移动轨道上活动设置移动装置，移动装置上设置激光监测装置，通过移动装置带动激光监测装置能够在移动轨道上移动，通过旋转角度编码器能够精确的控制旋转机构的旋转角度，移动装置在移动过程中，激光监测装置中的旋转机构、激光测距传感器在控制器的控制下，对隧道不同断面监测，并将监测到的数据通过无线采集端发送到无线接收端，数据分析模块能够将隧道数据进行分析。

本实用新型的激光监测装置通过移动装置和移动轨道能够在隧道内移动，能够避免车辆对隧道监测的干扰，能够持续实时的监测隧道断面的状态，不需要在人工在隧道内操作激光监测装置，通过数据分析模块能够快速对监测数据进行分析，减少了人工工作量，降低了隧道监测操作的难度，降低了安全隐患。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型结构示意图；

图2为移动轨道、激光监测装置、隧道的连接关系图；

图3为移动轨道和移动装置、激光监测装置连接关系图；

图4为图3的仰视图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个以上，例如三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另外，本实用新型各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

请参照图1至图4，一种隧道断面监测系统，包括：

至少两条移动轨道1，各移动轨道1分别设于隧道101两侧，各移动轨道1分别沿隧道101长度方向设置，各移动轨道1上分别活动设有移动装置2，移动装置2上设有激光监测装置3；优选的，移动轨道1的数量为两条，进一步优选的，各移动轨道1上分别设有多个移动装置2，各移动装置2上分别设有激光监测装置3。具体地，各移动轨道1上分别设有两个移动装置2。

激光监测装置3包括旋转机构31、控制器32、旋转角度编码器33，旋转机构31设在移动装置2上，旋转机构31上设有激光测距传感器34，旋转机构31和旋转角度编码器33电性相连，控制器32和旋转角度编码器33、旋转机构31、激光测距传感器34分别电性相连，控制器32内设有无线采集端；旋转机构31为能够进行-90°至90°旋转的旋转机构，在现在的市场上的激光隧道监测仪均包含了激光监测装置3的旋转角度编码器33、旋转机构31、激光测距传感器34、控制器等结构。

监测时，两移动轨道1上的激光监测装置3对隧道101进行对射监测，能够对隧道101内壁以进行隧道101全断面的监测。

控制器可按监测规范或实际要求进行程序设置监测周期及频率，对隧道101进行安全运营监测。

数据分析模块4，数据分析模块4包括无线接收端41，无线接收端41和无线采集端通过无线信号相连，具体地，无线信号为4G网络信号或蓝牙信号或WIFI信号，无线接收端41和无线采集端分别为4G网络信号或蓝牙信号或WIFI信号的接收和发送装置，数据分析模块4为PC端，PC上设有隧道分析软件，隧道分析软件的名字为数据分析软件，该软件专门用于隧道监测数据的分析。进一步优选的，无线接收端41为云端，云端将接收到无线采集端的监测数据在内部存储，PC端在云端提取数据。

数据分析模块4具有自动纠错功能，通过对隧道101监测测点设定预设值，当监测过程中有行车或其它障碍物阻挡，出现测试数据明显偏离时，系统自动重新测试，直到测试数据在设定范围内，旋转机构31带动激光测距传感器34继续旋进行下一测点测试。

数据分析模块4可通过数据分析软件自动下载云端监测数据并保存，以此为依据进行系统分析处理，绘制隧道断面线形、分析形变状态并及时变形超限预警。

移动轨道1包括两条相互平行的滑轨11，至少一滑轨11内侧设有齿条111，优选的，其中一条滑轨11内侧设有齿条11，这里说的滑轨11内侧是两相互平行的滑轨11相邻的一侧，两滑轨11相互远离的一侧为滑轨11的外侧；

移动装置2包括移动座21，移动座21底部的两端分别转动设有至少一个滑轮22，沿滑轮22周向设有凹槽221，各滑轮22通过凹槽221分别滑动设在滑轨11的外侧；

移动座21上设有驱动件23，具体地，驱动件23为电机，驱动件23和控制器32电性相连，移动座21底部还设有齿轮24，驱动件23的输出端穿过移动座21与齿轮24传动相连，齿轮24与齿条111啮合，旋转机构31设在移动座21上。通过滑轮22的凹槽221与滑轨11的配合为移动座21在滑轨11上的提供滑动的轨道，而驱动件23通过齿轮24将动力传递给移动座21，为移动座在滑轨11上的移动提供动力，通过控制器32对驱动件23进行控制。

优选的，滑轨11外侧设有尖端滑部112，尖端滑部112沿滑轨11长度方向设置，凹槽221为与尖端滑部112相配合的环状凹槽。

进一步优选的，尖端滑部112的横截面为三角形，环状凹槽为与尖端滑部112相配合的环状V形凹槽。尖端滑部112的结构特点能够减少灰尘的累积，尖端滑部112上累积的少量灰尘对于滑轮22在滑轨11上的滑动影响很小，滑轨11上的尖端滑部112的清理和维护非常方便。

综上分析，本实施例具有以下优点：

1、装置简单灵活，可安装在隧道101内壁不影响行车的位置，通过预设旋转角度，对隧道101全断面区域进行变形数据采集。

2、内壁监测点布置科学高效。

3、装置布置后，可按监测规范或实际要求进行程序设置监测周期及频率。

4、监测数据由数据分析软件处理，过程高效简便，自动化程度高，可以及时分析处理反馈并进行超限预警，排除人为因素的影响。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种隧道断面监测系统，其特征在于，包括：

至少两条移动轨道(1)，各移动轨道(1)分别设于隧道(101)两侧，各移动轨道(1)分别沿隧道(101)长度方向设置，各移动轨道(1)上分别活动设有移动装置(2)，所述移动装置(2)上设有激光监测装置(3)；

所述激光监测装置(3)包括旋转机构(31)、控制器(32)、旋转角度编码器(33)，所述旋转机构(31)设在移动装置(2)上，所述旋转机构(31)上设有激光测距传感器(34)，所述旋转机构(31)和旋转角度编码器(33)电性相连，所述控制器(32)和旋转角度编码器(33)、旋转机构(31)、激光测距传感器(34)分别电性相连，所述控制器(32)内设有无线采集端；

数据分析模块(4)，所述数据分析模块(4)包括无线接收端(41)，所述无线接收端(41)和无线采集端通过无线信号相连。

2.根据权利要求1所述的隧道断面监测系统，其特征在于，所述移动轨道(1)包括两条相互平行的滑轨(11)，至少一滑轨(11)内侧设有齿条(111)；

所述移动装置(2)包括移动座(21)，所述移动座(21)底部的两端分别转动设有至少一个滑轮(22)，沿滑轮(22)周向设有凹槽(221)，各滑轮(22)通过凹槽(221)分别滑动设在滑轨(11)的外侧；

所述移动座(21)上设有驱动件(23)，所述驱动件(23)和控制器(32)电性相连，所述移动座(21)底部还设有齿轮(24)，所述驱动件(23)的输出端穿过移动座(21)与齿轮(24)传动相连，所述齿轮(24)与齿条(111)啮合，所述旋转机构(31)设在移动座(21)上。

3.根据权利要求2所述的隧道断面监测系统，其特征在于，所述滑轨(11)外侧设有尖端滑部(112)，所述尖端滑部(112)沿滑轨(11)长度方向设置，所述凹槽(221)为与尖端滑部(112)相配合的环状凹槽。

4.根据权利要求3所述的隧道断面监测系统，其特征在于，所述尖端滑部(112)的横截面为三角形，所述环状凹槽为与尖端滑部(112)相配合的环状V形凹槽。

5.根据权利要求1所述的隧道断面监测系统，其特征在于，各移动轨道(1)上分别设有多个移动装置(2)，各移动装置(2)上分别设有激光监测装置(3)。