CN211121169U

CN211121169U - 施工检测系统

Info

Publication number: CN211121169U
Application number: CN201920802936.4U
Authority: CN
Inventors: 胡仲春; 任高峰
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-05-30
Filing date: 2019-05-30
Publication date: 2020-07-28
Anticipated expiration: 2029-05-30

Abstract

本实用新型公开了一种施工检测系统。其中，该施工检测系统包括：集成控制器、保护箱、光纤光栅压差计、解调仪、上位机，顶管；其中，集成控制器，设置于保护箱内，用于获取顶管前进方向的方位数据以及角度数据，并将方位数据以及角度数据上报至上位机；光纤光栅压差计，设置在顶管施工现场的扣轨外侧，用于获取波长数据，并通过解调仪将波长数据上报至上位机；上位机，用于接收并分析方位数据和角度数据，并对波长数据进行处理得到沉降数据，其中，沉降数据用于指示放置扣轨的铁轨沉降的数据。本实用新型解决了相关技术中施工过程中无法实现稳定性、高精度、实时监测顶管前进方向的方位数据以及角度数据、沉降数据的技术问题。

Description

施工检测系统

技术领域

本实用新型涉及下穿既有线顶管施工领域，具体而言，涉及一种施工检测系统。

背景技术

下穿既有线顶管施工过程中的顶进方位、角度与施工安全、施工质量息息相关，必须予以监测，而同时下穿既有线施工直接影响着既有线的安全使用，对既有线铁轨进行监测，以确定其变化状态十分有必要；目前不论是顶管施工过程中的顶进方位、角度的监测还是既有线铁轨沉降的监测，其所运用的监测技术主要还是依托传统的监测仪器，运用全站仪等来实现监测目的，这种方法往往不能进行实时有效的的监测，将现场状况及时的反馈出来。

例如，刘波等人实用新型公开了一种三维激光位移计铁轨监测系统，包括安装于桩底部的激光监测仪和安装于轨枕的靶标以及与靶标进行数据连接的接收器、传送器、转换器、分析器、海量数据存储器、搜索引擎、预警装置；所述靶标内置有数据采集单元、数据传输单元和数据处理单元。可以实时动态监测以25Hz的速度采集铁轨三维位移数据，并将数据实时发送到服务器，使客户可以及时的观测到铁轨的安全状态，而且，可以同时监测铁轨在三维方向的位移，并且精度都高达0.1mm，服务器数据平台也可以实时采集并记录数据，并且在监测数据超出安全范围时提供告警服务；具有外观设计紧凑美观，安装简单快捷，可以实现全天候动态监测，精度高、稳定性好。

李明华等人实用新型公开了一种有关顶管施工的自动测量导向系统及方法，包括全自动全站仪、无线电台及遥控设备、计算机及应用工具、顶管机、MTGT光靶、棱镜、传感器、控制箱，顶管机的机头上设有MTGT光靶，顶管施工中，整条管道是移动前进的，在隧道洞口顶部设有行程传感器，在管道第二个隧道管节的内腔上壁设有前视棱镜和参考棱镜，根据管道上的管节不断地移动，在管道末端管节的前一节管节的内腔上壁设有后视棱镜，全站仪位于管道前端管节内腔的中央位置。本实用新型同现有技术相比，其优点在于：减少人员劳动强度，提高顶管施工的工作效率与施工精度；通过实时数据分析处理、实时控制、实时决策，从而保证两井间的贯通精度。

可见，现有的下穿既有线顶管施工过程中的顶进状态及铁轨沉降监测方法，普遍采用全站仪等传统仪器监测，监测周期较长，达不到实时监测的目的；而且人为误差较大，不利于顶管施工及铁路运行过程中的健康监测。

针对相关技术中施工过程中无法实现稳定性、高精度、实时监测顶管前进方向的方位数据以及角度数据、沉降数据的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种施工检测系统，以至少解决相关技术中施工过程中无法实现稳定性、高精度、实时监测顶管前进方向的方位数据以及角度数据、沉降数据的技术问题。

根据本实用新型实施例的一个方面，提供了一种施工检测系统，包括：集成控制器、保护箱、光纤光栅压差计、解调仪、上位机，顶管；其中，集成控制器，设置于保护箱内，用于获取顶管前进方向的方位数据以及角度数据，并将方位数据以及角度数据上报至上位机；光纤光栅压差计，设置在顶管施工现场的扣轨外侧，用于获取波长数据，并通过解调仪将波长数据上报至上位机；上位机，用于接收方位数据和角度数据，并对波长数据进行处理得到沉降数据，其中，沉降数据用于指示铁轨沉降的数据。

进一步地，集成控制器包括：全姿态三维电子罗盘、双轴倾角仪及无线传输模块，其中，全姿态三维电子罗盘，用于获取方位数据；双轴倾角仪，用于获取角度数据；无线传输模块，用于上报方向数据以及角度数据。

进一步地，保护箱内至少放置有以下之一：第一电源，传感器及无线传输模块，全姿态三维电子罗盘，双轴倾角仪。

进一步地，保护箱通过螺丝固定于顶管洞口的顶部。

进一步地，系统还包括固定底座，固定底座，设置于扣轨上，在固定底座上固定设置有光纤光栅压差计。

进一步地，集成控制器包含供电的第二电源。

进一步地，系统还包括光缆和连通水管，其中，光缆和连通水管沿扣轨分布，且均采用硬质PVC管包裹。

进一步地，光纤光栅压差计通过光纤将波长数据传输至解调仪。

进一步地，系统还包括水箱，其中，水箱通过连通水管与光纤光栅压差计连接，用于使光纤光栅压差计获取波长数据。

在本实用新型实施例中，通过集成控制器、保护箱、光纤光栅压差计、解调仪、上位机，顶管；其中，集成控制器，设置于保护箱内，用于获取顶管前进方向的方位数据以及角度数据，并将方位数据以及角度数据上报至上位机；光纤光栅压差计，设置在顶管施工现场的扣轨外侧，用于获取波长数据，并通过解调仪将波长数据上报至上位机；上位机，用于接收并分析方位数据和角度数据，并对波长数据进行处理得到沉降数据，其中，沉降数据用于指示铁轨沉降的数据。通过集成控制器获取顶管前进方向的方位数据以及角度数据以及根据光栅光纤压差计获取波长数据，从而实现了高精度的测量顶管前进方向的方位数据以及角度数据、沉降数据技术效果，进而解决了相关技术中施工过程中无法实现稳定性、高精度、实时监测顶管前进方向的方位数据以及角度数据、沉降数据的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是根据本实用新型实施例的施工检测系统的示意图；

图2是根据本实用新型优选实施例的高精度集成控制器示意图；以及

图3是根据本实用新型优选实施例的光纤光栅压差计固定示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，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一部分的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型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，以便这里描述的本实用新型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。

根据本实用新型实施例，还提供了一种施工检测系统实施例。

图1是根据本实用新型实施例的施工检测系统的示意图，如图1所示，该施工检测系统可以包括：集成控制器11、保护箱13、光纤光栅压差计15、解调仪17、上位机19，顶管21。具体描述如下。

集成控制器11，设置于保护箱13内，用于获取顶管21前进方向的方位数据以及角度数据，并将方位数据以及角度数据上报至上位机19。

光纤光栅压差计15，设置在顶管施工现场的扣轨外侧，用于获取波长数据，并通过解调仪17将波长数据上报至上位机19。

上位机19，用于接收并分析方位数据和角度数据，并对波长数据进行处理得到沉降数据，其中，沉降数据用于指示放置扣轨的铁轨沉降的数据。

通过本实施例，集成控制器11，设置于保护箱13内，用于获取顶管21前进方向的方位数据以及角度数据，并将方位数据以及角度数据上报至上位机19；光纤光栅压差计15，设置在顶管施工现场的扣轨外侧，用于获取波长数据，并通过解调仪17将波长数据上报至上位机；上位机19，用于接收并分析方位数据和角度数据，并对波长数据进行处理得到沉降数据，其中，沉降数据用于指示铁轨沉降的数据。从而实现了高精度的测量顶管前进方向的方位数据以及角度数据、沉降数据技术效果，进而解决了相关技术中施工过程中无法实现稳定性、高精度、实时监测顶管前进方向的方位数据以及角度数据、沉降数据的技术问题。

可选地，集成控制器包括11：全姿态三维电子罗盘、双轴倾角仪及无线传输模块，其中，全姿态三维电子罗盘，用于获取方位数据；双轴倾角仪，用于获取角度数据；无线传输模块，用于上报方向数据以及角度数据。

可选地，保护箱13内至少放置有以下之一：第一电源，传感器及无线传输模块，全姿态三维电子罗盘，双轴倾角仪。

可选地，保护箱13通过螺丝固定于顶管洞口的顶部。

可选地，上述系统还可以包括固定底座，固定底座，设置于扣轨上，在固定底座上固定设置有光纤光栅压差计15。

可选地，集成控制器11还可以包含供电的第二电源。

可选地，上述系统还可以包括光缆和连通水管，其中，光缆和连通水管沿扣轨分布，且均采用硬质PVC管包裹。

可选地，光纤光栅压差计15通过光纤将波长数据传输至解调仪17。

可选地，上述系统还可以包括水箱，其中，水箱通过连通水管与光纤光栅压差计15连接，用于根据光纤光栅压差计获取波长数据。

作为一种可选的实施例，本实用新型提供了一种适用于下穿既有线顶管施工检测系统，，该施工检测系统可以包括：1、高精度集成控制器，2、保护箱，3、改进光纤光栅压差计，4、固定底座，5、水箱，6.连通水管，7、光缆，8、解调仪，9、上位机。

1、高精度集成控制器可以包含全姿态三维电子罗盘及双轴倾角仪，可以实时检测到顶管顶进过程中方位、角度的变化。如图2所示，高精度集成控制器示意图。

其中，如图2中的13指示电源，14、17指示无线传输模块，15指示高精度双轴倾角仪，16指示全姿态三维电子罗盘，18指示无线传输模块天线。

需要说明的是，全姿态三维电子罗盘用于检测顶管顶进过程中方位的变化，双轴倾角仪用于检测顶管顶进过程中的角度的变化。

2、高精度集成控制器可以包含特定的无线传输模块，通过该结构实现数据的实时无线传输。

3、高精度集成控制器可以包含特配的电源，用于设备供电。

4、保护箱可以用于装置高精度集成控制器，且一面开孔用于引出无线传输模块天线。

5、保护箱可以分为两部分，一部分用于放置电源，且材质为屏磁材料，另一部分用于放置传感器及无线传输模块，该部分为铝材质，不干扰磁场。

6、保护箱内置高精度集成控制器，通过螺丝固定于顶管洞口顶部。

7、改进光纤光栅压差计是通过固定底座固定在下穿隧道上方铁轨旁的扣轨外侧，通过感知压强的变化，可以计算出其相对于基准水箱的具体沉降值。如图3所示，光纤光栅压差计固定示意图。其中，4指示固定底座，8指示光纤，9指示进出水口，10 指示气孔，11指示骑马卡，12指示螺丝孔。

8、改进光纤光栅压差计内部需要充满水，相连改进光纤光栅压差计需要通过连通水管从基准水箱出发，通过“并联”连接所有压差计。

9、固定底座由钢材质制成，整体呈“Z”型，固定底座通过螺帽及玻璃胶紧贴在扣轨上，改进光纤光栅压差计通过骑马卡固定在底座上。

10、水箱安装在一固定不动位置作为基准点，水箱液面高出改进光纤光栅压差计液面，水箱与改进光纤光栅压差计通过连通水管连接，刚开始通过加压装置将改进光纤光栅压差计和连通水管内部装满水，不能留有残余气泡。

11、改进光纤光栅压差计通过内部光栅感测应变，相连改进光纤光栅压差计通过光缆连接并传输数据，最终连接到解调仪上。

12、光缆和连通水管沿着扣轨布设，且均用硬质PVC管进行保护，可以保证其有效连接和稳定性。

13、上位机用于读取并分析高精度集成控制器数据，同时上位机对改进光纤光栅压差计波长数据进行处理，最后转化为铁轨具体沉降值。上位机可以将方位数据、角度数据以及沉降数据进行处理，以曲线、柱状等方式进行显示，方便直观的获取数据的变化。

其中，利用改进光纤光栅压差计监测铁轨沉降的计算方法如下：

改进光纤光栅压差计通内部光栅感测应变，最终标定为压强差值ΔP，如式(1) 所示：

ΔP＝K_p×[(P-P₀)-K_t×(T-T₀)] (1)

式中：K_p为传感器液位/波长的比值，K_t为波长偏移量/温度的比值，P₀为光纤光栅液位测试初始值，P为液位测量时波长，T₀为P₀值测量时环境温度，T为P值测量时环境温度。

通过压强公式，转化为沉降值Δh，如式(2)所示：

式中：ΔP为改进光纤光栅所测压强差值，ρ为液体密度，g为重力加速度。

则某监测点的具体沉降值ΔH，如式(3)所示：

ΔH＝Δh-Δh₁ (3)

式中：Δh为该监测点压差计沉降值，Δh₁为基准点压差计沉降值。

上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

上述实施例中的集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在上述计算机可读取的存储介质中。基于这样的理解，本实用新型的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在存储介质中，包括若干指令用以使得一台或多台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本实用新型各个实施例所述方法的全部或部分步骤。

在本实用新型的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的客户端，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本实用新型各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种施工检测系统，包括：集成控制器、保护箱、光纤光栅压差计、解调仪、上位机，顶管；其中，

所述集成控制器，设置于所述保护箱内，用于获取顶管前进方向的方位数据以及角度数据，并将所述方位数据以及角度数据上报至所述上位机；

所述光纤光栅压差计，设置在顶管施工现场的扣轨外侧，用于获取波长数据，并通过所述解调仪将所述波长数据上报至上位机；

所述上位机，用于接收并分析所述方位数据和所述角度数据，并对所述波长数据进行处理得到沉降数据，其中，所述沉降数据用于指示放置扣轨的铁轨沉降的数据。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述集成控制器包括：全姿态三维电子罗盘、双轴倾角仪及无线传输模块，其中，

所述全姿态三维电子罗盘，用于获取所述方位数据；

所述双轴倾角仪，用于获取所述角度数据；

所述无线传输模块，用于上报所述方位数据以及所述角度数据。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述保护箱内至少放置有以下之一：第一电源，传感器及无线传输模块，所述全姿态三维电子罗盘，所述双轴倾角仪。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的系统，其特征在于，所述保护箱通过螺丝固定于顶管洞口的顶部。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括固定底座，

所述固定底座，设置于所述扣轨上，在所述固定底座上固定设置有所述光纤光栅压差计。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述集成控制器包含供电的第二电源。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括光缆和连通水管，其中，所述光缆和所述连通水管沿扣轨分布，且均采用硬质PVC管包裹。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光纤光栅压差计通过光纤将所述波长数据传输至所述解调仪。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括水箱，其中，所述水箱通过连通水管与所述光纤光栅压差计连接，用于使所述光纤光栅压差计获取所述波长数据。