CN217179593U - 一种隧道沉降变形监测系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种隧道沉降变形监测系统，属于隧道安全监测的技术领域，包括第一控制器、显示器以及安装在隧道内壁上的多组激光器；激光器包括发射器和接收器，发射器和接收器分别安装在隧道内相对的侧壁上且位于同一水平直线上；接收器接收到发射器发出的红外信号则生成感应信号；第一控制器连接各个接收器的输出端并接收感应信号；第一控制器的信号输出端连接于显示器的信号输入端，显示器接收感应信号显示。本申请具有提高隧道监测的效率和安全性的效果。

Description

一种隧道沉降变形监测系统

技术领域

本申请涉及隧道安全监测的技术领域，尤其是涉及一种隧道沉降变形监测系统。

背景技术

隧道工程属于地下工程，施工条件复杂，风险高，常常因突发事故导致人身伤亡、工期延误，造成巨大的经济损失，因此，隧道监控量测是隧道工程必不可少的环节，是保证隧道工程安全的重要手段。

现有的隧道沉降变形监测采用全站仪人工方法进行监测，需监测人员定时进入隧道内进行隧道内壁的变化监控。

针对上述中的相关技术，发明人认为存在有以下缺陷：监测数据的获取效率低下，且监测过程不安全。

实用新型内容

为了提高隧道监测的效率和安全性，本申请提供一种隧道沉降变形监测系统。

本申请提供的一种隧道沉降变形监测系统采用如下技术方案：

一种隧道沉降变形监测系统，包括第一控制器、显示器以及安装在隧道内壁上的多组激光器；激光器包括发射器和接收器，发射器和接收器分别安装在隧道内相对的侧壁上且位于同一水平直线上；接收器接收到发射器发出的红外信号则生成感应信号；第一控制器连接各个接收器的输出端并接收感应信号；第一控制器的信号输出端连接于显示器的信号输入端，显示器接收感应信号显示。

通过采用上述技术方案，隧道未发生沉降变形时，每个接收器都能够接收到发射器发出的红外信号，第一控制器将所有接收器发出的感应信号传递到显示器以进行显示；若隧道某区域发生沉降变形，发射器和接收器出现了错位，则此接收器不再发出感应信号，可在显示器上直接看出，达到了对隧道多区域沉降变形的实时监测功能，进而提高了隧道监测的效率和安全性。

可选的，所述监测系统还包括多个用于接收发射器发出的红外信号的红外感应器，多个红外感应器均匀圆周分布在接收器的周围，红外感应器的信号输出端连接有第二控制器，红外感应器的信号输出端与第二控制器的信号输入端连接，每个红外感应器对应的接收器也与第二控制器的输入端连接；第二控制器的输出端连接于显示器的输入端。

通过采用上述技术方案，当接收器未接收到发射器发出的红外信号，并且此接收器周围的某个红外感应器接收到了发射器发出的红外信号，则可以判断出隧道此区域发生变形的方向和距离，提高了隧道监测的数据获取效率。

可选的，所述监测系统还包括第一报警装置，第一报警装置的信号输入端与第一控制器的信号输出端连接；接收器未接收到发射器发出的红外信号则生成异常信号，第一控制器接收异常信号后传递给第一报警装置，第一报警装置响应第一控制器传递的异常信号并进行报警。

通过采用上述技术方案，若隧道某区域发生沉降变形，此区域内的接收器未接收到发射器发出的红外信号，则接收器发出异常信号给第一控制器，第一报警装置接收到异常信号后进行报警，方便人们在第一时间了解隧道内的状况。

可选的，所述监测系统还包括第二报警装置，第二报警装置的信号输入端与第二控制器的信号输出端连接；红外感应器未接收到发射器发出的红外信号时生成特殊信号，第二控制器同时接收到异常信号和特殊信号时，检测异常信号和特殊信号同时存在的时间，若同时存在的持续时间大于预设值，则生成提示信号，第二报警装置接收到提示信号时报警。

通过采用上述技术方案，若第二控制器同时接收到了异常信号和特殊信号，则证明接收器和红外感应器都未接收到发射器发出的红外信号，可能存在红外信号在传输中途被截断的可能，但不会立即报警，通过显示器观看到某个接收器未接收到红外信号的一段时间后，第二报警装置接收到第二控制器发出的提示信号才会报警，此时施工人员可去隧道内察看具体情况，使监测系统更加智能。

可选的，所述监测系统还包括多个振动传感器、比较模块和第三报警装置，振动传感器用于检测隧道内壁的振动强度并生成振动信号，各个振动传感器均与比较模块连接；若任一振动信号的数值大于基准强度值，则比较模块输出干扰信号，第三报警装置响应于干扰信号提示；若振动信号小于基准强度信号则生成非干扰信号，第三报警装置响应于非干扰信号关闭。

通过采用上述技术方案，振动传感器根据隧道内的振动强度发出振动信号，比较模块根据振动信号来发出干扰信号或者非干扰信号，只有在比较模块发出非干扰信号时，第三报警装置才会进行报警，实现了对隧道内的振动情况的实时监测。

可选的，所述第一报警装置为声光报警器，设置在隧道的出入口处。

通过采用上述技术方案，声光报警器能够同时发出声、光二种警报信号，增大了报警强度，更加便于隧道内外的人员接收报警信息。

可选的，每个所述发射器或每个接收器上均安装有定位装置，定位装置输出当前位置信号，定位装置的输出端与第一控制器的信号输入端连接。

通过采用上述技术方案，若隧道某区域发生沉降变形，导致该区域内的接收器未接收到发射器发出的红外信号，则可通过定位装置得出此接收器位于隧道内的位置，提高了隧道监测效率。

可选的，所述监测系统安装在隧道内的湿度检测装置，湿度检测装置的信号输出端与第一控制器的信号输入端连接。

通过采用上述技术方案，若隧道内的湿度较高则会对发射器发出的红外信号造成影响，湿度检测装置能够对隧道内的湿度进行检测，及时了解隧道内的湿度，以对隧道内的湿度进行调节。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.若隧道某区域发生沉降变形，发射器和接收器出现了错位，则此接收器不再发出感应信号，可在显示器上直接看出，达到了对隧道多区域沉降变形的实时监测功能，进而提高了隧道监测的效率和安全性；

2.第二控制器根据振动信号来发出干扰信号或者非干扰信号，尽量避免了因隧道内施工造成的振动，而使接收器未接收到发射器发出的红外信号所造成的报警；

3.若第一控制器同时接收到了异常信号和特殊信号，可能存在红外信号在传输中途被截断的可能，接收器未接收到红外信号的一段时间后才会报警，使监测系统更加智能。

附图说明

图1是本申请实施例的隧道剖视图。

图2是为显示第一报警装置的系统框图。

图3是为显示正常接收区和异常接收区的示意图。

图4是为显示第二报警装置的系统框图。

图5是为显示判断模块和计时模块的系统框图。

图6是为显示第三报警装置的系统框图。

图中，1、激光器；11、发射器；12、接收器；2、红外感应器；3、正常接收区；4、异常接收区。

具体实施方式

以下结合附图1-6对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种隧道沉降变形监测系统。

参考图1和图2，隧道沉降变形监测系统包括第一控制器、显示器、多组等距安装在隧道内的激光器1，激光器1包括发射器11和接收器12，发射器11安装在隧道内一侧壁上，接收器12安装在隧道内正对发射器11的侧壁上，发射器11和接收器12位于同一水平线上；接收器12用于接收发射器11发出的红外信号并生成感应信号，第一控制器的信号输入端连接各个接收器12的输出端并接收感应信号；第一控制器的信号输出端与显示器的信号输入端连接，显示器用于接收各个感应信号并进行显示。

参考图1和图2，多组激光器1等距设置在隧道内，若某一组激光器1内的接收器12未接收到发射器11发出的红外信号，则此接收器12发出异常信号，定义异常信号为低电平信号，对应的数字信号用“0”表示；若某一组激光器1内的接收器12未接收到发射器11发出的红外信号，则此接收器12发出正常信号，定义正常信号为高电平信号，对应的数字信号用“1”表示；第一控制器与各个接收器12连接。

若各个接收器12均输出正常信号，则第一控制器输出高电平信号，此时显示器不进行警示。若所有接收器12中至少一个输出异常信号，则第一控制器输出控制信号，控制信号为低电平信号，此时显示器接收低电平信号进行显示，具体地，第一控制器的控制方式可通过与门来实现。第一控制器将异常信号传递给显示器进行显示，能够实时对隧道内各区域的沉降变形情况进行监控，提高了隧道监测的效率和安全性。

参考图1和图2，进一步地，为了提示现场或者远程的工作人员，本申请实施例设置的隧道沉降变形监测系统还包括第一报警装置，第一报警装置与第一控制器的信号输出端连接，第一报警装置接收控制信号并报警，第一报警装置可采用声光报警器。

在对隧道稳固性进行监控的过程中，可能会存在动物或其他作业设备等在隧道内穿梭，导致接收器12无法接收到发射器11发出的红外信号，也有可能是发射器11出现了故障，导致接收器12无法接收到发射器11发出的红外信号，为了排出上述干扰因素。参考图1，本申请实施例在每个接收器12的周围均设有安装在隧道内壁上的多个红外感应器2，红外感应器2用于接收发射器11发出的红外信号，多个红外感应器2均匀圆周围绕在接收器12的周围。

参考图2和图3，接收器12所处位置为正常接收区3，红外感应器2围绕成的环形区域为异常接收区4，若接收器12在隧道上对应的位置未发生变形，则发射器11发出的红外信号射在正常接收区3内，若隧道发生变形，则红外信号可能被异常接收区4接收，或是未被正常接收区3和异常接收区4接收；由于隧道发生的形变通常为微小形变，因此本申请实施例设置的异常接收区4包含了隧道可能发生形变的常规范围，因此出现红外信号未被正常接收区3和异常接收区4接收的情况，则可能说明红外信号被遮挡，或是发射器11出现了故障，定义正常接收区3和异常接收区4外的区域为未知区域。

参考图4，红外感应器2的信号输出端连接有第二控制器，若红外感应器2未接收到发射器11发出的红外信号，则输出特殊信号，定义特殊信号为高电平信号，对应的数字信号用“1”表示；若红外感应器2接收到发射器11发出的红外信号，则输出低电平信号，对应的数字信号为“0”；本申请实施例设置的隧道沉降变形监测系统还包括第二报警装置，第二报警装置与第二控制器的输出端连接，第二报警装置可采用声光报警器。

每个红外感应器2对应的接收器12也与第二控制器的输入端连接，每个红外感应器2以及其对应的接收器12定义为一个采集组，第二控制器同时接收到异常信号和特殊信号时，检测异常信号和特殊信号同时存在的时间，若同时存在的时间大于预设值则生成提示信号，第二报警装置接收到提示信号后进行报警，本实施例中此预设值为10s。

参考图5，第二控制器可以包括多个判断模块和计时模块，每个判断模块与每个采集组对应，判断模块包括一个非门和一个与门，非门的输入端连接于接收器12的输出端，与门的一个输入端与非门的输出端连接，与门的另一个输入端与红外接收器12的输出端连接；在接收器12输出低电平的异常信号时，将该低电平信号转换为高电平信号，且在与门接收到红外传感器输出的高电平特殊信号时，与门输出高电平信号。计时模块的输入端连接于与门的输出端，用于计时与门输出的高电平信号的持续时长，计时模块的检测原理为现有技术，在检测睡眠时长、检测屏幕亮屏时间等场景均已被应用。

当发射器11发出的红外信号位于未知区域内并且达到预设值的时间后，第二报警装置开始报警，此时第一报警装置和第二报警装置同时报警，工作人员可排出第一报警装置报警的原因，实际可能是由于发射器11出现了故障或是遮挡干扰导致；另外，通过观察红外信号在红外感应器2上的位置，可以得知隧道此区域发生变形的方向和距离，提高了隧道监测数据的获取效率。

参考图6，在具体实施中，隧道可能会因为重型运输车经过而产生震动，隧道震动导致的接收器12无法准确接收发射器11发出的红外信号则可能会导致误报，因此，在本申请实施例中，设置了多个振动传感器、比较模块和第三报警装置来降低误报率。

各个振动传感器均与比较模块连接，振动传感器安装在隧道内壁上并用于检测隧道内壁振动强度并产生振动信号，比较模块内预设有基准强度值，将各个振动传感器的振动信号分别与基准强度值逐一进行比较，若任一振动信号的数值大于基准强度值，则比较模块输出干扰信号，干扰信号为高电平信号；若振动信号小于基准强度信号则生成非干扰信号，非干扰信号为低电平信号。比较模块的输出端与第三报警装置连接，第三报警装置响应于干扰信号提示，响应于非干扰信号关闭；第三报警装置可采用声光报警器。

本申请实施例中，第一报警装置可以设置为红灯、第二报警装置可以设置为黄灯、第三报警装置可以设置为绿灯。

每个发射器11或每个接收器12上均安装有定位装置，定位装置为GPS定位器，定位装置输出当前位置信号，定位装置的信号输出端与第一控制器的信号输入端连接，第一控制器接收当前位置信号并传递至显示器，显示器显示各个当前位置信号；若某一区域的接收器12未接收到发射器11发出的红外信号，则可通过显示器观看到此接收器12的位置，以得出发生沉降变形的区域。

隧道内安装有湿度检测装置，湿度检测装置为湿度传感器，湿度检测装置的信号输出端与第一控制器的信号输入端连接；湿度检测装置将隧道内的湿度信号通过第一控制器传递给显示器以进行显示，能够对隧道内的湿度进行实时监测，便于及时对隧道内的湿度进行调节。

本申请实施例一种隧道沉降变形监测系统的实施原理为：若工作人员观察到第一报警装置和第三报警装置同时报警，则说明此时的隧道变形可能是因为地面震动引起的；若工作人员观察到仅仅有第一报警装置报警，则说明此时隧道变形可能是因为其自身发生了形变；若第一报警装置和第二报警装置同时报警，则说明可能是由于任一发射器11出现故障，或者是在监测过程中有动物等干扰因素遮挡了红外信号；若第一报警装置、第二报警装置和第三报警装置均未报警，则说明隧道并未发生变形。工作人员可根据各个报警装置的报警情况，对隧道的变形进行准确判断。达到了无需施工人员进入隧道内就能对隧道内各区域进行实时监测的效果，提高了隧道监测的效率和安全性。

本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种隧道沉降变形监测系统，其特征在于，包括第一控制器、显示器以及安装在隧道内壁上的多组激光器(1)；激光器(1)包括发射器(11)和接收器(12)，发射器(11)和接收器(12)分别安装在隧道内相对的侧壁上且位于同一水平直线上；接收器(12)接收到发射器(11)发出的红外信号则生成感应信号；第一控制器连接各个接收器(12)的输出端并接收感应信号；第一控制器的信号输出端连接于显示器的信号输入端，显示器接收感应信号显示。

2.根据权利要求1所述的一种隧道沉降变形监测系统，其特征在于，所述监测系统还包括多个用于接收发射器(11)发出的红外信号的红外感应器(2)，多个红外感应器(2)均匀圆周分布在接收器(12)的周围，红外感应器(2)的信号输出端连接有第二控制器，红外感应器(2)的信号输出端与第二控制器的信号输入端连接，每个红外感应器(2)对应的接收器(12)也与第二控制器的输入端连接；第二控制器的输出端连接于显示器的输入端。

3.根据权利要求1所述的一种隧道沉降变形监测系统，其特征在于，每个所述发射器(11)或每个接收器(12)上均安装有定位装置，定位装置输出当前位置信号，定位装置的输出端与第一控制器的信号输入端连接。

4.根据权利要求1所述的一种隧道沉降变形监测系统，其特征在于，所述监测系统安装在隧道内的湿度检测装置，湿度检测装置的信号输出端与第一控制器的信号输入端连接。

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