CN217397625U - 一种多功能隧洞安全监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于隧洞安全监测技术领域，为一种多功能隧洞安全监测装置，包括安装在隧洞内顶壁的导轨、架设在导轨上的移动小车、安装在移动小车底面的伸缩固定支架、固定在伸缩固定支架外侧面顶端的安装板、安装在安装板上的摄像头和传感器组件、安装在伸缩固定支架底端的水下激光雷达扫描仪。本实用新型具有摄像头用于采集隧洞内水上部分的外观信息，声波传感器、温湿度传感器和气体传感器采集隧洞内的声纹信息、温湿度以及气体，水下激光雷达扫描仪采集隧洞内水下部分的外观信息，能够可靠的采集洞内水面上下的形态信息，同时还能够采集洞内的声纹信息、温湿度以及气体，监测信息完善，可靠性更强，为隧洞的安全工作提供了可靠依据。

Description

一种多功能隧洞安全监测装置

技术领域

本实用新型属于安全监测技术领域，具体涉及一种多功能隧洞安全监测装置。

背景技术

在水利工程中为了输水或泄洪，常穿山开挖建成封闭式的输水道，称为水工隧洞，按其担负任务的不同，可分为放水隧洞和泄水隧洞，放水隧洞用来从水库中放出用于灌溉、发电和给水等所需的水量；泄水隧洞用于配合溢洪道泄放部分洪水、泄放水电站尾水、为检修枢纽建筑物或因战备等的需要而放空水库以及排沙等。

隧洞安全监测是指对隧洞内部状况进行监测的技术，以便于在隧洞出现裂缝、塌方、漏水等情况时及时进行应急处理，避免引发更大的安全事故。

三维激光扫描技术是利用激光测距和反射率原理检测物体表面形态和纹理信息的三维数据采集手段，目前已广泛应用在隧道结构变形和病害检测等领域。

然而，传统的三维激光扫描仪在应用于隧洞安装监测中时，难以充分监测隧洞液面上、下部分的表面形态和纹理信息，并且隧洞内的其他重要信息，如隧洞的温湿度信息无法得到可靠监测。

实用新型内容

为解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种多功能隧洞安全监测装置，具有使用方便以及监测效率高的特点。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种多功能隧洞安全监测装置，包括水下激光雷达扫描仪，所述隧洞安全监测装置还包括：

导轨，所述导轨安装在隧洞的内顶壁，并沿隧洞的长度走向贯穿隧洞；

移动小车，所述移动小车架设在所述导轨上并具有沿所述导轨延伸方向的移动自由度；

伸缩固定支架，所述伸缩固定支架安装在所述移动小车底面，其底端延伸至隧洞内的水面下方；

安装板，所述安装板固定在所述伸缩固定支架的外侧面顶端，且在所述安装板上分别安装有摄像头和传感器组件，所述传感器组件包括声波传感器、温湿度传感器和气体传感器；

水下激光雷达扫描仪，所述水下激光雷达扫描仪安装在所述伸缩固定支架的底端。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述伸缩固定支架包括内固定杆和外固定杆，所述内固定杆固定在所述移动小车底面，且所述内固定杆的底端嵌入所述外固定杆内构成伸缩结构，所述水下激光雷达扫描仪安装在所述外固定杆的底端。

作为本实用新型的一种优选技术方案，还包括电动推杆，在所述内固定杆的外侧面固定有上连接块，在所述外固定杆的外侧面顶端固定有下连接块，所述电动推杆安装在所述上连接块底面，且所述电动推杆的活塞杆与所述下连接块固定连接。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述电动推杆具有两个，且两个所述电动推杆对称分布。

作为本实用新型的一种优选技术方案，还包括行走电机、主动伞状齿轮和从动伞状齿轮，在所述移动小车上利用轴承支撑架设有两个对称分布的连接转轴，在所述连接转轴的两端均安装有移动轮，所述行走电机安装在所述移动小车内，所述主动伞状齿轮固定在所述行走电机的输出轴上，所述从动伞状齿轮固定在所述连接转轴上并与所述主动伞状齿轮相啮合。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型的隧洞安全监测装置，具有摄像头用于采集隧洞内水上部分的外观信息，声波传感器、温湿度传感器和气体传感器用于采集隧洞内的声纹信息、温湿度以及气体，水下激光雷达扫描仪用于采集隧洞内水下部分的外观信息，能够可靠地采集洞内水面上下的形态信息，同时还能够采集洞内的声纹信息、温湿度以及气体，监测信息完善，可靠性更强，为隧洞的安全工作提供了可靠依据。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型中的移动小车俯视结构示意图；

图3为本实用新型中的控制原理示意图；

图中：1、导轨；2、移动小车；3、伸缩固定支架；4、安装板；5、摄像头；6、传感器组件；7、水下激光雷达扫描仪；8、内固定杆；9、外固定杆；10、上连接块；11、下连接块；12、电动推杆；13、连接转轴；14、移动轮；15、行走电机；16、主动伞状齿轮；17、从动伞状齿轮。

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做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。

如图1-3所示，本实用新型的多功能隧洞安全监测装置，包括水下激光雷达扫描仪7，隧洞安全监测装置还包括：导轨1，导轨1安装在隧洞的内顶壁，并沿隧洞的长度走向贯穿隧洞；移动小车2，移动小车2架设在导轨1上并具有沿导轨1延伸方向的移动自由度；伸缩固定支架3，伸缩固定支架3安装在移动小车2底面，其底端延伸至隧洞内的水面下方；安装板4，安装板4固定在伸缩固定支架3的外侧面顶端，且在安装板4上分别安装有摄像头5和传感器组件6，传感器组件6包括声波传感器、温湿度传感器和气体传感器；水下激光雷达扫描仪7，水下激光雷达扫描仪7安装在伸缩固定支架3的底端，在使用时，先在隧洞的内顶壁铺设导轨1，移动小车2架设在导轨1上，必要时，可定期启动移动小车2移动，利用摄像头5采集隧洞内水上部分的外观信息，并将信息发送给终端服务器，建立隧洞内水上部分的空间三维模型，声波传感器、温湿度传感器和气体传感器采集洞内的声纹信息、温湿度以及气体，声波传感器采集洞内异响、漏水声以及人声等信息，温湿度传感器用于监测洞内环境温度，当温湿度变化较大时便于及时作出应急措施，气体传感器能够及时采集到洞内的气体信息，避免有害气体泄漏以及塌方、渗漏等事故的发生；水下激光雷达扫描仪7位于洞内液面下方，用于采集隧洞内水下部分的外观信息，并将信息发送给终端服务器，建立隧洞内水下部分的空间三维模型，该装置监测信息完善，可靠性更强，为隧洞的安全工作提供了可靠依据，其中，摄像头5采用红外摄像头或者黑光高清摄像头。

摄像头5采用市购的红外微光摄像机，如型号为M-618CS的红外微光摄像机，其镜头部分可在圆周面内旋转，以满足扫描整个断面的效果。

水下激光雷达扫描仪7采用市购的激光雷达扫描仪，如型号为XW-021202112246853C的激光雷达扫描仪，其镜头部分可在圆周面内旋转，以满足扫描整个断面的效果。

该设备工作时，水上的摄像头5以及水下激光雷达扫描仪7同时进行工作，摄像头5扫描隧洞水上部分的断面信息，并构建隧洞水上部分的三维模型，同时，水下激光雷达扫描仪7扫描隧洞水下部分的断面信息，并构建隧洞水下部分的三维模型，由此可构建整个隧洞的三维模型信息。

在服务器端，当整个隧洞的三维模型信息构建和完善后，管理员能够清晰的查看当前的隧洞三维模型信息，同时还可与之前构建的隧洞三维模型信息相比较，以便及时掌握隧洞的变化，以便隧洞出现裂缝、变形、坍塌等问题时及时发现。

对于导轨1，在实际使用时选用市购的滑触线，如型号为HXTS的滑触线，因此，在导轨1上可安装该安全监控装置的部分附件，如控制器，控制器利用导线连接移动小车2部分，实现顶起巡检功能，定期对隧洞的断面信息进行扫描，导轨1内部的空腔部分还可以作为走线的线槽使用，此技术为市面上对隧道巡检的常规技术，此处不再赘述。

具体的，根据图1所示，本实施例中，伸缩固定支架3包括内固定杆8和外固定杆9，内固定杆8固定在移动小车2底面，且内固定杆8的底端嵌入外固定杆9内构成伸缩结构，水下激光雷达扫描仪7安装在外固定杆9的底端，伸缩固定支架3可针对实际使用情况改变长度，以保证水下激光雷达扫描仪7可靠伸入洞内液面下方，用于监测隧洞内水下部分的外观信息。

具体的，根据图1所示，本实施例中，还包括电动推杆12，在内固定杆8的外侧面固定有上连接块10，在外固定杆9的外侧面顶端固定有下连接块11，电动推杆12安装在上连接块10底面，且电动推杆12的活塞杆与下连接块11固定连接，电动推杆12能够改变内固定杆8和外固定杆9的相对伸缩量，从而改变伸缩固定支架3的长度。

具体的，根据图1所示，本实施例中，电动推杆12具有两个，且两个电动推杆12对称分布，内固定杆8和外固定杆9伸缩连接的稳定性好。

具体的，根据图1和图2所示，本实施例中，还包括行走电机15、主动伞状齿轮16和从动伞状齿轮17，在移动小车2上利用轴承支撑架设有两个对称分布的连接转轴13，在连接转轴13的两端均安装有移动轮14，行走电机15安装在移动小车2内，主动伞状齿轮16固定在行走电机15的输出轴上，从动伞状齿轮17固定在连接转轴13上并与主动伞状齿轮16相啮合，行走电机15为双输出轴电机，启动行走电机15，行走电机15驱动主动伞状齿轮16转动，在啮合关系下，利用从动伞状齿轮17驱动连接转轴13旋转，移动轮14转动，移动小车2即可在导轨1上移动。

本实用新型的工作原理及使用流程：本实用新型的隧洞安全监测装置，在使用时，先在隧洞的内顶壁铺设导轨1，移动小车2架设在导轨1上，必要时，可定期启动移动小车2移动，利用摄像头5采集隧洞内水上部分的外观信息，并将信息发送给终端服务器，建立隧洞内水上部分的空间三维模型，声波传感器、温湿度传感器和气体传感器采集洞内的声纹信息、温湿度以及气体，声波传感器采集洞内异响、漏水声以及人声等信息，温湿度传感器用于监测洞内环境温度，当温湿度变化较大时便于及时作出应急措施，气体传感器能够及时采集到洞内的气体信息，避免有害气体泄漏以及塌方、渗漏等事故的发生；

水下激光雷达扫描仪7位于洞内液面下方，用于采集隧洞内水下部分的外观信息，并将信息发送给终端服务器，建立隧洞内水下部分的空间三维模型，该装置监测信息完善，可靠性更强，为隧洞的安全工作提供了可靠依据。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种多功能隧洞安全监测装置，包括水下激光雷达扫描仪(7)，其特征在于，所述隧洞安全监测装置还包括：

导轨(1)，导轨(1)安装在隧洞的内顶壁，并沿隧洞的长度走向贯穿隧洞；

移动小车(2)，移动小车(2)架设在导轨(1)上并具有沿导轨(1)延伸方向的移动自由度；

伸缩固定支架(3)，伸缩固定支架(3)安装在移动小车(2)底面，其底端延伸至隧洞内的水面下方；

安装板(4)，安装板(4)固定在伸缩固定支架(3)的外侧面顶端，且在安装板(4)上分别安装有摄像头(5)和传感器组件(6)，传感器组件(6)包括声波传感器、温湿度传感器和气体传感器；

水下激光雷达扫描仪(7)，水下激光雷达扫描仪(7)安装在伸缩固定支架(3)的底端。

2.根据权利要求1所述多功能隧洞安全监测装置，其特征在于,所述伸缩固定支架(3)包括内固定杆(8)和外固定杆(9)，内固定杆(8)固定在移动小车(2)底面，且内固定杆(8)的底端嵌入外固定杆(9)内构成伸缩结构，水下激光雷达扫描仪(7)安装在外固定杆(9)的底端。

3.根据权利要求2所述多功能隧洞安全监测装置，其特征在于,还包括电动推杆(12)，在内固定杆(8)的外侧面固定有上连接块(10)，在外固定杆(9)的外侧面顶端固定有下连接块(11)，电动推杆(12)安装在上连接块(10)底面，且电动推杆(12)的活塞杆与下连接块(11)固定连接。

4.根据权利要求3所述多功能隧洞安全监测装置，其特征在于,所述电动推杆(12)具有两个，且两个电动推杆(12)对称分布。

5.根据权利要求1所述多功能隧洞安全监测装置，其特征在于，还包括行走电机(15)、主动伞状齿轮(16)和从动伞状齿轮(17)，在移动小车(2)上利用轴承支撑架设有两个对称分布的连接转轴(13)，在连接转轴(13)的两端均安装有移动轮(14)，行走电机(15)安装在移动小车(2)内，主动伞状齿轮(16)固定在行走电机(15)的输出轴上，从动伞状齿轮(17)固定在连接转轴(13)上并与主动伞状齿轮(16)相啮合。

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