CN220339311U - 闸室多点位移监测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种闸室多点位移监测装置，包括位于闸室顶部基准点处的激光发射组件和布置于其余闸墙顶部的若干个激光接收组件，其中激光发射组件和激光接收组件沿闸室顶部同一基准线依次布置；所述激光发射组件包括沿竖直方向依次设置且与激光接收组件一一对应设置的激光发射器，所述激光接收组件包括与相对应的激光发射器高度相适配的激光接收屏。本实用新型利用位于闸室顶部基准点处的激光发射组件和沿闸室顶部同一基准线依次布置的若干个激光接收组件，利用激光直观的反应出各闸室段的横向水平错动以及竖向不均匀沉降。
Description
技术领域
本实用新型涉及船闸位移监测领域，尤其涉及一种闸室多点位移监测装置。
背景技术
船闸闸室作为船闸工程中重要的组成部分，由上、下闸首和两侧闸墙环绕而形成，是船闸实现调整水位、升降船舶、克服航道集中水位落差的结构。由于闸室结构复杂，在结构内力及外部荷载作用下闸室会产生水平位移以及竖向不均匀沉降，存在安全隐患，因此，实时准确监测整段闸室的位移变化对整个船闸工程举足轻重。
目前工程上通常采用引张线法、视准线法、交会法或GPS定位法对闸室的水平位移进行监测，但现有方法效率低、误差大、精度低、成本高、不易实现自动监测，且多为单点位移监测。
因此，亟待解决上述问题。
实用新型内容
实用新型目的：本实用新型的目的在于提出一种能直观反应被测闸室多点位移变化的闸室多点位移监测装置。
技术方案：为实现以上目的，本实用新型公开了一种闸室多点位移监测装置，包括位于闸室顶部基准点处的激光发射组件和布置于其余闸墙顶部的若干个激光接收组件，其中激光发射组件和激光接收组件沿闸室顶部同一基准线依次布置；所述激光发射组件包括沿竖直方向依次设置且与激光接收组件一一对应设置的激光发射器，所述激光接收组件包括与相对应的激光发射器高度相适配的激光接收屏。
其中，激光发射组件包括保护外壳、沿竖直方向间隔设置于保护外壳且用于安装激光发射器的安装板以及位于保护外壳顶部的气泡水准仪。
优选的，激光接收组件包括与闸墙顶部相连的底座、位于底座上方且可沿着底座水平移动的连接板以及位于连接板中间处且与连接板可转动连接的激光屏支架，其中激光接收屏安装于激光屏支架上。
再者，激光接收屏上设置有刻度线，该刻度线的0刻度位于中心处。
进一步，刻度线包括正X向刻度线、负X向刻度线和正Z向刻度线。
优选的，激光接收屏上连接有水平工作台，该水平工作台上安装有朝向激光接收屏的可调焦相机。
再者，底座上具有沿水平方向延伸的凸块，所述连接板上具有与凸块相适配的滑槽，凸块嵌入滑槽内，带动连接板沿着底座水平移动。
进一步，激光屏支架通过转轴与连接板相连接。
优选的，激光屏支架上开设有沿竖直方向延伸的T型槽，所述激光接收屏的两侧边具有可沿着T型槽上下滑动的T型块。
再者，激光发射器上连接有电源模块。
有益效果：与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
(1)本实用新型利用位于闸室顶部基准点处的激光发射组件和沿闸室顶部同一基准线依次布置的若干个激光接收组件，利用激光直观的反应出各闸室段的横向水平错动以及竖向不均匀沉降；
(2)本实用新型采用盖状结构的保护外壳，保护外壳底部采用螺栓固定于闸室顶部，安装和拆卸方便，便于后期检修和查验，同时有效地保护装置免受外界环境中的物理损伤和粉尘侵入，从而延长仪器使用寿命；
(3)本实用新型的激光接收组件的激光屏支架采用可沿着T型槽上下滑动的T型块结构，根据激光发射器的不同高度来相应的调节激光接收屏高度，保证每一束激光都可以入射激光接收屏；
(4)本实用新型采用连接板的滑槽结构和转轴结构，便于对激光束入射角度进行校正，保证激光束垂直入射激光接收屏，提高了位移测量的准确性和便捷性，保障位移测测量精度；
(5)本实用新型采用相机采集激光成像点的图像，根据激光成像点的位置变化可反映闸室位移，结果直观、可靠。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型中激光发射组件的结构示意图；
图3为本实用新型中激光接收组件的结构示意图；
图4为本实用新型中激光束入射校正示意图；
图5为本实用新型中闸室段位移测量原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的技术方案作进一步说明。
如图1所示，本实用新型一种闸室多点位移监测装置包括激光发射组件2和激光接收组件3。整套闸室多点位移监测装置布置在闸室1顶部，用于采集闸室整段多点水平位移，激光发射组件2位于闸室1顶部基准点处，若干个激光接收组件3布置于其余闸墙顶部，每一个独立的闸墙顶部放置一个激光接收组件3，激光发射组件2和激光接收组件3沿闸室顶部同一基准线4依次布置。当闸室1混凝土变形引起位移时，激光接收组件3的激光接收屏上激光光斑的位置也会发生相对变化，本实用新型利用位于闸室顶部基准点处的激光发射组件和沿闸室顶部同一基准线依次布置的若干个激光接收组件，利用激光直观的反应出各闸室段的横向水平错动以及竖向不均匀沉降。考虑到闸室段变形联动的影响，根据激光接收组件3的激光光斑的位置变化，与预设的闸室初始位置基准点对应的激光光斑初始位置进行比较，可反应出各闸室段的横向水平错动以及竖向不均匀沉降。
如图2所示，激光发射组件2包括激光发射器201、保护外壳202、安装板203和气泡水准仪204。激光发射组件沿着闸室顶部基准线布置，根据监测需求沿闸室基准线安装保护外壳202，保护外壳202与闸室1顶部通过螺栓固定相连，保护外壳202为盖状结构，有效地保护装置免受外界环境中的物理损伤和粉尘侵入。若干个安装板203沿竖直方向间隔设置于保护外壳上，每一个安装板203上通过连接螺栓206固定连接有一个激光发射器201，确保可以发射若干束平行激光。激光发射器201上连接有电源模块205，调节电源模块205，保障激光发射器正常运行。若干个激光发射器201沿竖直方向上位于同一垂面上。气泡水准仪204水平位于保护外壳202的顶部，通过微调保护外壳202的连接螺栓使保护外壳顶部气泡水准仪204中的气泡居中，实现保护外壳的固定和调平。
如图3所示，若干个激光接收组件3与若干个激光发射器201一一对应设置，激光接收组件3包括激光接收屏301、底座302、连接板303、激光屏支架304、刻度线305、水平工作台306和可调焦相机307。
激光接收屏301与之相对应的激光发射器高度相适配，底座302与闸墙顶部相连，底座302上具有沿水平方向延伸的凸块308，连接板303位于底座302上方，连接板303可沿着底座302水平移动，连接板303上具有与凸块相适配的滑槽309，凸块308嵌入滑槽309内，带动连接板303沿着底座302水平移动。激光屏支架304位于连接板303中间处，激光屏支架304通过转轴310与连接板303相连接，实现激光屏支架和激光接收屏的水平移动和绕轴转动，便于对激光束进行垂直入射校正，保证测量精度。激光接收屏301安装于激光屏支架304上，激光屏支架304上开设有沿竖直方向延伸的T型槽311，激光接收屏301的两侧边具有可沿着T型槽上下滑动的T型块，T型块插入T型槽311内，在外力作用下，T型块可沿着T型槽311上下滑动，带动激光接收屏沿着激光屏支架304上下移动，当激光接收屏301移动至合适位置时，利用T型块与T型槽311自身的摩擦力克服激光接收屏301的自重，激光接收屏301停在相应位置，本实用新型的激光接收组件的激光屏支架采用可沿着T型槽上下滑动的T型块结构，根据激光发射器的不同高度来相应的调节激光接收屏高度，保证每一束激光都可以入射激光接收屏。激光接收屏301上设置有刻度线305，该刻度线305的0刻度位于中心处，刻度线305包括正X向刻度线、负X向刻度线和正Z向刻度线，用于显示各闸室段的横向水平错动以及竖向不均匀沉降。激光接收屏301上连接有水平工作台306，水平工作台306可随着激光接收屏301一同沿着激光屏支架304上下移动，该水平工作台306上安装有朝向激光接收屏301的可调焦相机307，可调焦相机307可实时拍摄激光接收屏301上的激光位置图。本实用新型采用连接板的滑槽结构和转轴结构，便于对激光束入射角度进行校正，保证激光束垂直入射激光接收屏，提高了位移测量的准确性和便捷性，保障位移测测量精度。
当进行闸墙水平位移观测时，如图4所示为激光束入射校正示意图，在测量闸室段位移时，为保证测量精度，需保证激光束垂直入射激光接收屏301。在初始状态，通过T型块沿着T型槽311滑动，调节激光接收屏301的高度，以及通过凸块308沿着滑槽309滑动，调节激光接收屏301的的水平位移，使激光束在激光屏上形成的成像点位于刻度线305的“0”刻度处。将激光屏支架304水平移动距离Δ1，成像点对应的刻度变化量为Δ2，当激光束和激光接收屏法向量存在夹角θ时，激光束不是垂直入射激光接收屏，即Δ1≠Δ2，影响装置测量精度，为满足测量精度要求，使得Δ1＝Δ2，将转轴310转动θ度，激光束与激光接收屏法向量夹角θ与支架水平移动距离和成像点对应的刻度变化量之间的换算关系如下：
θ＝arccos(Δ1/Δ2)
以上测量数据的获取均通过可调焦相机拍摄，获取的图像通过无线网络传输至终端，便于后续根据图片获得每张图片中激光点所对应的坐标数据，进一步计算得到位移数据。
如图5所示为闸室段位移测量原理示意图，闸室段位移监测时，在闸室段沿着基准线设定一基准监测点，激光发射组件布置在基准点处，激光接收组件布置在各个闸室段测点处，监测的是各闸室段相对于基准点的位移变化量S，初始位置的激光成像点A距离激光接收屏301边界距离分别为X1和Z1，当闸室发生水平错动或不均匀沉降时，闸室带动激光发射组件发生位移，位于激光接收屏上的激光成像点A＇对应的刻度值也随之发生变化，成像点距离激光接收屏边界距离变为X2和Z2。闸室段相对基准点的位移变化量S与激光成像点距离接收屏边界之间的换算关系如下：
ΔX＝X2-X1
ΔZ＝Z2-Z1
可调焦相机307采集图像激光成像点变化前后的图像，将两次采集相同角度的图像进行整体比对，可以准确监测闸室段位移变化，便于下一步精准计算得到闸室段相对于基准点的位移变化量S。
Claims (10)
1.一种闸室多点位移监测装置，其特征在于：包括位于闸室(1)顶部基准点处的激光发射组件(2)和布置于其余闸墙顶部的若干个激光接收组件(3)，其中激光发射组件(2)和激光接收组件(3)沿闸室顶部同一基准线依次布置；所述激光发射组件(2)包括沿竖直方向依次设置且与激光接收组件一一对应设置的激光发射器(201)，所述激光接收组件(3)包括与相对应的激光发射器高度相适配的激光接收屏(301)。
2.根据权利要求1所述的闸室多点位移监测装置，其特征在于：所述激光发射组件(2)包括保护外壳(202)、沿竖直方向间隔设置于保护外壳且用于安装激光发射器的安装板(203)以及位于保护外壳顶部的气泡水准仪(204)。
3.根据权利要求1所述的闸室多点位移监测装置，其特征在于：所述激光接收组件(3)包括与闸墙顶部相连的底座(302)、位于底座上方且可沿着底座水平移动的连接板(303)以及位于连接板中间处且与连接板可转动连接的激光屏支架(304)，其中激光接收屏(301)安装于激光屏支架(304)上。
4.根据权利要求3所述的闸室多点位移监测装置，其特征在于：所述激光接收屏(301)上设置有刻度线(305)，该刻度线(305)的0刻度位于中心处。
5.根据权利要求4所述的闸室多点位移监测装置，其特征在于：所述刻度线(305)包括正X向刻度线、负X向刻度线和正Z向刻度线。
6.根据权利要求3所述的闸室多点位移监测装置，其特征在于：所述激光接收屏(301)上连接有水平工作台(306)，该水平工作台(306)上安装有朝向激光接收屏(301)的可调焦相机(307)。
7.根据权利要求3所述的闸室多点位移监测装置，其特征在于：所述底座(302)上具有沿水平方向延伸的凸块(308)，所述连接板(303)上具有与凸块相适配的滑槽(309)，凸块(308)嵌入滑槽(309)内，带动连接板(303)沿着底座(302)水平移动。
8.根据权利要求3所述的闸室多点位移监测装置，其特征在于：所述激光屏支架(304)通过转轴(310)与连接板(303)相连接。
9.根据权利要求3所述的闸室多点位移监测装置，其特征在于：所述激光屏支架(304)上开设有沿竖直方向延伸的T型槽(311)，所述激光接收屏(301)的两侧边具有可沿着T型槽上下滑动的T型块。
10.根据权利要求1所述的闸室多点位移监测装置，其特征在于：所述激光发射器(201)上连接有电源模块(205)。
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