[发明专利]海底隧道变形监测装置

说明书

技术领域

本发明属于监控技术领域，涉及一种监测装置，特别是一种海底隧道变形监测装置。

背景技术

自上世纪三十年代起，世界发达国家不断修建海底隧道，迄今有海底隧道的国家主要包括日本、英国、法国、美国、挪威、澳大利亚、丹麦、冰岛等。日本关门海底隧道是世界上最早的海底隧道，1936年9月动工修建，1944年全部竣工，该隧道是一孔上、下行铁路隧道，全长3.6km，海底地段长1.14km，隧道高度5.75m，最大坡度2.0～2.5%，海水深14m，隧道深埋覆盖层的平均厚度约11m，该隧道已经安全运行了50多年。著名的日本青函隧道全长53.85km，海底部分长23.0km，位于火山岩、堆积岩中，有多处裂缝、断层。该隧道以钻爆法为主，开挖持续20年，克服了许多包括四次海水淹没和强大土压力带来的困难。于1985年8月竣工，挪威是世界上采用钻爆法修建海底隧道最多的国家，至今已建成累积100多公里的海底隧道。挪威的交通（铁路、公路）海底隧道大部分位于比较坚硬的岩石层内，即古老的火成岩和变质岩，过去20年来，挪威隧道修建承包商已成为硬岩海底隧道工程方面最熟练的承包商，积累了大量的经验。著名的英法海峡隧道全长50.4km，海底地段长37.0km，水深60m，最小覆盖40m，主要采用掘进机（TBM）修建，1994年完工。

我国拥有近二万公里长的海岸线，岛屿、海湾星罗棋布。海南岛、台湾岛、香港、澳门、厦门、青岛、烟台和舟山等区域都是人口稠密的地区。今后随着国民经济的进一步发展，人民生活水平和质量的进一步提高，对跨海交通的需求将与日俱增。用隧道的方式，将远离大陆的各个岛屿甚至各大陆连接起来，以方便人们的出行、促进区域经济发展是各国人民长久以来的梦想。

每年由于地质灾害引起海底隧道形变导致的塌方事故有很多，严重的威胁过往车辆的生命安全。因此，海底隧道的监测是非常急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种海底隧道变形监测装置，该监测装置具有能方便调节激光测距仪的位置，该监测装置还具有操作更加方便、监测范围更广的特点。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种海底隧道变形监测装置，包括能固定在海底隧道侧壁上的安装座，其特征在于，所述的安装座上固定有电机一，所述电机一的输出轴与安装座相垂直，所述电机一的输出轴上固定有转动板，所述电机一的输出轴的轴心线处于转动板中心线的侧部，所述的转动板上开设有呈圆环形的定位槽，所述的转动板上固定有电机二，所述电机二的输出轴与转动板相垂直，所述的电机二的输出轴上固定有一根驱动轴，所述驱动轴的轴心线与定位槽的中心线相重合，且驱动轴的轴心线与电机一的输出轴的轴心线方向相平行，所述驱动轴另一端固定有一驱动齿轮，所述的驱动齿轮上啮合有转动齿轮，所述的驱动齿轮的外径小于所述转动齿轮的外径，所述传动齿轮中部穿设并固定有一根连接轴，所述连接轴一端固定有轴承，所述的连接轴固定在轴承的内圈处，所述连接轴另一端固定有激光测距仪，所述的轴承设置在所述的定位槽中，所述轴承的外圈与定位槽的槽壁相接触，所述的转动板上固定有能防止轴承脱离定位槽的防脱离结构；所述的安装座上还固定有PLC可编程控制器，所述的电机一、电机二和激光测距仪均与所述的PLC可编程控制器相连，所述的PLC可编程控制器具有用于连接计算机的输出端口。

本海底隧道变形监测装置的主要工作原理是这样的，将安装座通过膨胀螺钉固定在海底隧道的内侧壁上，激光测距仪测量出隧道另外一侧面和激光测距仪之间的初始距离值，先进行记录；随后，激光测距仪一直监测其与海底隧道另一侧面的距离值，并将信息传递给PLC可编程控制器，PLC可编程控制器再把信息传递给计算机，监控员通过计算机就能得知海底隧道另一侧面和激光测距仪之间的距离值，并将该距离值与初始距离值进行比较，得出海底隧道的侧壁是否出现变形现象。

PLC可编程控制器能控制电机一的工作，由于电机一的输出轴的轴心线处于转动板中心线的侧部，转动板为偏心设置，当电机一带动转动板转动后，激光测距仪的位置也能改变，这样激光测距仪可以用来检测不同的位置；PLC可编程控制器能控制电机二的工作，电机二的输出轴转动带动驱动轴转动，驱动轴再带动驱动齿轮转动，驱动齿轮带动与其相啮合的转动齿轮沿着电机二的输出轴为中心作圆周运动，连接轴也随着作圆周运动，激光测距仪也随着圆周运动，这样激光测距仪可以用来检测不同的位置。