[发明专利]一种隧道形变的实时自动监测装置

权利要求书

1.一种隧道形变的实时自动监测装置，其特征在于，包括至少一台激光扫描镜组，若干个复合式靶标组件和上位机，所述的激光扫描镜组由激光发射器、反射镜组、主嵌入式系统和机壳组成，激光发射器、反射镜组和主嵌入式系统封装在机壳内，反射镜组将激光发射器射出的激光束在视场内进行X、Y向扫描，并按主嵌入式系统的指令将激光束保持在一固定空间角射出，所述的复合式靶标组件固定在隧道变形观测点上，其在隧道剖面的位移即为观测点的形变位移，复合式靶标组件由阵列式感光靶标、幕布成像靶标和副嵌入式系统组成，阵列式感光靶标由多个感光元件以阵列的形式组成，接收光线后产生高电平信号，各感光元件在阵列中的相互位置关系精确已知，且每一个感光元件都有唯一位置编号，幕布成像靶标用于接收激光光束，在靶标部署阶段，副嵌入式系统可感知受光感光元件的位置信息，结合已知的靶标物理结构，计算出受光感光元件与幕布成像靶标中心的位置和方向，并将该信息反馈至主嵌入式系统；在位移测量阶段，通过算法解析激光束在幕布成像靶标上的理论中心，当光束在幕布成像靶标上的位置发生变化时，根据算法得出偏移位移，即为该监测点的形变位移；所述的上位机与激光扫描镜组通过总线或无线传输的方式连接，激光扫描镜组与多个复合式靶标也通过总线或无线传输的方式进行连接。

2.根据权利要求1所述的一种隧道形变的实时自动监测装置，其特征在于，所述的激光扫描镜组中的主嵌入式系统控制和驱动激光发射器及反射镜组，并向上位机反馈反射镜组及各复合式靶标组件的监测状态。

3.根据权利要求1所述的一种隧道形变的实时自动监测装置，其特征在于，所述的激光扫描镜组中的主嵌入式系统在靶标部署阶段，根据副嵌入式系统反馈的受光感光元件距幕布成像靶标中心的位置和方向，控制和驱动反射镜组将激光束射向幕布成像靶标中心，完成靶标部署，并以此点作为该监测点的基础形变点位。

4.根据权利要求1所述的一种隧道形变的实时自动监测装置，其特征在于，所述的激光扫描镜组中的激光发射器由TTL电平信号控制。

5.根据权利要求1所述的一种隧道形变的实时自动监测装置，其特征在于，所述的复合式靶标组件中的幕布成像靶标由前置幕布、暗室和CCD图像传感器组成，CCD图像传感器的视场完全覆盖前置幕布范围。

6.根据权利要求5所述的一种隧道形变的实时自动监测装置，其特征在于，所述的幕布成像靶标中的CCD图像传感器可替换为CMOS图像传感器。

7.根据权利要求1所述的一种隧道形变的实时自动监测装置，其特征在于，所述的阵列式感光靶标中的感光元件能对光线强度的感应阈值进行设置，并根据待监测光的波长进行适应性配置。

8.根据权利要求1所述的一种隧道形变的实时自动监测装置，其特征在于，所述的上位机可综合以激光扫描镜组为原点，射向各幕布成像靶标的光束的空间方位角，结合各幕布成像靶标所处隧道断面据激光扫描镜组的已知距离，即可得出隧道各监测点的三维位置关系，形成隧道的空间模型，上位机以各监测点初始位置为基点，当任意监测点形变发生时，可反映出隧道何点位发生形变。

9.根据权利要求8所述的一种隧道形变的实时自动监测装置，其特征在于，所述的上位机，用于将隧道各监测点的实时数据、历史数据、变形程度反映出来。

10.根据权利要求8所述的一种隧道形变的实时自动监测装置，其特征在于，所述的上位机，设定隧道各点形变阈值，及时发出告警信号。