[实用新型]一种隧道形变的实时自动监测装置

说明书

本实用新型公开了一种隧道形变的实时自动监测装置，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，反射镜组可将激光发射器射出的激光束在视场内进行X、Y向扫描，并可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。本实用新型克服现有技术缺点，解决现有隧道形变测量中的操作复杂、实时性差、效率低、对场地要求高、重复精度低等缺陷，其安装部署简便，测量速度快，精度高，重复性好，测量形变位移范围大，可对隧道多断面形变进行实时监测。

技术领域

本实用新型涉及激光测量技术领域，具体是指一种隧道形变的实时自动监测装置。

背景技术

隧道是工程施工建设中不可缺少的组成部分,随着社会经济技术的发展,隧道在工程施工中所占比例越来越高,但由于隧道施工、运行均位于地下,地质条件千差万别，现场情况复杂多变,地质的不可明确探查性使得隧道的施工、运行均存在一定风险，因此对于隧道形变的监测十分重要。

传统的隧道形变测量方法可以分为接触式测量和非接触式测量两大类，接触式测量主要有应变片法和收敛仪法，非接触式测量主要有全站仪法、近景摄影法和小车轨道扫描法等。

应变片法利用布置的应变片所受应力的变化来推算各点的变形量，安装布置要求较高，且无法观测较大的位移变形；收敛仪法通过测线长度的变化进行形变检测，但其无法提供空间三维信息，测点数量有限，安装复杂，特别是大型隧道和地下空间使用受限；全站仪法精度较高，但其操作复杂，对人员要求高，不具备实时性；近景摄影法需针对不同的隧道环境进行标定，对环境和场地的要求高，测量精度也较低；小车轨道扫描法利用安置在轨道上的小车装置对断面扫描，其重复精度低，占用空间大，对隧道要求较高，常与施工作业发生矛盾。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，克服现有技术缺点，提供一种隧道形变的实时自动监测装置，解决现有隧道形变测量中的操作复杂、实时性差、效率低、对场地要求高、重复精度低等缺陷，其安装部署简便，测量速度快，精度高，重复性好，测量形变位移范围大，可对隧道多断面形变进行实时监测。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的技术方案为：一种隧道形变的实时自动监测装置，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，反射镜组可将激光发射器射出的激光束在视场内进行X、Y向扫描，并可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按所需数量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，幕布成像靶标可接收激光光束，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，可通过算法可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，可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。

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。

所述的激光扫描镜组中的主嵌入式系统在靶标部署阶段可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。

所述的激光扫描镜组中的激光发射器可由TTL电平信号控制。