[发明专利]一种用于大坝引张线端点与测点的防护自控装置及方法

权利要求书

1.一种用于大坝引张线端点与测点的防护自控装置，其特征在于，包括直接驱动防护板(1)、随动防护板(2)、压缩弹簧(3)、过线孔(4)、下导轨(5)、侧导轨(6)、导向槽(7)、直线电机(8)、推力连杆(9)、激光开关传感器(10)和控制模块(11)；其中，

随动防护板(2)分为上随动防护板(201)和下随动防护板(202)，呈双层薄箱型，在左右侧及直接驱动防护板(1)侧收口，直接驱动防护板(1)上下边沿设置T型边，穿梭活动于上随动防护板(201)和下随动防护板(202)中间；直接驱动防护板(1)底部用两个压缩弹簧(3)连接上随动防护板(201)和下随动防护板(202)底层端面，以实现上随动防护板(201)和下随动防护板(202)的随动性；在直接驱动防护板(1)的中部开正方形过线孔(4)，过线孔(4)四周各布置一个激光开关传感器(10)，以检测引张线测线在四个方向上是否即将触边；直接驱动防护板(1)的下方和侧面各设置T型导轨，即下导轨(5)和侧导轨(6)，与设置在推力连杆(9)端部的导向槽(7)配合实现传动；直线电机(8)分为竖向直线电机(801)和水平直线电机(802)，分别固定于安装断面的底部和侧面，用于驱动直接驱动防护板(1)移动；激光开关传感器(10)的输出端与控制模块(11)的输入端连接，控制模块(11)的输出端与直线电机(8)的控制端连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于大坝引张线端点与测点的防护自控装置，其特征在于，该防护自控装置安装在引张线固定端和张紧端引张线保护管(12)的端部以及各引张线测点保护管(12)分段处与引张线仪(15)或浮托装置(16)之间。

3.根据权利要求1所述的一种用于大坝引张线端点与测点的防护自控装置，其特征在于，直接驱动防护板及上随动防护板(201)和下随动防护板(202)的长度L≥2R，直接驱动防护板(1)宽度d₁＝R，上随动防护板(201)和下随动防护板(202)的宽度d₂由引张线测点箱(13)竖直方向尺寸确定d₂＝D/2-R/2；其中，R为引张线保护管(12)直径，D为引张线测点箱(13)竖直方向尺寸。

4.根据权利要求1所述的一种用于大坝引张线端点与测点的防护自控装置，其特征在于，上随动防护板(201)和下随动防护板(202)的上层板中间设置宽U型槽，右侧设置半U型槽，供下导轨(5)和侧导轨(6)通过，以保证直接驱动防护板(1)的竖直方向行程。

5.根据权利要求1所述的一种用于大坝引张线端点与测点的防护自控装置，其特征在于，位于直接驱动防护板(1)的下方和右侧的下导轨(5)及右导轨行程长度等于引张线保护管(12)直径，以满足过线孔(4)区域可移动覆盖保护管(12)全断面。

6.根据权利要求1所述的一种用于大坝引张线端点与测点的防护自控装置，其特征在于，直接驱动防护板(1)中部过线孔(4)为正方形布置，边长为20～30mm，在直接驱动防护板(1)过线孔(4)左侧部位开槽，宽度为3mm，以供加装此装置时引张线线体(14)通过，并配与直接驱动防护板(1)等厚的硬塑橡胶长条(18)填槽。

7.根据权利要求1所述的一种用于大坝引张线端点与测点的防护自控装置，其特征在于，水平直线电机(802)与竖向直线电机(801)的有效行程为2R。

8.根据权利要求1所述的一种用于大坝引张线端点与测点的防护自控装置，其特征在于，水平直线电机(802)设置在安装断面的左侧或右侧，竖向直线电机(801)设置在安装断面底部混凝土槽中，混凝土槽的深度为2R。

9.根据权利要求1所述的一种用于大坝引张线端点与测点的防护自控装置，其特征在于，各激光开关传感器(10)在过线孔(4)四周平行安装交叉布置，互不干涉，激光开关的光源距离过线孔(4)四周应相等，其距离大于两倍的引张线线体(14)直径，为3～5mm。

10.权利要求1至10中任一项所述的一种用于大坝引张线端点与测点的防护自控装置的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)用游标卡尺对引张线线体(14)在引张线保护管(12)端面的位置进行标定，建立以引张线线体(14)为坐标原点的直角坐标系，标定线体距离引张线保护管(12)右边缘尺寸为X₁，距离引张线保护管(12)左边缘尺寸为X₂，距离引张线保护管(12)上边缘尺寸为Y₁，距离引张线保护管(12)下边缘尺寸为Y₂；

步骤2)加装防护装置并固定，移动直接驱动防护板(1)，将引张线置于其中间测线孔的中心位置，标定引张线线体(14)初始坐标为(0，0)；

步骤3)用游标卡尺标定过线孔(4)尺寸Δ，测量激光开关传感器(10)光源与过线孔(4)四周的距离δ，并调整四个激光开关传感器(10)光束与过线孔(4)四周的距离δ保持一致；

步骤4)标定完成后，引张线线体(14)处于自由活动状态，随着大坝坝体的形变的产生，引张线触发激光开关传感器(10)，激光开关传感器(10)将信号传至控制模块(11)，控制模块(11)根据触发情况，采用“单一触发，直线驱动”的原则，控制直线电机的工作，驱动直接驱动防护板(1)移动，将引张线置于触发方向的中间位置；当引张线线体(14)接近过线孔(4)上沿，触发第一激光开关传感器(101)，控制模块(11)控制竖向直线电机驱动直接驱动防护板(1)向上方移动Δ/2-δ/2；当引张线线体(14)接近过线孔(4)下沿，触发第二激光开关传感器(102)，控制模块(11)控制竖向直线电机(801)驱动直接驱动防护板(1)向下方移动Δ/2-δ/2；当引张线线体(14)接近过线孔(4)左侧，触发第三激光开关传感器(103)，控制模块(11)控制水平直线电机(802)驱动直接驱动防护板(1)向左侧移动Δ/2-δ/2；当引张线线体(14)接近过线孔(4)右侧，触发第四激光开关传感器(104)，控制模块(11)控制竖向水平电机驱动直接驱动防护板(1)向右侧移动Δ/2-δ/2；

步骤5)直线电机完成驱动后，控制模块(11)记录激光开关传感器(10)的触发次数N，第一激光开关传感器(101)触发次数记为N₁，第二激光开关传感器(102)触发次数记为N₂，第三激光开关传感器(103)触发次数记为N₃，第四激光开关传感器(104)触发次数记为N₄；

步骤6)叠加各直线电机(8)的累计驱动位移，并设置累计位移值的极限值，在引张线系统长期工作中，当引张线线体(14)接近引张线保护管(12)的边缘时，由控制模块(11)按照相应控制逻辑向大坝安全监测系统(17)发出警告；累计位移值的极限值设置应根据引张线线体(14)在引张线保护管(12)端面的标定位置，引张线上下左右四个方向的位移极限值分别为：Y₁、Y₂、X₁和X₂；控制模块(11)的极限位移控制逻辑如下式，当满足其中之一，则向大坝安全监测系统(17)发出预警：

当N₁≥N₂，(N₁-N₂+1)(Δ/2-δ/2)Y₁时；

当N₁＜N₂，(N₂-N₁+1)(Δ/2-δ/2)Y₂时；

当N₃≥N₄，(N₃-N₄+1)(Δ/2-δ/2)X₂时；

当N₃＜N₄，(N₄-N₃+1)(Δ/2-δ/2)X₁时；

步骤7)得到告警信息后，一方面根据测点的累计位移与位移监控指标进行对比分析，一方面可及时发现引张线线体(14)已接近引张线保护管(12)边缘，安排工作人员对引张线端部进行调整，使其恢复正常监测运行；大坝监测系统显示各自控装置处被测引张线线体(14)的平面坐标(x，y)，以便对引张线仪(15)测值进行比对，提前预知坝体的变形的大致分布。