[发明专利]一种高速铁路隧道收敛自动检测装置及检测方法

摘要

本发明公开了一种高速铁路隧道收敛自动检测装置及检测方法，包括：激光靶、电源模块、机柜、激光传感器、倾角传感器、通信模块和服务器；机柜固定在隧道的内壁上，激光靶固定在隧道的内壁上，激光传感器固定在机柜内，激光传感器与倾角传感器固定连接，激光传感器、倾角传感器和通信模块分别与电源模块连接，激光传感器和倾角传感器分别与通信模块连接，通信模块与服务器通讯，通信模块将激光传感器测量的距离和倾角传感器测量的偏转角度传送到服务器，服务器根据距离和偏转角度获得隧道收敛值，这种高速铁路隧道收敛自动检测装置，实现了高速铁路隧道位移、收敛实时、快速、长期的监测。

主权项

1.一种高速铁路隧道收敛自动检测装置，其特征在于，包括：激光靶、电源模块、机柜、激光传感器、倾角传感器、通信模块和服务器；机柜固定在隧道的内壁上，激光靶固定在隧道的内壁上，激光传感器固定在机柜内，激光传感器与倾角传感器固定连接，激光传感器、倾角传感器和通信模块分别与电源模块连接，激光传感器和倾角传感器分别与通信模块连接，通信模块与服务器通讯，激光传感器发射激光给激光靶，并接收激光靶反射回来的激光，测量激光传感器到激光靶之间的距离，倾角传感器测量激光传感器相对激光靶的偏转角度，通信模块将激光传感器测量的距离和倾角传感器测量的偏转角度传送到服务器，服务器根据距离和偏转角度获得隧道收敛值；所述高速铁路隧道收敛自动检测装置的检测方法，包括以下步骤：(1)定义特征点在安装调试过程中，调整激光传感器，分别使激光对准激光靶的靶心，激光靶的靶心坐标设为(0，0)、以及激光靶边缘的四个特征点，四个特征点的坐标设为(‑x，0)、(x，0)、(0，‑y)和(0，y)，利用激光传感器测量激光传感器距离激光靶靶心的距离及激光传感器距离激光靶边缘四个特征点的距离依次为r00、r‑x0、rx0、r0‑y和r0y、同时利用倾角传感器测量激光传感器相对激光靶的靶心及激光靶边缘四个特征点在X轴和Y轴上的偏转角度依次为(θx0,θy0)、(θx‑x,θy0)、(θxx,θy0)、(θx0,θy‑y)和(θx0,θyy)，激光靶的靶心及激光靶边缘的四个特征点用向量表示为R0(r00,θx0,θy0)、R‑x(r‑x0,θx‑x,θy0)、Rx(rx0,θxx,θy0)、R‑y(r0‑y,θx0,θy‑y)和R‑y(r0y,θx0,θyy)；(2)定义初始收敛值Δr0安装调试完成后，利用激光传感器和倾角传感器测量安装调试完成后开始使用时激光传感器到激光靶的距离r0'及激光传感器相对激光靶在X轴和Y轴上的偏转角度(θx',θy')，用向量表示为R0'(r0',θx',θy')，定义其为初始值，并利用向量R0'在R0上的投影对距离r0'进行修正，修正后的值为r'＝R0'·R0/|R0|，r'与|R0|的差值Δr0为隧道初始收敛值，即Δr0＝R0'·R0/|R0|‑|R0|；(3)隧道收敛值的实时检测激光传感器实时测量激光传感器到激光靶之间的距离r0，同时倾角传感器测量激光传感器相对激光靶在X轴和Y轴上的偏转角度(θx,θy)，用向量表示为R(r0,θx,θy)，且θx与θy满足条件θx‑x＜θx＜θxx，θy‑y＜θy＜θyy，通信模块将激光传感器测量的距离r0和倾角传感器测量的偏转角度(θx,θy)发送到服务器，服务器根据距离r0和偏转角度(θx,θy)，利用向量R在R0上的投影对距离r0进行修正，修正后的值为r＝R·R0/|R0|，那么，修正后隧道收敛变化量Δr为Δr＝(r‑|R0|)‑Δr0。