一种实时测量隧道拱顶沉降的监测系统及监测方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110440752A(43)申请公布日2019.11.12(21)申请号201910700138.5(22)申请日2019.07.31(71)申请人湖北三江航天红峰控制有限公司地址432000湖北省孝感市北京路特8号(72)发明人邓炜魏一方涂渊(74)专利代理机构北京汇信合知识产权代理有限公司11335代理人寇俊波(51)Int.Cl.G01C5/00(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称一种实时测量隧道拱顶沉降的监测系统及监测方法(57)摘要本发明公开了一种实时测量隧道拱顶沉降的监测系统及监测方法，包括：激光测距仪、活动靶窗和处理系统；激光测距仪水平设置于隧道的稳定围岩内壁上，活动靶窗可竖直匀速升降设置于隧道的不稳定围岩内壁上，活动靶窗在竖直升降时可遮挡激光测距仪的激光线；激光测距仪测量活动靶窗从上之下、从下至上两次通过激光测距仪的时间差，根据时间差计算活动靶窗的靶窗高程；处理系统与激光测距仪相连，用于接收活动靶窗的靶窗高程，根据靶窗高程实时测量隧道拱顶沉降。CN110440752ACN110440752A权利要求书1/2页1.一种实时测量隧道拱顶沉降的监测系统，其特征在于，包括：激光测距仪、活动靶窗和处理系统；所述激光测距仪水平设置于隧道的稳定围岩内壁上，所述活动靶窗可竖直匀速升降设置于隧道的不稳定围岩内壁上，所述活动靶窗在竖直升降时可遮挡所述激光测距仪的激光线；所述激光测距仪测量所述活动靶窗从上之下、从下至上两次通过所述激光测距仪的时间差，根据所述时间差计算所述活动靶窗的靶窗高程；所述处理系统与所述激光测距仪相连，用于接收所述活动靶窗的靶窗高程，根据所述靶窗高程实时测量隧道拱顶沉降。2.如权利要求1所述的监测系统，其特征在于，在隧道内的不稳定围岩内壁上每间隔一定距离设定一个监测断面，每个监测断面的拱顶布置一个活动靶窗。3.如权利要求1所述的监测系统，其特征在于，还包括：校正靶窗；所述校正靶窗设置于隧道的稳定围岩内壁上，所述校正靶窗可竖直匀速升降设置于隧道的稳定围岩内壁上，所述校正靶窗在竖直升降时可遮挡所述激光测距仪的激光线。4.如权利要求3所述的监测系统，其特征在于，所述激光测距仪包括前视和后视两个工作模式；当所述激光测距仪为前视模式时，用于测量所述活动靶窗；当所述激光测距仪为后视模式时，用于测量所述校正靶窗；测量时，先测量所述校正靶窗的高程，然后测量所述活动靶窗的高程；基于所述活动靶窗的沉降测量值和所述校正靶窗的沉降校正值，得到隧道拱顶沉降。5.如权利要求3所述的监测系统，其特征在于，所述活动靶窗或校正靶窗包括：固定栓、挡板和电机；所述固定栓固定安装在隧道拱顶上，所述电机和挡板安装在所述固定栓上；所述电机驱动所述挡板在所述固定栓上匀速升降。6.如权利要求5所述的监测系统，其特征在于，初始位置下，所述电机和挡板置于所述固定栓顶部，当所述电机在运动到所述固定栓底部时，通过预设定装置或程序自动开始反向匀速运动。7.如权利要求1所述的监测系统，其特征在于，所述处理系统包括：现场工控机、云端数据库和计算机系统；所述现场工控机与所述激光测距仪通过无线网络相连接，所述云端数据库与所述现场工控机通过无线网络相连接，所述计算机系统与所述云端数据库通过无线网络相连接。8.如权利要求1所述的监测系统，其特征在于，所述处理系统还包括：报警系统；所述报警系统与所述计算机系统相连接，当所述计算机系统测量不稳定围岩内壁的沉降值达到或超过条件设计值时，通过所述报警系统发出报警信号。9.一种基于如权利要求1所述的监测系统的监测方法，其特征在于，包括：所述激光测距仪测量所述活动靶窗从上之下、从下至上两次通过所述激光测距仪的时间差；所述激光测距仪根据所述时间差计算所述活动靶窗的靶窗高程；所述处理系统接收所述活动靶窗的靶窗高程，根据所述活动靶窗的靶窗高程与初始值2CN110440752A权利要求书2/2页的差值，计算隧道拱顶沉降的累积变化量；根据所述活动靶窗的靶窗高程与上次靶窗高程的差值，计算隧道拱顶沉降的本次变化量。10.一种基于如权利要求4所述的监测系统的监测方法，其特征在于，包括：所述激光测距仪测量所述活动靶窗和校正靶窗从上之下、从下至上两次通过所述激光测距仪的时间差；所述激光测距仪根据所述活动靶窗的时间差计算所述活动靶窗的靶窗高程，根据所述校正靶窗的时间差计算所述校正靶窗的靶窗高程；所述处理系统接收所述活动靶窗和校正靶窗的靶窗高程，根据所述活动靶窗的靶窗高程与初始值的差值减去校正靶窗的靶窗高程与初始值的差值，计算隧道拱顶沉降的累积变化量；根据所述活动靶窗的靶窗高程与上次靶窗高程的差值减去校正靶窗的靶窗高程与上次靶窗高程的差值，计算隧道拱顶沉降的本