一种隧道断面收敛变形的自动化监测系统及其方法.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CN113847879A(43)申请公布日2021.12.28(21)申请号202010599178.8(22)申请日2020.06.28(71)申请人中铁上海工程局集团有限公司地址200436上海市静安区江场三路278号(72)发明人黄新冯浩禹海涛姚松柏丁修恒(74)专利代理机构上海元好知识产权代理有限公司31323代理人张妍周乃鑫(51)Int.Cl.G01B11/16(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图3页(54)发明名称一种隧道断面收敛变形的自动化监测系统及其方法(57)摘要本发明公开了一种隧道断面收敛变形的自动化监测系统，包括若干组接收器、扇形发射器和处理模块；若干组接收器均匀分布于隧道断面的待测目标点上；扇形发射器设置于隧道断面上任意一处，正对若干组接收器，且其扇形平面与隧道断面平行设置；扇形发射器的扇形外周上均匀设置有若干组激光测距组；每组激光测距组指向一一对应的每组接收器，分别向对应的若干组接收器发射若干组激光测距光线；处理模块分别与若干组激光测距组和若干组接收器连接。此发明解决了传统监测方法数据量大、精度低的问题，对隧道断面的待测目标点的相对位置变化进行了测量，对隧道断面收敛变形进行了实时监测，实现了隧道初衬断面净空变形的自动化监测。CN113847879ACN113847879A权利要求书1/2页1.一种隧道断面收敛变形的自动化监测系统，其特征在于，包括：若干组接收器，均匀分布于隧道断面的待测目标点上；扇形发射器，设置于隧道断面上任意一处，正对若干组接收器，且其扇形平面与隧道断面平行设置；所述扇形发射器的位置信息已知并固定不变；所述扇形发射器的扇形外周上均匀设置有若干组激光测距组；每组激光测距组指向一一对应的每组接收器，分别向对应的若干组接收器发射若干组激光测距光线；处理模块，分别与所述扇形发射器的若干组激光测距组和所述若干组接收器连接；所述处理模块调控所述若干组激光测距组发射所述若干组激光测距光线，所述若干组接收器分别接收所述若干组激光测距光线，并读取所述若干组接收器距离所述扇形发射器的若干组距离值，传输回所述处理模块进行处理，获得不同时间点隧道断面上若干组待测目标点的形变信息，实现隧道断面收敛变形的自动化监测。2.如权利要求1所述的隧道断面收敛变形的自动化监测系统，其特征在于，所述激光测距组包括：起测平面；倾角仪，设置于所述起测平面中心处；多个激光测距仪，分别与所述处理模块连接，等间距的设置于所述倾角仪为圆心的圆周上，且均垂直于所述起测平面。3.如权利要求2所述的隧道断面收敛变形的自动化监测系统，其特征在于，所述多个激光测距仪的个数至少为三个。4.如权利要求1所述的隧道断面收敛变形的自动化监测系统，其特征在于，所述接收器为智能接收靶，包括多组二维位置传感器，分别与所述处理模块连接，用于接收每组激光测距组发射的若干条平行的激光测距光线，并读取出所述激光测距光线在每组接收器上的投射中心点的位置信息，从而获得每组接收器距离所述扇形发射器的距离值。5.如权利要求1所述的隧道断面收敛变形的自动化监测系统，其特征在于，所述扇形发射器的扇形圆心角为0°～180°。6.一种隧道断面收敛变形的自动化监测方法，其特征在于，该方法是基于权利要求1-5中任意一项所述的隧道断面收敛变形的自动化监测系统实现的，该方法包括以下步骤：步骤1：所述处理模块调控所述扇形发射器上的所述若干组激光测距组，分别发射出若干组激光信号；步骤2：所述若干组接收器一一对应接收所述若干组激光信号，并分别读取出所述若干组接收器与所述若干组激光测距组的若干组距离值，即为所述若干组待测目标点与所述扇形发射器的若干组距离值；步骤3：将所述扇形发射器已知的位置信息和所述若干组距离值传输回所述处理模块，分别求解出当前时间点的所述若干组待测目标点的若干个位置信息；步骤4：所述处理模块根据不同时间点的所述若干组待测目标点的若干个位置信息进行对比，判定出隧道断面上若干组待测目标点的形变信息，完成隧道断面收敛变形的自动化监测。7.如权利要求6所述的隧道断面收敛变形的自动化监测方法，其特征在于，读取所述若干组距离值还包括以下步骤：2CN113847879A权利要求书2/2页步骤2.1：接收器中的二维位置传感器接收并读取至少三个激光测距仪发射的若干条平行的激光测距光线，在接收器上的若干个激光投影点的若干个位置信息；步骤2.2：根据所述若干个激光投影点的若干个位置信息，确定智能接收靶的接收平面；步骤2.3：根据所述若干个位置信息和所述接收平面，确定出所述接收平面的投影中心点的位置信息；步骤2.4：根据所述投影中心点的位置信息和所述扇形发射器已知的位置信息，求解出每组接收器距离每组激光测距组的距离值