[发明专利]一种基于激光位移检测装置的隧道变形监测系统及监测方法

说明书

一种基于激光位移检测装置的隧道变形监测系统及监测方法，包括后台主站、前端传感器，后台主站与前端传感器之间通过无线公共通信网络通信连接；后台主站中构建有3D空间模型；前端传感器包括基准装置、位移检测装置；前端传感器安装时，采用隧道相对空间坐标，基准装置设置有一个，固定安装在隧道一端顶部或侧壁，位移检测装置设置有若干个，以等间距方式固定安装在隧道中段顶部或侧壁，构成带有监测基准点的隧道变形监测测量系统；所有位移检测装置检测出的在隧道相对空间坐标系的位移数据传输到后台主站，后台主站对隧道相对空间坐标系的位移数据进行计算和空间坐标转换，最终转换为各个位移检测装置所对应的隧道安装点的空间变形量。

技术领域

本发明涉及隧道变形监测技术领域，具体涉及一种基于激光位移检测装置的隧道变形监测系统及监测方法。

背景技术

随着国内道路、轨道交通的快速发展，作为其中一个重要环节的隧道，其数量也在快速增加；隧道安全直接影响人民生命安全和道路畅通，一旦发生坍塌事故将造成难以估量的经济损失；对使用中隧道进行动态变形监测，是预防隧道发生坍塌事故的有效手段，现有隧道变形动态监测主要采用预埋传感器、加装激光测距仪及机械式变形测量装置等技术方案来实现，但其都存在一个问题：因其均无法设置监测基准点，仅能孤立监测隧道局部变形，而无法对隧道整体变形进行评估；如果发现隧道发生局部变形，在对隧道进行加固维修工程前，还需要对隧道整体变形进行评估，此时可以借助全站仪进行人工测量，这又增加了隧道整体变形评估的工作量和成本；如果采用全站仪进行隧道整体变形的监测，则因全站仪价格昂贵又会导致隧道监测成本急剧攀升，因此目前缺少低成本隧道动态整体变形监测的有效技术手段。

发明内容

为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种基于激光位移检测装置的隧道变形监测系统及监测方法；基于激光位移检测装置的隧道变形监测系统包括后台主站、前端传感器，后台主站与前端传感器之间通过无线公共通信网络通信连接，后台主站中构建有被监测隧道的3D空间模型，同时3D空间模型上设置有与现场设备安装所使用的、相同的隧道相对空间坐标；前端传感器包括基准装置、位移检测装置；前端传感器安装时，采用隧道相对空间坐标，基准装置设置有一个，固定安装在隧道一端顶部或侧壁，位移检测装置设置有若干个，以等间距方式固定安装在隧道中段顶部或侧壁，构成带有监测基准点的隧道变形监测测量系统；所有位移检测装置检测出的在隧道相对空间坐标系的位移数据传输给基准装置，再经基准装置传输到后台主站，后台主站对接收到的各个检测装置检测出的在隧道相对空间坐标系的位移数据进行空间坐标转换，最终转换为各个位移检测装置所对应的隧道安装点的空间变形量，实现对隧道整体变形情况的监测。

为了实现所述发明目的，本发明采用如下技术方案：一种基于激光位移检测装置的隧道变形监测系统，包括后台主站、前端传感器，后台主站与前端传感器之间通过无线公共通信网络连接；后台主站中构建有被监测隧道的3D空间模型，经前端传感器采集到的隧道变形位移数据传输到后台主站，由后台主站进行空间坐标转换，最终转换为隧道的整体变形量，并以图、表和3D模型的形式予以显示；

前端传感器包括基准装置、位移检测装置；基准装置包括数据采集通信模块、检测基准组件，检测基准组件固定设置在数据采集通信模块一侧面，其中数据采集通信模块用于基准装置与主站之间的通信及对位移检测装置测量数据的采集，其中检测基准组件用于对前端传感器设置测量基准；位移检测装置包括光机组件、光机控制器、检测基准组件，光机控制器与光机组件电性连接，位移检测装置的检测基准组件固定设置在光机组件其中一侧面，相对检测基准组件安装侧面固定设置有镜头组件，镜头组件上设置有场镜；光机组件用于提供测量用激光信号及检测返回的激光信号，光机控制器对光机组件进行控制并分析计算返回激光信号，得到隧道变形数据；