一種施工隧道內(nèi)水平位移自動測量系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及監(jiān)控測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種施工隧道內(nèi)水平位移自動測量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隧道施工過程中，對于不同圍巖級別的隧道，仰拱到掌子面的水平距離和二次砌襯到掌子面的水平距離均有一定的安全參數(shù)要求，這些水平距離常規(guī)測量主要依靠專業(yè)測量人員現(xiàn)場測量，以記錄水平測量距離，出洞后將測量數(shù)據(jù)輸入電腦，上報給相關(guān)監(jiān)管人員；當(dāng)進(jìn)行現(xiàn)場數(shù)據(jù)測量時，為提高測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，避免施工對測量人員生命安全造成危害，施工車輛禁止通行。
[0003]在隧道施工過程中，專業(yè)測量人員進(jìn)入隧道內(nèi)待測區(qū)域，若發(fā)生坍塌、冒頂?shù)惹闆r，會對測量人員生命安全造成威脅；在測量過程中，人為參與過多，記錄數(shù)據(jù)易受測量人員主觀情感影響，可能存在較大誤差；現(xiàn)場數(shù)據(jù)測量完畢，測量人員出洞后再將數(shù)據(jù)輸入電腦，此過程花費時間較長，導(dǎo)致監(jiān)管人員不能及時的掌握現(xiàn)場實際情況，使隧道施工監(jiān)管存在安全隱患；現(xiàn)場數(shù)據(jù)測量時，對施工車輛有限制性要求，影響隧道施工進(jìn)度；隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和隧道施工技能的提高，人們對監(jiān)控測量的準(zhǔn)確度、安全性、穩(wěn)定性、便利性要求越來越高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004](—)要解決的技術(shù)問題
[0005]為了解決上述問題，本實用新型提出了一種施工隧道內(nèi)水平位移自動測量系統(tǒng)。
[0006](二)技術(shù)方案
[0007]—種施工隧道內(nèi)水平位移自動測量系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)包括自動測距系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng)、監(jiān)測平臺、數(shù)據(jù)處理中心；所述的自動測距系統(tǒng)由測距主站、測距分站組成，測距主站和測距分站分別位于隧道內(nèi)的測距參照點和待測點，完成兩點之間的距離測量；所述的無線通信系統(tǒng)主要由無線網(wǎng)橋組成，使隧道內(nèi)的測距數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)橋傳輸?shù)剿淼老Σ罚凰龅谋O(jiān)測平臺位于監(jiān)控室的監(jiān)控主機(jī)上，實時顯示自動測距系統(tǒng)傳輸?shù)臏y量數(shù)據(jù)，具有手動和自動測量功能，并可自定義自動測量時間間隔，可根據(jù)圍巖等級設(shè)置報警閥值，具有電池電量監(jiān)測功能，低于設(shè)定電量閥值時，監(jiān)測平臺上會有低電量報警，所述的數(shù)據(jù)處理中心將自動測距系統(tǒng)發(fā)送的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)處理中心分析處理后顯示在監(jiān)測平臺上，并記錄自動測量系統(tǒng)數(shù)據(jù)，已形成數(shù)據(jù)曲線。
[0008]所述的測距主站包括屏蔽外殼和主站機(jī)芯，屏蔽外殼采用金屬材質(zhì)，防護(hù)等級可達(dá)IP54，主要起固定、支撐和防護(hù)作用，并防止外部信號對主站機(jī)芯內(nèi)的信號造成干擾，主站機(jī)芯包括WIFI模塊、無線主串口模塊、主測距模塊、主數(shù)據(jù)管理模塊；WIFI模塊和無線主串口模塊分別與主數(shù)據(jù)管理模塊上的串口和3.3VDC電源連接，主測距模塊與主數(shù)據(jù)管理模塊的串口和2.5VDC電源連接，外部接入15VDC電源為測距主站供電，外部直流電壓通過主數(shù)據(jù)管理模塊為主站機(jī)芯內(nèi)的各模塊供電。
[0009]所述的WIFI模塊與隧道洞口處的WIFI設(shè)備進(jìn)行無線數(shù)據(jù)通訊，以便隧道內(nèi)的系統(tǒng)數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)剿淼蓝纯诘谋O(jiān)控室，或監(jiān)管人員通過監(jiān)測平臺發(fā)測距指令到隧道內(nèi)的測距主站。
[0010]所述的無線主串口模塊由無線和主串口組成，無線主串口模塊有三種工作模式，分別是省電模式、喚醒模式和正常模式，無線主串口模塊的工作模式由主數(shù)據(jù)管理模塊控制；當(dāng)為省電模式時，主串口關(guān)閉，無線處于空中喚醒狀態(tài)；當(dāng)為喚醒模式時，主串口打開，無線打開，發(fā)送喚醒碼給工作在省電模式的無線分串口模塊；無線主串口模塊發(fā)送喚醒碼后工作模式轉(zhuǎn)為正常模式，主數(shù)據(jù)管理模塊使能主測距模塊為正常狀態(tài)。
[0011]所述的主測距模塊由正常狀態(tài)和斷電狀態(tài)組成，主測距模塊的狀態(tài)由主數(shù)據(jù)管理模塊控制，當(dāng)處于正常狀態(tài)時，與分測距模塊進(jìn)行水平距離測量，當(dāng)處于斷電狀態(tài)時，主測距模塊斷電，以節(jié)省用電，降低功耗。
[0012]所述的主數(shù)據(jù)管理模塊主要由MCU和電源主管理部分組成，MCU以分析各個模塊的數(shù)據(jù)，控制無線主串口模塊、主測距模塊工作模式，傳輸WIFI模塊的數(shù)據(jù)，電源主管理部分將外接直流電壓轉(zhuǎn)換成各個模塊所需的直流電壓，以供電于各模塊。
[0013]所述的測距分站包括屏蔽外殼和分站機(jī)芯，屏蔽外殼采用金屬材質(zhì)，外殼的防護(hù)等級可達(dá)IP54，主要起固定、支撐和防護(hù)作用，并防止外部信號對分站機(jī)芯內(nèi)的信號造成干擾，分站機(jī)芯包括無線分串口模塊、分測距模塊、分?jǐn)?shù)據(jù)管理模塊、供電電池；無線分串口模塊、分測距模塊和供電電池均與分?jǐn)?shù)據(jù)管理模塊連接。
[0014]所述的無線分串口模塊包括省電模式和正常模式，當(dāng)接受到無線主串口模塊發(fā)送的喚醒指令時，無線分串口模塊由省電模式轉(zhuǎn)換為正常模式，分?jǐn)?shù)據(jù)管理模塊使能分測距模塊為正常狀態(tài)，持續(xù)一個測距周期后，無線分串口模塊由正常模式轉(zhuǎn)換為省電模式，以降低功耗，延長供電電池的續(xù)航能力。
[0015]所述的分測距模塊由正常狀態(tài)和斷電狀態(tài)組成，分測距模塊的狀態(tài)由分?jǐn)?shù)據(jù)管理模塊控制，當(dāng)分測距模塊處于正常狀態(tài)，由分?jǐn)?shù)據(jù)管理模塊提供2.5V電源，與主測距模塊進(jìn)行水平距離測量，測距周期過后，分?jǐn)?shù)據(jù)管理模塊停止2.5V輸出，分測距模塊進(jìn)入斷電狀態(tài)。
[0016]所述的分?jǐn)?shù)據(jù)管理模塊主要由MCU和電源分管理部分組成，MCU用以分析無線分串口模塊的數(shù)據(jù)，控制無線分串口模塊和分測距模塊工作模式，電源分管理部分與供電電池的輸出連接，電源分管理部分上的電池電量檢測信號線與MCU連接，以實時監(jiān)測供電電池電量狀態(tài)，電源分管理部分上的輸出電源與各個功能模塊連接，以供電于各個模塊。
[0017]所述的供電電池為兩節(jié)3.6V/3.5AH鋰電池并聯(lián)，為測距分站提供電源。
[0018](三)有益效果
[0019]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果:
[0020]1、本實用新型提出了一種施工隧道監(jiān)控測量的新方法，采用該系統(tǒng)進(jìn)行自動測量，不用人工現(xiàn)場測量操作，大大提高了測量效率。
[0021]2、本實用新型采用監(jiān)測平臺進(jìn)行控制，可以實時監(jiān)測隧道內(nèi)二次砌襯、仰拱和掌子面間的水平距離，超出相應(yīng)圍巖等級的安全距離時，會實時安全報警，監(jiān)管實時，操作簡便，單人即可操作。
[0022]3、本實用新型中測距分站功耗低，采用電池供電，無走線布局，便于隧道施工，監(jiān)測平臺對電池電量實時監(jiān)測，方便設(shè)備維護(hù)。
[0023]4、本實用新型中的測距設(shè)備體積小，抗干擾性強(qiáng)，不受施工機(jī)械設(shè)備遮擋的影響，不受粉塵濃度影響，測量精度高，切實可用。
【附圖說明】
[0024]圖1為本實用新型的系統(tǒng)組成圖。
[0025]圖2為本實用新型測距主站的開蓋俯視圖。
[0026]圖3為實用新型測距主站的A-A剖視圖。
[0027]圖4為實用新型測距分站的開蓋俯視圖。
[0028]圖5為實用新型測距分站的A-A剖視圖。
[0029]圖中:1、監(jiān)測平臺，2、數(shù)據(jù)處理中心，3、無線通信系統(tǒng)，4、自動測距系統(tǒng)，5、測距主站，6、測距分站，7、主站外殼，8、WIFI模塊，9、無線主串口模塊，10、主測距模塊，11、主數(shù)據(jù)管理模塊，12、分站外殼，13、無線分串口模塊，14、分測距模塊，15、分?jǐn)?shù)據(jù)管理模塊，16、供電電池，17、a棒狀天線，18、b棒狀天線，19、a連接線，20、b連接線，21、防水接頭，22、M3*5螺釘，23、M2*8螺釘，24、M2*4螺釘，25、M2螺母，26、M2*6+4滾花螺柱，27、M2*ll+4滾花螺柱，28、2*100_ 線扎。
【具體實施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖與實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明。
[0031]如圖1所示，本實用新型包括監(jiān)測平臺1，數(shù)據(jù)處理中心2，無線通信系統(tǒng)3，自動測距系統(tǒng)4 ;監(jiān)測平臺I位于監(jiān)控室的監(jiān)控主機(jī)上，具有手動和自動測量功能，并可自定義自動測量時間間隔，可根據(jù)圍巖等級設(shè)置報警閥值，對于歷史測量數(shù)據(jù)可自動記錄，以便于形成歷史數(shù)據(jù)曲線，具有電池電量監(jiān)測功能，低于設(shè)定電量閥值時，監(jiān)測平臺上會有低電量