固定式激光监测装置及隧道断面变形监测结构的制作方法

本实用新型涉及隧道监测技术领域，尤其涉及一种固定式激光监测装置及隧道断面变形监测结构。

背景技术：

目前隧道断面结构变形监测的手段多种多样，主要可归纳为人工监测和自动化监测。随着长、大隧道的增多，传统人工监测的效率和经济性已不能满足工作需求，故越来越多的自动化监测手段被应用于隧道工程监测项目中，常见的隧道结构变形自动化技术手段有自动化激光测距、巴塞特收敛、柔性倾斜仪、静力水准仪、测量机器人、激光扫描仪、自动化近景摄影测量和光纤监测技术，其中又以自动化激光测距、测量机器人和激光扫描仪这类基于激光测距原理运用最为广泛。

从现有的相关专利来看，涉及激光类隧道断面变形监测装置或设备的有多项，但都存在一些问题和缺点。

专利cn201921920900.2为一种隧道变形实时监测装置，包括u形管连通的沉降监测装置和激光测距装置，其中激光测距装置由激光发射器与显示屏上的刻度表盘的配合，利用激光发射器打在显示屏上的位置，进而计算出隧道内壁的周边收敛角度。但这套装置激光发射器与显示屏刻度表盘配合的装置较为复杂，制作成本较高，而且缺乏设备保护装置，在施工环境中易被损坏或污染。

专利cn202010418780.7一种便携式高精度的隧道变形监测设备，设置有设备保护箱，箱内安装有激光扫描仪，监测效率高，同时能保证检测设备镜头前的清洁性,提高检测准确度。但激光扫描仪价格昂贵，不适合大范围推广使用。

专利cn201920896858.9一种用于隧道净空收敛及拱顶沉降监测的监测设备和cn201821683814.x一种应用于隧道收敛变形控制的便携式激光监测仪器，均采用激光测距仪配合反射片进行测距，可同时进行隧道净空收敛和拱顶沉降的变形监测，设备费用低、测量精度高，但测量点位较少，不能反映整个隧道断面的变形信息，另外也缺失设备保护装置。

综上所述目前的各项激光类隧道断面变形监测装置或设备，还存在不少问题，要么价格昂贵，要么缺乏保护装置，要么监测点位过少，所以在装置结构上还有很大的改进空间。

因此需要研发出一种固定式激光监测装置及隧道断面变形监测结构来解决上述问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的就在于为了解决上述问题设计了一种固定式激光监测装置及隧道断面变形监测结构。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：

固定式激光监测装置，包括：

锚固段；锚固段的第一端与隧道主体连接；

推动机构；推动机构的固定部件安装在锚固段的第二端上；

转动机构；转动机构的固定部件安装在推动机构的移动部件上；

激光测距传感器；激光测距传感器安装在转动机构的转动部件上；

保护盒体；在未工作状态，推动机构、转动机构、激光测距传感器均置于保护盒体内，在工作状态时，推动机构将转动机构、激光测距传感器推出置于保护盒体外。

具体地，保护盒体包括自动复位翻盖。

进一步地，自动复位翻盖为两个，两个自动复位翻盖用于封闭保护盒体的一个开口。

具体地，自动复位翻盖包括盖体和扭簧，盖体的一边通过扭簧与保护盒体连接。

优选地，盖体为阻尼保护盖。

优选地，推动机构的固定部件与锚固段的第二端螺纹连接。

优选地，保护盒体嵌入隧道主体内安装。

隧道断面变形监测结构，包括至少一个的固定式激光监测装置，固定式激光监测装置安装在一个隧道断面壁上。

优选地，隧道断面变形监测结构包括两个固定式激光监测装置，两个固定式激光监测装置安装在一个隧道断面壁上，两个固定式激光监测装置基于隧道断面壁的顶部中点与底面中点连线对称分布。

本实用新型的有益效果在于：

1、通过保护盒体的采用，在未使用状态时候，可以有效避免处于施工环境对推动机构、转动机构、激光测距传感器造成的碰撞损坏；通过保护盒体和推动机构的配合使用，在未使用时候，可以将推动机构、转动机构、激光测距传感器均密封的置于保护盒体内部，避免各机构受到污染，而在使用时候，再通过推动机构将转动机构、激光测距传感器推出进行监测。

2、通过转动机构与激光测距传感器的配合使用，使得测量点位得到增加，又避免了采用激光扫描仪的价格昂贵。

附图说明

图1为本申请中固定式激光监测装置的未工作状态结构示意图；

图2为本申请中固定式激光监测装置的工作状态结构示意图；

图3为本申请中隧道断面变形监测结构的结构示意图；

图4为隧道断面变形监测结构扫描获得的断面轮廓图；

图中：1、锚固段；2、电动推杆；3、保护盒体；4、步进电机；5、阻尼保护盖；6、激光测距传感器；7、固定式激光监测装置；71、第一监测装置；72、第二监测装置；8、断面壁。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。

如图1、2所示，固定式激光监测装置，包括：

锚固段1；锚固段1的第一端与隧道主体连接；锚固段1一般整体锚固于岩体或衬砌内；

推动机构；推动机构的固定部件安装在锚固段1的第二端上；

转动机构；转动机构的固定部件安装在推动机构的移动部件上；

激光测距传感器6；激光测距传感器6安装在转动机构的转动部件上；

保护盒体3；在未工作状态，推动机构、转动机构、激光测距传感器6均置于保护盒体3内，在工作状态时，推动机构将转动机构、激光测距传感器6推出置于保护盒体3外。

在一些实施例中，推动机构我们一般选择为电动推杆2；转动机构我们一般选择为步进电机4；步进电机4一般是带动激光测距传感器6沿隧道断面壁8的平面方向进行自由角度旋转扫描。电动推杆2则是用于将步进电机4、激光测距传感器6推出或者缩回保护盒体3。

在一些实施例中，保护盒体3包括自动复位翻盖。

在本实施例中，一个自动复位翻盖即可实现保护盒体3的被顶打开和自动关闭功能。

如图1、2所示，自动复位翻盖为两个，两个自动复位翻盖用于封闭保护盒体3的一个开口。

在本实施例中，采用两个自动复位翻盖可以选用弹力稍小的扭簧；且还可以让推动机构的推动行程较短即可将转动机构、激光测距传感器6完全脱离盖体。

在一些实施例中，自动复位翻盖包括盖体和扭簧，盖体的一边通过扭簧与保护盒体3连接。

在本实施例中，自动复位翻盖被设计为可以外翻和内翻，推动机构缩回的行程只需要满足一定长度即可使得转动机构和激光测距传感器6脱离盖体，盖体在扭簧的作用下回弹，使得保护盒体3封闭；推动机构伸出的行程只需要满足一定长度即可使得转动机构和激光测距传感器6脱离盖体，盖体在扭簧的作用下回弹，使得在转动机构和激光测距传感器6的使用状态下，依然对保护盒体3进行一定的封闭作用。

在一些实施例中，盖体为阻尼保护盖5。一般为在盖体表面设置阻尼材料层来实现。

在一些实施例中，推动机构的固定部件与锚固段1的第二端螺纹连接。螺纹连接便于对推动机构、转动机构、激光测距传感器6的整体拆卸和更换。

如图3所示，保护盒体3嵌入隧道主体内安装。嵌入深度以可保护电动推杆2和步进电机4为准。

本申请在数据采集时，电动推杆2伸长带动步进电机4顶开阻尼保护盖5，当伸出长度足以使步进电机4自由转动时电动推杆2停止伸长，步进电机4则开始按主控设置的角度进行转动，到达指定角度后激光测距传感器66行距离测试，记录角度和对应距离信息。

隧道断面变形监测结构，包括至少一个的固定式激光监测装置7，固定式激光监测装置7安装在一个隧道断面壁8上。

如图3所示，隧道断面变形监测结构包括第一监测装置71、第二监测装置72，第一监测装置71、第二监测装置72均安装在一个隧道断面壁8上，第一监测装置71、第二监测装置72基于隧道断面壁8的顶部中点与底面中点连线对称分布。这样的分布可以减少观测，并且2套设备扫描成果可以互相校验。输出断面轮廓如下图4所示,可了解各监测时期结构断面(含路面)的整体变形情况，可根据需要提取需要点位的沉降和收敛信息，如通过提取下图中的a、b和c点距离，可得到a点的拱顶下沉和bc测线的水平收敛变化。

本实用新型的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本实用新型的技术方案做出的技术变形，均落入本实用新型的保护范围之内。