一种隧道净空监控安全报警仪的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种隧道净空监控安全报警仪，包括反光装置和报警处理装置；报警处理装置包括壳体、设置在壳体表面的激光发射孔、显示屏、开关按钮、报警按钮、电源插孔以及集成在壳体内部处理器；处理器用于实时按照一定频率发射激光，并接收经过对侧反光装置反射回来的激光；通过对激光测距的方法实时前一时刻的初始距离、后一时刻的实时距离，统计观测时间，根据前一时刻的初始距离、后一时刻的实时距离和观测时间实时计算收敛速率；判断当前时刻收敛速率是否大于收敛速率标准值；若是，则自动控制启动报警按钮发出报警信号；收敛速率＝(初始距离-实时距离)/观测时间的绝对值。
【专利说明】一种隧道净空监控安全报警仪
【技术领域】
[0001]本发明涉及监控设备【技术领域】，尤其涉及一种隧道净空监控安全报警仪。
【背景技术】
[0002]目前隧道施工(包括铁路、公路、地铁、引水洞等)，在开挖过程中，都需要对已经进行支护的隧道进行监控。监控的必测内容包括拱顶下沉、净空变化、地表沉降。其中净空变化常用的量测仪器为收敛仪，包括数显收敛仪和钢尺收敛仪。
[0003]无论是数显收敛仪还是钢尺收敛仪，参见图1都是在侧墙设置a、b测点，然后通过钢尺连接a、b测点，数显收敛仪从仪器上直接读出两侧点的间距，钢尺收敛仪人工读出两测点的间距。
[0004]其中，隧道监控的频率根据监控点至开挖面的距离确定，一般距离在0-1倍的隧道开挖宽度时，监控频率为2次/天；1-2倍的隧道开挖宽度时，监控频率为I次/天；以后随着监控点至开挖面的距离的不断变大，监控频率逐渐减小，直至稳定。
[0005]在监控点至开挖面的距离较小的时候，隧道塌方变形的风险很大。采用收敛仪观测，频率不足，不能对观测数据实现持续的采集，且工程技术人员的劳动强度很大。目前，很多初期支护完成后，隧道依然塌方，产生事故，往往是因为未能实现不间断观测，或者工程技术员疏于观测造成的。
[0006]因此，如何解决上述问题是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
【发明内容】
[0007]本发明提供了一种隧道净空监控安全报警仪，用以解决上述技术问题。
[0008]本发明提供了一种隧道净空监控安全报警仪，包括固定在隧道一侧壁的a点上的反光装置以及固定在隧道另一侧壁的b点上的报警处理装置；
[0009]所述报警处理装置包括壳体、设置在所述壳体表面的激光发射孔、显示屏、开关按钮、报警按钮、电源插孔以及集成在所述壳体内部处理器，其中所述处理器分别与所述显示屏、开关按钮、报警按钮电连接；
[0010]所述处理器，用于实时按照一定频率发射激光，并接收经过对侧反光装置反射回来的激光；通过对激光测距的方法实时前一时刻的初始距离、后一时刻的实时距离，统计观测时间，根据前一时刻的初始距离、后一时刻的实时距离和观测时间实时计算收敛速率；判断当前时刻收敛速率是否大于收敛速率标准值；若是，则自动控制启动报警按钮发出报警信号;
[0011]所述收敛速率=(初始距离-实时距离)/观测时间的绝对值。
[0012]较佳地，所述显示屏，用于实时显示前一时刻的初始距离、后一时刻的实时距离、观测时间、收敛速率四个数值。
[0013]较佳地，所述收敛速率标准值为Imm/天。
[0014]较佳地，所述反光装置包括一侧的反光板以及固定在所述反光板的套筒；所述报警处理装置的壳体一端还包括套筒；
[0015]所述反光装置和所述报警处理装置分别通过螺杆固定在侧壁上，所述螺杆的一端设有螺纹固定连接隧道侧壁，另一端分别与所述反光装置和所述报警处理装置上的套管销孔配合固定。
[0016]较佳地，所述报警按钮用于在发出报警信号时，发出闪烁的红光。
[0017]较佳地，所述隧道净空监控安全报警仪还包括无线传输装置；
[0018]所述无线传输装置用于建立与PC建立远程通信连接。
[0019]较佳地，所述无线传输装置包括蓝牙、GPRS通信模块。
[0020]与现有技术相比，本发明实施例的优点在于:
[0021]本发明提供的一种隧道净空监控安全报警仪，分析上述结构可知:隧道净空监控安全报警仪利用激光测距技术，并结合隧道安全报警技术可以实施自动启动报警操作；由于隧道整体会发生微量变形甚至塌方，所以监控隧道的两侧壁之间的距离(a、b两点之间的监控)具有重要意义；通过对激光测距的方法实时前一时刻的初始距离、后一时刻的实时距离，并计算观测时间，然后根据前一时刻的初始距离、后一时刻的实时距离和观测时间的关系式，实时地计算收敛速率；很显然如果实时计算的收敛速率大于收敛速率标准值(即规定值)，则判定当前时刻的收敛速率超标，且隧道存在较大的塌方风险；这样隧道净空监控安全报警仪则控制启动执行报警操作；
[0022]上述隧道净空监控安全报警仪可以保证实时测量，并可以实现智能报警控制，更加安全可靠。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为隧道的结构示意图；
[0024]图2为本发明实施例提供的隧道净空监控安全报警仪中螺杆的结构示意图；
[0025]图3为本发明实施例提供的隧道净空监控安全报警仪中反光装置的结构示意图；
[0026]图4为本发明实施例提供的隧道净空监控安全报警仪中报警处理装置的结构示意图；
[0027]图5为图4的剖面结构示意图；
[0028]图6为本发明实施例提供的隧道净空监控安全报警仪装配结构示意图。
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步说明:
[0030]一种隧道净空监控安全报警仪，包括固定在隧道一侧壁的a点上的反光装置10 (即部件2，参见图3)以及固定在隧道另一侧壁的b点上的报警处理装置11 (即部件3，参见图4)；
[0031]参见图4，所述报警处理装置11包括壳体、设置在所述壳体表面的激光发射孔12 (另参见图5)、显示屏13、开关按钮14、报警按钮15、电源插孔、电源线16以及集成在所述壳体内部处理器(未示出)，其中所述处理器分别与所述显示屏、开关按钮、报警按钮电连接；
[0032]所述处理器，用于实时按照一定频率发射激光，并接收经过对侧反光装置反射回来的激光；通过对激光测距的方法实时前一时刻的初始距离、后一时刻的实时距离，统计观测时间，根据前一时刻的初始距离、后一时刻的实时距离和观测时间实时计算收敛速率；判断当前时刻收敛速率是否大于收敛速率标准值；若是，则自动控制启动报警按钮发出报警信号;
[0033]所述收敛速率=(初始距离-实时距离)/观测时间的绝对值。
[0034]较佳地，所述显示屏，用于实时显示前一时刻的初始距离、后一时刻的实时距离、观测时间、收敛速率四个数值。所述收敛速率标准值为Imm/天。
[0035]需要说明的是，在本发明实施例中，处理器为大规模集成电路组成的芯片。在集成电路(控制主板)上集成有芯片，所述集成电路上还集成有及满足本发明实施例各个模块功能的相关电路、器件(例如:存储器、输入输出(I/o)等器件)。处理器主要用于启动时的判断及控制处理。本领域技术人员应该可以理解，开发人员可以利用汇编语言或C语言或是VHDL语言进行处理器芯片功能开发，或通过相关软件来实现配置参数(例如:预设的收敛速率标准值为Imm/天或是时间、监测频率等参数)的设置并通过执行程序来实现启动控制的自动处理操作。开发人员将程序烧到处理器芯片之后，将相关电路及处理器芯片集成到控制主板上实现完整控制电路。
[0036]较佳地，所述反光装置10包括一侧的反光板101以及固定在所述反光板的套筒102 ;所述报警处理装置11的壳体一端也设置有套筒111 ;所述反光装置和所述报警处理装置分别通过螺杆18 (即部件2，参见图2)固定在侧壁上，所述螺杆的一端设有螺纹固定连接隧道侧壁，另一端分别与所述反光装置和所述报警处理装置上的套管销孔配合固定。
[0037]较佳地，所述隧道净空监控安全报警仪还包括无线传输装置；
[0038]所述无线传输装置用于建立与PC建立远程通信连接。所述无线传输装置包括蓝牙、GPRS通信模块。
[0039]例如:GPRS数传模块(即GPRS通信模块)，通过GPRS或短消息方式远程传输数据，特别适用于太阳能供电的监测场合，可大大减少太阳能供电成本并降低施工难度，广泛应用于气象、水文水利、地质等行业。
[0040]下面对本发明实施例提供的隧道净空监控安全报警仪的具体安装和使用情况做一下说明:
[0041]在a、b点安装部件1，螺杆为20的圆钢，一段固定在侧墙上。
[0042]在a点，安装部件2，部件2和部件I通过部件2上的套筒连接。
[0043]在b点，安装部件3，部件3和部件I通过部件3上的套筒连接。
[0044]部件3上，设置有激光发射孔、显示屏、开关按钮、报警按钮、电源插孔。激光发射孔，将激光发射至部件2上的发光板，实现光在两者之间传输。显示屏上可以及时显示初始距离、实时距离、观测时间、收敛速率四个数值，收敛速率=(初始距离-实时距离)/观测时间的绝对值，其中观测时间为初始距离和实时距离读数时间的差值。如果收敛速率 > 部件3中已经设置的规定值Imm/天，报警按钮发出红光。
[0045]部件3上，设置无线传输装置，可以通过蓝牙和电脑连接，通过电脑可以实时的观测到显示屏上的显示数据。
[0046]钢尺收敛仪和数显收敛仪受到操作者、温度等环境因素影响较大，且不能实时观测。本发明，一旦安装，基本不受环境因素的影响，精度高，且能实现实时观测，又能减少技术人员的劳动强度。事故的发生往往是有预兆的，通过上述隧道净空监控安全报警仪可以实现不间断的观测，如果观测的数据超出设定的允许值，仪器可以发出信号，提醒施工人员采取相应的措施，能有效的避免事故的发生。
[0047]本发明实施例的关键技术点:
[0048]1、实时测量距离，在显示屏上显示数据，并实时计算当前时刻收敛速率，与收敛速率标准值(即规定值)进行比较。
[0049]2、收敛速率超过收敛速率标准值，报警按钮发出报警信号。
[0050]3、通过无线传输功能，实现在办公室即时观测到数据。
[0051]本领域技术人员应该可以理解，本发明实施例提供的一种隧道净空监控安全报警仪，可以根据激光测距技术实时测距，并通过计算机技术实时计算收敛速率，判断是否存在塌方风险，若是自动启动报警控制操作，保障隧道施工作业安全。
[0052]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种隧道净空监控安全报警仪，其特征在于: 包括固定在隧道一侧壁的a点上的反光装置以及固定在隧道另一侧壁的b点上的报警处理装置； 所述报警处理装置包括壳体、设置在所述壳体表面的激光发射孔、显示屏、开关按钮、报警按钮、电源插孔以及集成在所述壳体内部处理器，其中所述处理器分别与所述显示屏、开关按钮、报警按钮电连接； 所述处理器，用于实时按照一定频率发射激光，并接收经过对侧反光装置反射回来的激光；通过对激光测距的方法实时前一时刻的初始距离、后一时刻的实时距离，统计观测时间，根据前一时刻的初始距离、后一时刻的实时距离和观测时间实时计算收敛速率；判断当前时刻收敛速率是否大于收敛速率标准值；若是，则自动控制启动报警按钮发出报警信号; 所述收敛速率=(初始距离-实时距离)/观测时间的绝对值。
2.根据权利要求1所述的隧道净空监控安全报警仪，其特征在于: 所述显示屏，用于实时显示前一时刻的初始距离、后一时刻的实时距离、观测时间、收敛速率四个数值。
3.根据权利要求1所述的隧道净空监控安全报警仪，其特征在于: 所述收敛速率标准值为Imm/天。
4.根据权利要求1所述的隧道净空监控安全报警仪，其特征在于: 所述反光装置包括一侧的反光板以及固定在所述反光板的套筒；所述报警处理装置的壳体一端还包括套筒； 所述反光装置和所述报警处理装置分别通过螺杆固定在侧壁上，所述螺杆的一端设有螺纹固定连接隧道侧壁，另一端分别与所述反光装置和所述报警处理装置上的套管销孔配合固定。
5.根据权利要求1所述的隧道净空监控安全报警仪，其特征在于: 所述报警按钮用于在发出报警信号时，发出闪烁的红光。
6.根据权利要求1所述的隧道净空监控安全报警仪，其特征在于: 所述隧道净空监控安全报警仪还包括无线传输装置； 所述无线传输装置用于建立与PC建立远程通信连接。
7.根据权利要求6所述的隧道净空监控安全报警仪，其特征在于: 所述无线传输装置包括蓝牙、GPRS通信模块。
【文档编号】E21F17/18GK104005795SQ201410268571
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年6月16日 优先权日:2014年6月16日
【发明者】孙军振 申请人:孙军振