一种隧道掌子面开挖与前端安全距离的感知系统的制作方法

本实用新型属于距离测量技术领域，具体涉及一种隧道掌子面开挖与前端安全距离的感知系统。

背景技术：

随着铁路交通事业的高速发展，施工环境越来越复杂多变，施工人员经常遇到线路立体交叉相互穿越的情况。例如，在铁路隧道下穿高速公路的施工过程中，当铁路隧道开挖至高速公路下方位置，特别是开挖至掌子面与高速公路相交位置时，若掌子面开挖后无支护设施，高速公路上的车辆在隧顶通行产生的荷载可能导致隧道塌方，引发交通事故、造成交通阻断。为了避免发生安全事故，施工人员需要掌握开挖的掌子面与高速公路交叉点的位置关系。但是，现有技术中全站仪只能测量掌子面里程位置，无法直接给出掌子面和仰拱封闭成环与高速公路的位置关系。

技术实现要素：

在隧道下穿公路的施工过程中，为了方便施工人员直接掌握隧道开挖掌子面和仰拱封闭成环与公路的位置关系，本实用新型提供了一种隧道掌子面开挖与前端安全距离的感知系统。

本实用新型提出的隧道掌子面开挖与前端安全距离的感知系统，包含全站仪、中央处理器和距离测量传感器；

所述全站仪，用于确定基点所在位置里程l1和公路里程l0；

所述距离测量传感器，在开挖的隧道内实时测量基点所在位置到掌子面的距离l和基点所在位置到仰拱封闭成环位置的距离l1；

所述中央处理器，通过输入接头与所述全站仪连接，输入基点所在位置里程信息l1和公路里程信息l0；或通过输入接头与所述距离测量传感器连接，输入基点所在位置到掌子面的距离信息l和基点所在位置到仰拱封闭成环位置的距离l1；或通过输出接头输出掌子面与公路的安全距离δl、撑子面里程信息l2以及仰拱初支封闭里程信息l3。

优选地，所述感知系统还包含显示装置，与所述中央处理器的输出接头连接。

优选地，所述显示装置实时显示公路里程信息l0、掌子面到公路的安全距离信息δl、掌子面里程信息l2以及仰拱初支封闭里程信息l3。

与现有技术相比，本实用新型提出的隧道掌子面开挖与前端安全距离的感知系统能够在隧道施工过程中，为施工人员直接提供开挖掌子面和仰拱封闭成环与高速公路的位置关系，从而提醒施工人员提前采取保护措施、保障隧道施工的安全。

附图说明

图1为本实用新型所述隧道掌子面开挖与前端安全距离的感知系统示意图。

具体实施方式

以下结合附图，通过详细介绍较佳具体实施例，对本实用新型作进一步阐述。

如图1所示，本实用新型提供的隧道掌子面开挖与前端安全距离的感知系统，包含全站仪1、距离测量传感器2以及中央处理器3。本实用新型提供的隧道掌子面开挖与前端安全距离的感知系统，用于在隧道施工中方便施工人员了解开挖的掌子面和仰拱封闭成环与高速公路的位置关系。

本实用新型的具体实施例中，以在开挖方向、靠近高速公路的隧道部分选定基点，作为距离测量的参考位置，并通过全站仪1测量所选定的基点里程l1。同时，还可以采用全站仪1测量公路的里程l0，所述全站仪1通过中央处理器的输入接头与所述中央处理器3通信连接，将测量得到的所述基点里程信息和公路里程信息输入中央处理器3，并分别存储在设定位置。

本实用新型提供的隧道掌子面开挖与前端安全距离的感知系统中，所述距离测量传感器2用来实时测量基点所在位置到掌子面的距离l。所述距离测量传感器2通过中央处理器的输入接头与所述中央处理器3通信连接，将测量得到的基点所在位置到掌子面的距离信息输入中央处理器3，并存储在设定位置。

所述中央处理器3对接收的信息数据进行处理，具体的，将所述基点里程l1与基点所在位置到掌子面的距离l相加，从而生成掌子面的里程信息l2，即l2＝l1+l。

所述中央处理器3将接收的公路里程信息l0与其生成掌子面的里程信息l2向减，从而生成掌子面到公路的安全距离信息δl，即δl＝l0-l2。

所述施工人员还通过所述距离测量传感器2实时测量基点所在位置到仰拱封闭成环位置的距离l1，并输入所述中央处理器3存储。

所述中央处理器3将所述基点里程l1与基点所在位置到仰拱封闭成环位置的距离l1相加，从而生成仰拱初支封闭里程信息l3，即l3＝l1+l1。

本实用新型提供的隧道掌子面开挖与前端安全距离的感知系统还包含显示装置4。所述显示装置4包含显示屏和输入工具如键盘、鼠标等，或者所述显示装置4采用触摸屏，可直接输入用户指令。所述显示装置4还能够实时显示公路里程信息l0、掌子面里程信息l2以及仰拱初支封闭里程信息l3以及掌子面与公路的安全距离δl等。

具体的，所述中央处理器3通过输入接头与所述显示装置4通信连接，将接收的公路里程信息l0和生成的掌子面的里程信息l2、掌子面到公路的安全距离信息δl，以及仰拱初支封闭里程信息l3发送给显示装置4，通过显示装置4直接向施工人员展示，方便施工人员直接了解开挖掌子面和仰拱封闭成环与高速公路的位置关系、保障隧道施工的安全。

尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。

技术特征：

1.一种隧道掌子面开挖与前端安全距离的感知系统，其特征在于，包含全站仪、中央处理器和距离测量传感器；

所述全站仪，用于确定基点所在位置里程l1和公路里程l0；

所述距离测量传感器，在开挖的隧道内实时测量基点所在位置到掌子面的距离l和基点所在位置到仰拱封闭成环位置的距离l1；

所述中央处理器，通过输入接头与所述全站仪连接，输入基点所在位置里程信息l1和公路里程信息l0；或通过输入接头与所述距离测量传感器连接，输入基点所在位置到掌子面的距离信息l和基点所在位置到仰拱封闭成环位置的距离l1；或通过输出接头输出掌子面与公路的安全距离δl、撑子面里程信息l2以及仰拱初支封闭里程信息l3。

2.如权利要求1所述感知系统，其特征在于，所述感知系统还包含显示装置，与所述中央处理器的输出接头连接。

3.如权利要求2所述感知系统，其特征在于，所述显示装置实时显示公路里程信息l0、掌子面到公路的安全距离信息δl、掌子面里程信息l2以及仰拱初支封闭里程信息l3。

技术总结
本实用新型公开了一种隧道掌子面开挖与前端安全距离的感知系统，包含全站仪、中央处理器、距离测量传感器以及显示装置。所述全站仪用于确定基点所在位置里程和公路里程；所述距离测量传感器用于实时测量基点所在位置到掌子面的距离和基点所在位置到仰拱封闭成环位置的距离；所述全站仪和距离测量传感器将采集的数据发送给中央处理器，所述中央处理器对接收的数据信息进行处理，生成掌子面与公路的安全距离信息、撑子面里程信息以及仰拱初支封闭里程信息等，并发送给显示装置显示。本实用新型提出的感知系统为施工人员直接提供开挖掌子面和仰拱封闭成环与公路的位置关系，使施工人员能够提前采取保护措施、保障隧道施工的安全。

技术研发人员：张雨昊;徐先达;王孝乐;亓国栋
受保护的技术使用者：中铁上海工程局集团华海工程有限公司
技术研发日：2020.09.25
技术公布日：2021.05.04