二维激光监控量测装置及方法与流程

1.本发明涉及隧道施工监测设备领域，尤其涉及二维激光监控量测装置及方法。


背景技术：

2.隧道是埋置于地层内的工程建筑物，是人类利用地下空间的一种形式。
3.在隧道施工的过程中，预警装置是必要的，可以保障工作人员的生命安全，可是，由于现阶段所采用的的隧道激光监控量测方案是使用单点激光扫描的，单点监控可能会出现隧道内围岩真的发生变形而监测点处未发生位移变化，从而导致监测装置不能及时预警，也可能出现隧道内只有测点处的石块掉落，但是发出警报，工作人员撤离，影响工作效率。


技术实现要素：

4.针对上述技术问题，本发明提供的二维激光监控量测装置及方法，通过对隧道内断面的多点进行反复的探测，通过步进电机带动激光传感器旋转对断面精确扫描，获得更加精确的隧道断面变形数据，减少错报漏报的情况。
5.为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
6.本发明提供的二维激光监控量测装置，包括壳体、用于测距的激光传感器、步进电机、用于控制的mcu运算模块以及用于将测得信号传出的无线模块；所述激光传感器、所述步进电机、所述mcu运算模块和所述无线模块均固定设置在所述壳体内；所述壳体上开设有监测孔；所述激光传感器可通过所述监测孔探测到所述壳体外部；所述激光传感器固定设置在所述步进电机的连接轴上；所述步进电机可以通过所述连接轴的旋转带动所述激光传感器旋转；所述激光传感器、所述步进电机、所述无线模块均与所述mcu运算模块电性连接。
7.本发明提供的二维激光监控量测装置，优选地，所述激光传感器的扫描范围为15
°
。
8.本发明提供的二维激光监控量测装置，优选地，所述步进电机的所述连接轴单次旋转角度为0.01
°
。
9.本发明提出另一种技术方案，二维激光监控量测方法，包括如下步骤：(1)将二维激光监控量测装置固定安装，使得所述激光传感器可以透过所述监测孔探测到隧道断面；(2)激光传感器探测隧道断面，并将数据信息传输给mcu运算模块，mcu运算模块将信号通过无线模块发送至云端，停顿时间t1后执行步骤(3)；(3)mcu运算模块控制步进电机旋转0.01
°
，停顿时间t2后执行步骤(2)；其中t1》0；t2》0。
10.上述技术方案具有如下优点或者有益效果：
11.本发明提供了一种二维激光监控量测装置及方法，涉及隧道施工监测设备领域，包括壳体、用于测距的激光传感器、步进电机、用于控制的mcu运算模块以及用于将测得信号传出的无线模块；所述激光传感器、所述步进电机、所述mcu运算模块和所述无线模块均固定设置在所述壳体内；所述壳体上开设有监测孔；所述激光传感器可通过所述监测孔探
测到所述壳体外部；所述激光传感器固定设置在所述步进电机的连接轴上；所述步进电机可以通过所述连接轴的旋转带动所述激光传感器旋转；所述激光传感器、所述步进电机、所述无线模块均与所述mcu运算模块电性连接。本发明提供的二维激光监控量测装置可以对隧道内断面的多点进行反复的探测，提高了隧道内预警信号的准确性。
附图说明
12.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
13.图1是本发明实施例1提供的二维激光监控量测装置及方法的整体结构示意图。
具体实施方式
14.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。需要注意的是，本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。
15.应当理解的是，当在本说明书中如使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
16.如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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发明的限制。
17.如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
18.除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
19.下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行说明，显然所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。因此，以下对附图中提供的本发明实施例中的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
20.实施例1：
21.为了能对隧道进行更加精准的监测，减少错报的情况，本发明实施例1提供的二维激光监控量测装置，如图1所示，包括壳体1、用于测距的激光传感器2、步进电机3、用于控制的mcu运算模块4以及用于将测得信号传出的无线模块5；激光传感器2、步进电机3、mcu运算模块4和无线模块5均固定设置在壳体1内；壳体1上开设有监测孔11；激光传感器2可通过监测孔11探测到壳体1外部；激光传感器2固定设置在步进电机3的连接轴31上；步进电机3可以通过连接轴31的旋转带动激光传感器2旋转；激光传感器2、步进电机3、无线模块5均与
mcu运算模块4电性连接。
22.本发明实施例1提供的二维激光监控量测装置，激光传感器2可以透过监测孔11探测到壳体1外部，将激光传感器2对准隧道断面，激光传感器2测得的数值传输给mcu运算模块4，mcu运算模块4记录数值，在一段时间后，控制步进电机3工作，步进电机3的连接轴31旋转，带动激光传感器2旋转，激光传感器2继续探测距离，传输给mcu运算模块4；同时，mcu运算模块4会将信号传输给无线模块5，无线模块5可以通过无线数据传输将信号上传至云端；将激光传感器2、步进电机3、mcu运算模块4和无线模块5均固定设置在壳体1内是由于隧道内环境恶劣，沙石掉落可能会损坏这些元器件，壳体1起到的是保护作用。
23.优选地，在本实施例中，激光传感器2的扫描范围为15
°
。激光传感器2每次探测的距离是激光传感器2到断面上一个范围的全部位置的距离，这个范围是以激光传感器2的激光发射口到断面上的一个点，再以这个点向左右的水平方向偏移，最左端的点到激光传感器发射口的连线与最右端的点到激光传感器发射口的连线之间的角度为15
°
。
24.步进电机3的连接轴31上固定设置有激光传感器2，所以单次旋转的角度不宜过大，在本实施例中，步进电机3的单次旋转角度为0.01
°
。即mcu运算模块4每控制步进电机3工作一次，连接轴31旋转0.01
°
，激光传感器2进行一次探测并将信号传输给mcu运算模块4。
25.一种二维激光监控量测方法，包括如下步骤：(1)将二维激光监控量测装置固定安装，使得激光传感器2可以透过监测孔11探测到隧道断面；(2)激光传感器探测隧道断面，并将数据信息传输给mcu运算模块4，mcu运算模块4将信号通过无线模块5发送至云端，停顿时间t1后执行步骤(3)；(3)mcu运算模块控制步进电机旋转0.01
°
，停顿时间t2后执行步骤(2)；其中t1》0；t2》0。
26.将激光传感器2视频设置在连接轴31上，使得激光传感器2可以探测到以激光传感器2为圆心，在隧道断面水平方向上从左到右15
°
的一条线；连接轴31的旋转可以使得这条线像竖直方向向上或向下，多次探测后，所探测的便是隧道断面的一块面上多个点与激光传感器2之间的距离；停顿时间t1和t2是为了保证mcu运算模块4内部的程序的正常执行，并且给激光传感器2一个探测的时间；反复探测就能不断更新这个隧道断面与激光传感器2之间的距离，相对于以往的单点探测，变成对一个面上多点的探测，在这个面上的某处与激光传感器2之间的距离发生改变后，分析传回云端的数据发现只有很小一块地方的数据变化，整体的数据并没有变化，那么就有可能是石子掉路造成的小问题，而不是隧道内部发生了塌陷；当所探测的点位置大部分发生了偏移，那么此时哪怕有些点位正常，也极有可能隧道内部发生了塌陷，就要及时处理。
27.综上所述，本发明提供了一种二维激光监控量测装置及方法，涉及隧道施工监测设备领域，包括壳体、用于测距的激光传感器、步进电机、用于控制的mcu运算模块以及用于将测得信号传出的无线模块；所述激光传感器、所述步进电机、所述mcu运算模块和所述无线模块均固定设置在所述壳体内；所述壳体上开设有监测孔；所述激光传感器可通过所述监测孔探测到所述壳体外部；所述激光传感器固定设置在所述步进电机的连接轴上；所述步进电机可以通过所述连接轴的旋转带动所述激光传感器旋转；所述激光传感器、所述步进电机、所述无线模块均与所述mcu运算模块电性连接。本发明提供的二维激光监控量测装置可以对隧道内断面的多点进行反复的探测，提高了隧道内预警信号的准确性。
28.以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用
本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。