一种隧道雷达沉降实时检测系统及检测方法与流程

本发明属于工程监理设备，具体涉及一种隧道雷达沉降实时检测系统。

背景技术：

1、近年来，随着铁路、公路等基础设施建设事业的快速发着，我国的隧道建设工作进入了迅猛发展时期，随之而来的各种隧道事故也频频发生，因此对隧道进行形变检测就显得极为重要。现有的隧道形变检测设备有全站仪、gps形变位移检测设备和雷达形变测量设备，这些设备不能实现全天候、全自动检测隧道形变，并及时对形变做出预警，且造价高昂，需要大量的人力财力支持，由此，本发明提出对隧道形变进行全天候、全自动检测，及时处理检测数据，并设置警报阈值，及时发出警报，保障人员安全。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种隧道雷达沉降实时检测系统。

2、为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

3、一种基于隧道雷达沉降实时检测系统的检测方法，所述隧道雷达沉降实时检测系统，包括中央处理模块、控制模块、数据采集模块、供电模块；所述中央处理模块、控制模块、数据采集模块、供电模块置于沉降检测器件的密封腔体中，所述数据采集模块包括两组单点激光雷达模块，所述控制模块为二自由度水平旋转云台，所述两组单点激光雷达模块采集数据传递到中央处理模块；

4、包括如下步骤：

5、步骤一：通过两组单点激光雷达模块采集数据分别测量出沉降检测器件到隧道上壁与隧道侧壁的距离s2，s1；

6、步骤二：通过公式(1)和(2)得到隧道沉降值x和收敛值y分别为

7、x＝s2·sinθ  (1)

8、y＝s1·cosφ(φ＝0°)  (2)

9、其中，θ为两组单点激光雷达模块之前的固定夹角，为所述水平旋转云台的旋转角度；

10、用xk,yk(k＝1,2,3......n)表示第k次的隧道沉降值和收敛值,使用公式(3)、公式(4)即可得到在隧道d米处隧道横截面沉降收敛值：

11、xd＝xk-xk-1                            (3)

12、yd＝yk-yk-1                            (4)；

13、步骤三：测量另一断面处的沉降收敛值，将所述水平旋转云台旋转角度通过两组单点激光雷达模块采集数据分别测量出沉降检测器件到隧道上壁与隧道侧壁的距离为s2’，s1’，则：

14、处断面沉降值：

15、x＝s′2·sinθ；

16、步骤四：再将所述水平旋转云台旋转角度调整为通过两组单点激光雷达模块采集数据，测量出沉降检测器件到隧道侧壁的距离为s″1，从而得到：

17、处断面收敛值：

18、

19、步骤五：采用步骤三和四的方法，多次采集数据，用xk’,yk’(k＝1,2,3......n)表示第k次的隧道沉降值和收敛值,使用以下公式即可得到在隧道米处隧道横截面沉降收敛值：

20、

21、

22、一种应用上述的检测方法的隧道雷达沉降实时检测系统，所述沉降检测器件固定于隧道壁上。

23、进一步地，所述数据采集模块中两组单点激光模块设置固定夹角，角度可依据实际检测现场进行设置。

24、进一步地，所述控制模块控制沉降检测器件进行水平旋转。

25、进一步地，所述供电模块给中央处理模块、控制模块、数据采集模块供电。

26、进一步地，所述数据采集模块可采用有线、无线方式进行数据采集。

27、与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明可实现全天候、全自动测量隧道沉降值，并可实时处理数据，及时得到当前截面位置的沉降值，对于形变量超过设置阈值的断面及时进行报警，本沉降检测器件可实现多点检测，极大的提高了器件使用率，本检测系统精度可达毫米级，造价远低于现有的沉降检测系统。

技术特征：

1.一种基于隧道雷达沉降实时检测系统的检测方法，所述隧道雷达沉降实时检测系统，包括中央处理模块、控制模块、数据采集模块、供电模块；所述中央处理模块、控制模块、数据采集模块、供电模块置于沉降检测器件的密封腔体中，所述数据采集模块包括两组单点激光雷达模块，所述控制模块为二自由度水平旋转云台，所述两组单点激光雷达模块采集数据传递到中央处理模块；

2.一种应用权利要求1所述的检测方法的隧道雷达沉降实时检测系统，其特征在于：所述沉降检测器件固定于隧道壁上。

3.根据权利要求2所述的一种隧道雷达沉降实时检测系统，其特征在于：所述数据采集模块中两组单点激光模块设置固定夹角，角度可依据实际检测现场进行设置。

4.根据权利要求2所述的一种隧道雷达沉降实时检测系统，其特征在于：所述控制模块控制沉降检测器件进行水平旋转。

5.根据权利要求2所述的一种隧道雷达沉降实时检测系统，其特征在于：所述供电模块给中央处理模块、控制模块、数据采集模块供电。

6.根据权利要求2所述的一种隧道雷达沉降实时检测系统，其特征在于：所述数据采集模块可采用有线、无线方式进行数据采集。

技术总结
本发明公开一种隧道雷达沉降实时检测系统及检测方法，包括中央处理模块、控制模块、数据采集模块、供电模块，所述中央处理模块、控制模块、数据采集模块以及供电模块置于定制密封壳体内。本发明优点在于能实现全天候、全自动检测隧道沉降实时数据，并当沉降值超出设置的阈值后进行报警，可有效降低监理人员的工作难度，减少人员冗余的情况，并能保障在高危环境中工作的监理人员的人身安全。

技术研发人员：梁栋,周汉国,牛东兴,谢平,李柯志,周德富,李举旗,易鑫锐,龚健尧,汪沛然
受保护的技术使用者：中铁科学研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13