一種基于psd傳感器的地鐵運營沉降智能監(jiān)測和預警系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于PSD傳感器的地鐵運營沉降智能監(jiān)測和預警系統(tǒng)，系統(tǒng)包括：工控機、過程控制接口卡PCI、PLC控制器、PSD光電位置傳感器、自動收縮保護裝置、優(yōu)質激光發(fā)射器、數(shù)據(jù)采集硬件、信號調理器、無線傳輸設備、綜合評價預警裝置。方法包括：1)工控機內的電腦控制總臺發(fā)指令至PLC控制器，控制激光發(fā)射器、PSD傳感器及數(shù)據(jù)采集硬件的工作；2)數(shù)據(jù)采集硬件將采集的數(shù)據(jù)通過無線傳輸設備將數(shù)據(jù)傳輸至電腦控制總臺；3)工控機經(jīng)數(shù)據(jù)實時分析模塊分析數(shù)據(jù)結果；4)數(shù)據(jù)分析結果輸送至綜合評價預警裝置中，通過實測值與規(guī)范標準值對比分析發(fā)出預警。該系統(tǒng)能考慮運營地鐵實際情況，測量精度高、受環(huán)境干擾小，具有動態(tài)實時、科學便捷的優(yōu)點。
【專利說明】—種基于傳感器的地鐵運營沉降智能監(jiān)測和預警系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于？30傳感器的地鐵運營沉降智能監(jiān)測和預警系統(tǒng)，更具體的涉及？30光電位置傳感器、無線控制和傳輸技術，同時還涉及一種綜合評價預警技術，特別適用于監(jiān)測精度和自動化程度要求較高的工程:運營期地鐵隧道沉降的實時監(jiān)測和隧道沉降預警。

【背景技術】
[0002]城市地下空間的開發(fā)利用，已成為世界性的發(fā)展趨勢，并以此作為衡量城市現(xiàn)代化的重要標志。城市地下空間發(fā)展形成網(wǎng)絡取決于城市地下軌道交通系統(tǒng)，因此，以地鐵為標志的城市軌道交通工程規(guī)模建設勢在必行。截止到2013年5月，中國城市地鐵運營里程達2518.6公里，在建里程達2975.58公里。城市地鐵的大規(guī)模建設和運營，必然會帶來一系列需要引起重視的問題:地鐵運營過程中隧道管片的沉降和變形問題，地鐵運營維護和運營安全問題，以及地鐵沿線地表沉降和鄰近建筑的沉降和變形問題。因此，有必要對城市地鐵運營沉降特別是隧道管片沉降進行監(jiān)控量測工作，以保證地鐵運營安全，對可能存在的風險進行預警。
[0003]與公路和鐵路隧道不同，地鐵隧道運營監(jiān)測有其自身特點:(1)地鐵隧道里程一般較長，多達幾十公里，監(jiān)測工作量極大；(2)地鐵運營監(jiān)測環(huán)境復雜，監(jiān)控量測工作容易受環(huán)境干擾；(3)地鐵運營沉降監(jiān)測精度要求較高；(4)監(jiān)控量測工作不能影響地鐵的正常運營和運營安全。而現(xiàn)有測量方法中:水準測量精度較高，但其自動化程度不高；而以全站儀測量為代表的非接觸量測方法，精度很難達到地鐵沉降測量精度要求；且現(xiàn)有地鐵沉降測量方法中，測量數(shù)據(jù)多為隧道管片的相對沉降和變形，反映不出隧道的整體沉降，存在安全隱患。因此，測量精度和自動化程度高的地鐵運營沉降智能監(jiān)測和預警系統(tǒng)的研制開發(fā)，具有重要的工程意義和較好的發(fā)展前景。


【發(fā)明內容】

[0004]針對上述【背景技術】存在的缺陷或不足，本發(fā)明的目的在于提供一種能考慮運營地鐵實際情況，測量精度高、受環(huán)境干擾小的一種基于？30傳感器的地鐵運營沉降智能監(jiān)測和預警系統(tǒng)，該發(fā)明具有動態(tài)實時、科學便捷的優(yōu)點。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，采用以下技術方案:
[0006]一種基于？30傳感器的地鐵運營沉降智能監(jiān)測和預警系統(tǒng)，該系統(tǒng)至少包括:
[0007]——工控機，包括電腦控制總臺和通過過程控制接口卡連接的數(shù)據(jù)分析程序模塊和數(shù)據(jù)采集程序模塊，用于控制地鐵隧道運營的監(jiān)測和數(shù)據(jù)結果的分析；
[0008]——數(shù)據(jù)采集程序模塊，用于控制數(shù)據(jù)采集硬件的數(shù)據(jù)采集；
[0009]——數(shù)據(jù)實時分析模塊，用于數(shù)據(jù)的實時分析，通過電腦控制總臺動態(tài)讀取監(jiān)測數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行分析，將數(shù)據(jù)結果轉化為測點變形隨時間的變化曲線，便于監(jiān)測的實時分析應用；
[0010]—控制器，包括解碼模塊、無線主控裝置、無線從動裝置和八/0轉換模塊，用于解碼工控機中采集控制程序模塊發(fā)出的指令，控制激光發(fā)射器電源的開關和數(shù)據(jù)采集硬件的數(shù)據(jù)采集，同時控制光電位置傳感器運行工作和信號之間的轉化；
[0011]——數(shù)據(jù)采集硬件，用于采集？30光電位置傳感器輸出信號，并經(jīng)信號調理器處理的電信號，通過八/0轉換模塊所得數(shù)字信號；
[0012]——無線傳輸設備，用于數(shù)據(jù)采集硬件所采集數(shù)據(jù)的無線傳輸；
[0013]-信號調理器，用于對光電位置傳感器輸出的電信號進行加工和處理，轉換成便于輸送、顯示和記錄的電信號；
[0014]——激光發(fā)射器，用于發(fā)射激光束至？30光電位置傳感器；
[0015]——？80光電位置傳感器，用于將激光發(fā)射器發(fā)射在其上的光信號轉化為電信號，通過光斑在傳感器上位置變化所引起的電信號改變，確定光斑確切的位置變化；
[0016]——綜合評價預警裝置，包括綜合評判預警模塊，用于將工控機傳輸?shù)牡罔F隧道監(jiān)測數(shù)據(jù)分析結果與相關規(guī)范值進行實時分析對比，并發(fā)出預警；
[0017]所述綜合評價預警裝置連接工控機內的過程控制接口卡？01，過程控制接口卡？01分別連接？IX控制器、無線傳輸設備、數(shù)據(jù)采集程序模塊和數(shù)據(jù)實時分析模塊；？仏控制器分別連接信號調理器、激光發(fā)射器、光電位置傳感器和數(shù)據(jù)采集硬件；數(shù)據(jù)采集硬件連接無線傳輸設備。
[0018]進一步地，所述？30光電位置傳感器包括光斑傳感器光電位置傳感器與激光發(fā)射器分別安裝于地鐵隧道拱頂，所述傳感器激光發(fā)射器將其上的光信號傳輸至光斑傳感器，由光斑的位置變化確定地鐵隧道變化。
[0019]進一步地，所述無線主控裝置設在控制器中，無線從動裝置分別與？30光電位置傳感器、激光發(fā)射器、數(shù)據(jù)采集硬件和信號調理器連接。
[0020]進一步地，系統(tǒng)進一步設有與工控機相連的沉降監(jiān)測控制網(wǎng)基準點，所述沉降監(jiān)測控制網(wǎng)基準點為布設在施工影響的變形區(qū)域以外穩(wěn)固、便于尋找、保存和引測的水準測量基點，符合《國家一、二等水準點測量規(guī)范》(⑶12897-2006)要求；所述水準測量基點設置符合《城市軌道交通工程測量規(guī)范》￠850308-2008)要求的埋設形式和規(guī)格。
[0021]進一步地，所述？30光電位置傳感器和激光發(fā)射器分別設于自動收縮保護裝置內。
[0022]進一步地，所述自動收縮保護裝置由多級依次套裝的伸縮臂構成，在各相鄰伸縮臂夾層內設有伸縮臂油缸，？30光電位置傳感器或激光發(fā)射器設于最內層伸縮臂端部。
[0023]進一步地，所述自動收縮保護裝置由多級能夠相互折疊的連桿構成，？30光電位置傳感器或激光發(fā)射器設于連桿的端部。
[0024]相應地，本發(fā)明還給出了一種？30傳感器的地鐵運營沉降智能監(jiān)測和預警方法，該方法包括下述步驟:
[0025]1)由乂8編制的數(shù)據(jù)采集程序模塊通過電腦控制總臺發(fā)出控制指令，？IX控制器接受工控機中電腦控制總臺所發(fā)出的指令，并解碼識別控制指令；
[0026]2)通過控制器中的無線主控裝置和無線從動裝置分別控制？30光電位置傳感器、激光發(fā)射器、數(shù)據(jù)采集硬件和信號調理器的工作；
[0027]3)當激光發(fā)射器和？30光電位置傳感器識別出電腦控制總臺發(fā)出控制指令后，開始對地鐵隧道管片變形進行監(jiān)測；
[0028]4030光電位置傳感器接收激光發(fā)射器發(fā)射的激光束，并將光信號轉換為電信號，并通過信號調理器處理轉換成便于輸送、顯示和記錄的電信號；
[0029]5)通過處理后的電信號再由控制器中的八/0轉換模塊得到數(shù)字信號，最終將這些數(shù)字信號存儲至數(shù)據(jù)采集硬件中；
[0030]6)無線傳輸設備將數(shù)據(jù)采集硬件中所儲存的數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h端的電腦控制總臺；
[0031]7)數(shù)據(jù)實時分析模塊通過電腦控制總臺動態(tài)讀取監(jiān)測數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行變形分析，并將數(shù)據(jù)結果轉化為測點隨時間的變化曲線，同時將數(shù)據(jù)進行擬合分析，便于監(jiān)測的實時分析和應用；
[0032]8)系統(tǒng)的綜合評價預警裝置將監(jiān)測數(shù)據(jù)的結果與系統(tǒng)標準值進行對比分析和綜合評價，對運營地鐵隧道沉降及隧道結構安全進行預警。
[0033]本發(fā)明的有益效果在于:
[0034]1)通過？30光電位置傳感器接收激光發(fā)射器發(fā)射的用于地鐵隧道管片沉降監(jiān)測的激光束，通過控制器信號存儲并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h端的電腦控制總臺，通過？30光電位置傳感器上的光斑變化來判斷和確定隧道管片的沉降和變形，將監(jiān)測數(shù)據(jù)的結果與系統(tǒng)標準值進行對比分析和綜合評價，對運營地鐵隧道沉降及隧道結構安全能夠進行預警。
[0035]2)以往的自動監(jiān)測系統(tǒng)只能測到地鐵管片的相對沉降和變形，較以往的自動監(jiān)測系統(tǒng)，本系統(tǒng)引入的沉降監(jiān)測控制網(wǎng)基準點，既可以監(jiān)測得地鐵管片的相對變形，又可監(jiān)測到地鐵管片的整體沉降和變形。
[0036]3)較以往的自動化監(jiān)測系統(tǒng)而言，本系統(tǒng)具有較高的測量精度，可以達到0.1臟。
[0037]4)在？30光電位置傳感器和激光發(fā)射器外分別設有自動收縮保護裝置，保護監(jiān)測設備免受污染、損壞，且不影響地鐵的正常運營。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0038]圖1是本發(fā)明系統(tǒng)示意圖。
[0039]圖2是本發(fā)明系統(tǒng)應用于運營地鐵示意圖。
[0040]圖3是本發(fā)明系統(tǒng)自動收縮保護裝置方案一細部示意圖。
[0041]圖4是本發(fā)明系統(tǒng)自動收縮保護裝置方案二細部示意圖。
[0042]圖中:1、電腦控制總臺；2、采集控制程序模塊；3、控制器；4、數(shù)據(jù)采集硬件；5、信號調理器；6、？30光電位置傳感器；7、優(yōu)質激光發(fā)射器；8、數(shù)據(jù)實時分析模塊；9、無線傳輸設備；10、綜合評價預警裝置；11、自動收縮保護裝置；12、沉降監(jiān)測控制網(wǎng)基準點；13、過程控制接口卡？01。

【具體實施方式】
[0043]下面結合附圖及具體實施方法對本發(fā)明做進一步詳細說明。
[0044]如圖1所示，該地鐵運營沉降智能監(jiān)測和預警系統(tǒng)包括:
[0045]工業(yè)控制計算機，包括電腦控制總臺1和通過過程控制接口卡？13連接的數(shù)據(jù)分析程序模塊8和數(shù)據(jù)采集程序模塊2，含有采集控制程序模塊2、數(shù)據(jù)實時分析模塊8和電腦控制總臺1位于地鐵隧道之外的監(jiān)控室內，用于控制地鐵隧道運營期的監(jiān)測和數(shù)據(jù)結果的分析；
[0046]？10控制器3，包括解碼模塊、無線主控裝置、無線從動裝置和八/0轉換模塊，用于解碼工控機中采集控制程序模塊2發(fā)出的指令，及電壓、數(shù)字信號間的轉化；控制激光發(fā)射器7電源的開關和數(shù)據(jù)采集硬件4的數(shù)據(jù)采集，同時控制？30光電位置傳感器6運行工作和信號之間的轉化；
[0047]過程控制接口卡？01，該接口連接綜合評價預警裝置、控制器、數(shù)據(jù)實時分析模塊、數(shù)據(jù)采集程序模塊和無線傳輸設備；
[0048]數(shù)據(jù)采集程序模塊2，用于控制數(shù)據(jù)采集硬件4的數(shù)據(jù)采集；
[0049]數(shù)據(jù)采集硬件4，用于采集？30光電位置傳感器6輸出信號，并經(jīng)信號調理器5處理的電信號，通過八/0轉換模塊所得數(shù)字信號；
[0050]信號調理器5，同？30光電位置傳感器6安裝于隧道同一位置用于對傳感器輸出的電信號進行加工和處理，轉換成便于輸送、顯示和記錄的電信號；
[0051]？30光電位置傳感器6，采用光斑傳感器，安裝于地鐵管片拱頂位置，由優(yōu)質激光發(fā)射其上的光信號轉化為電信號，通過光斑在傳感器上的位置變化引起電信號的改變，從而確定光斑中心的位置變化，光斑初始位置位于傳感器中心，根據(jù)偏離中心上下位置可測得地鐵管片的沉降或隆起。？30光電位置傳感器是一種對其感光面上入射光斑重心位置敏感的光電器件，即當入射光斑落在器件感光面的不同位置時，將對應輸出不同的電信號。通過對輸出電信號的處理，即可確定入射光斑重心在？30上的位置，入射光的強度和尺寸大小對？30的位置輸出信號均無關。
[0052]該傳感器為光敏傳感器，與優(yōu)質激光發(fā)射器距離在150以內，在監(jiān)測范圍內系統(tǒng)的監(jiān)測精度可達0.1臟，該？30傳感器可自動旋轉360°，激光發(fā)射器發(fā)射的激光初始時應打在？30傳感器的幾何中心位置這樣既可測得地鐵管片的隆起又能測得地鐵管片的沉降；
[0053]激光發(fā)射器7，安裝于地鐵隧道拱頂，發(fā)射優(yōu)質激光，該激光器采用22(^電源開關，接通電源開關發(fā)出激光；傳感器激光發(fā)射器7將其上的光信號傳輸至光斑傳感器，由光斑的位置變化確定地鐵隧道變化；
[0054]數(shù)據(jù)實時分析模塊8，用于數(shù)據(jù)的實時分析，通過電腦控制總臺動態(tài)讀取監(jiān)測數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行分析，將數(shù)據(jù)結果轉化為測點變形隨時間的變化曲線，便于監(jiān)測的實時分析應用；
[0055]無線傳輸設備9，所述無線傳輸設備包含無線數(shù)據(jù)傳輸模塊，該模塊采用抗干擾性強的即部的調制解調方式，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定可靠；
[0056]無線傳輸設備包含無線數(shù)據(jù)傳輸模塊，該模塊采用抗干擾性強的即部的調制解調方式，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定可靠，空曠可視傳輸距離300-1800%超強穿透力(可穿透6-12層樓)。
[0057]綜合評價預警裝置10，包括綜合評判預警模塊，該模塊包含地鐵運營監(jiān)測相關規(guī)范所涉及的安全閥值，用于將工控機傳輸?shù)牡罔F隧道監(jiān)測數(shù)據(jù)分析結果與規(guī)范值進行實時分析對比，并發(fā)出預警；
[0058]自動收縮保護裝置11，用于保護監(jiān)測設備免受污染、損壞以及不影響地鐵的正常運營。
[0059]沉降監(jiān)測控制網(wǎng)基準點12，基準點應布設在施工影響范圍以外的穩(wěn)定區(qū)域，根據(jù)規(guī)范在同一測區(qū)內基準點可提供一個絕對高程，基準點應在工程施工前埋設，位于地鐵隧道外的不動點，作為向隧道內傳遞坐標和方位的聯(lián)系測量依據(jù)。該沉降監(jiān)測控制網(wǎng)基準點為城市二級控制點，用于校對監(jiān)測地鐵隧道拱頂下沉。沉降監(jiān)測控制網(wǎng)基準點為布設在施工影響的變形區(qū)域以外保存和引測的水準測量基點，符合《國家一、二等水準點測量規(guī)范》(68 12897-2006)要求；所述水準測量基點設置符合《城市軌道交通工程測量規(guī)范》(⑶50308-2008)規(guī)格埋設。系統(tǒng)的其他組件安裝于地鐵隧道內。
[0060]其中，工控機中的電腦控制總臺1通過過程控制接口卡？13分別連接數(shù)據(jù)實時分析模塊8、數(shù)據(jù)采集程序模塊2、？10控制器3、無線傳輸設備9和綜合評價預警裝置10 ；
控制器3分別連接數(shù)據(jù)采集硬件4、信號調理器5、？30光電位置傳感器6和激光發(fā)射器7，無線傳輸設備9與數(shù)據(jù)采集硬件4相連，信號調理器5與傳感器6相連。
[0061]如圖2所示，本發(fā)明系統(tǒng)應用于運營地鐵示意圖。通過該運營地鐵示意圖可進一步說明本發(fā)明系統(tǒng)的工作原理:
[0062]首先，系統(tǒng)的工控機中電腦控制總臺1與過程控制接口卡？13相連，過程控制接口卡？13分別與？仏控制器3、無線傳輸設備9、數(shù)據(jù)采集程序模塊2、數(shù)據(jù)實時分析模塊8和綜合評價預警裝置10相連，？IX控制器3分別與數(shù)據(jù)采集硬件4、信號調理器5、？30傳感器6及激光發(fā)射器7相連，由乂8編制的數(shù)據(jù)采集程序模塊2通過電腦控制總臺1發(fā)出控制指令，控制器3接受工控機中電腦控制總臺1所發(fā)出的指令，并解碼識別控制指令；之后通過控制器3中的無線主控裝置和無線從動裝置組件控制？30光電位置傳感器6、激光發(fā)射器7、數(shù)據(jù)采集硬件4和信號調理器5的工作；其中無線主控裝置組件在控制器3中，無線從動裝置連接在？30光電位置傳感器6、激光發(fā)射器7、數(shù)據(jù)采集硬件4和信號調理器5上。
[0063]當激光發(fā)射器7和？30光電位置傳感器6識別出電腦控制總臺1發(fā)出控制指令后，開始對地鐵管片變形進行監(jiān)測；激光發(fā)射器7和？30光電位置傳感器6均固定于地鐵拱頂管片位置處，？80傳感器6接受激光發(fā)射器7發(fā)射的激光束，并將光信號轉換為電信號，該電信號通過信號調理器5處理轉換成便于輸送、顯示和記錄的電信號；通過處理后的電信號再由控制器3中的八/0轉換模塊得到數(shù)字信號，最終將這些數(shù)字信號存儲至數(shù)據(jù)采集硬件4中；無線傳輸設備9將數(shù)據(jù)采集硬件4中所儲存的數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h端的電腦控制總臺1。
[0064]然后進行數(shù)據(jù)分析，數(shù)據(jù)實時分析模塊8通過電腦控制總臺1動態(tài)讀取監(jiān)測數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行變形分析，并將數(shù)據(jù)結果轉化為測點隨時間的變化曲線，同時將數(shù)據(jù)進行擬合分析，便于監(jiān)測的實時分析和應用。
[0065]系統(tǒng)的綜合評價預警裝置10基于監(jiān)測數(shù)據(jù)的結果，將監(jiān)測數(shù)據(jù)分析結果與系統(tǒng)標準值進行對比分析，結合相關規(guī)范、規(guī)程等監(jiān)測標準值進行綜合評價，對運營地鐵隧道沉降及隧道結構安全進行預警。
[0066]如圖3、圖4所示，給出了兩種不同的自動收縮保護裝置11結構示意圖，自動收縮保護裝置11，用于保護監(jiān)測設備免受污染、損壞以及不影響地鐵的正常運營。
[0067]圖3為自動式液壓收縮裝置第一種實施方式。
[0068]該方案包括多級套裝在一起的伸縮臂和設置在伸縮臂內的伸縮臂油缸，可實現(xiàn)自動收縮，光電位置傳感器6或激光發(fā)射器7設于最內層伸縮臂端部。當監(jiān)測系統(tǒng)工作時伸縮臂自動伸縮至測量位置，測量完畢裝置自動收縮，不影響地鐵的正常運營。
[0069]圖4為自動式液壓收縮裝置第一種實施方式。
[0070]此方案涉及的機械式升降收縮為多級能夠相互折疊的連桿折疊機構，能夠張開或收起，，？30光電位置傳感器6或激光發(fā)射器7設于連桿的端部。連桿機構因其可實現(xiàn)比較復雜的運動規(guī)律，可以滿足運營地鐵內對目標的監(jiān)測要求，在監(jiān)測系統(tǒng)使用時裝置自動張開至測量位置，測量完畢裝置自動收縮起來，不影響地鐵的正常運營。
[0071]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種基于PSD傳感器的地鐵運營沉降智能監(jiān)測和預警系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)至少包括: ——工控機，包括電腦控制總臺(I)和通過過程控制接口卡PCI (13)連接的數(shù)據(jù)分析程序模塊(8)和數(shù)據(jù)采集程序模塊(2)，用于控制地鐵隧道運營的監(jiān)測和數(shù)據(jù)結果的分析；——數(shù)據(jù)采集程序模塊(2)，用于控制數(shù)據(jù)采集硬件(4)的數(shù)據(jù)采集； ——數(shù)據(jù)實時分析模塊(8)，用于數(shù)據(jù)的實時分析，通過電腦控制總臺動態(tài)讀取監(jiān)測數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行分析，將數(shù)據(jù)結果轉化為測點變形隨時間的變化曲線，便于監(jiān)測的實時分析應用； ——PLC控制器(3)，包括解碼模塊、無線主控裝置、無線從動裝置和A/D轉換模塊，用于解碼工控機中采集控制程序模塊(2)發(fā)出的指令，控制激光發(fā)射器(7)電源的開關和數(shù)據(jù)采集硬件(4)的數(shù)據(jù)采集，同時控制PSD光電位置傳感器(6)運行工作和信號之間的轉化； ——數(shù)據(jù)采集硬件(4)，用于采集PSD光電位置傳感器(6)輸出信號，并經(jīng)信號調理器(5)處理的電信號，通過A/D轉換模塊所得數(shù)字信號； ——無線傳輸設備(9)，用于數(shù)據(jù)采集硬件(4)所采集數(shù)據(jù)的無線傳輸； ——信號調理器(5)，用于對PSD光電位置傳感器(6)輸出的電信號進行加工和處理，轉換成便于輸送、顯示和記錄的電信號； ——激光發(fā)射器(7)，用于發(fā)射激光束至PSD光電位置傳感器(6)； ——PSD光電位置傳感器￠)，用于將激光發(fā)射器發(fā)射在其上的光信號轉化為電信號，通過光斑在傳感器上位置變化所引起的電信號改變，確定光斑確切的位置變化； ——綜合評價預警裝置(10)，包括綜合評判預警模塊，用于將工控機傳輸?shù)牡罔F隧道監(jiān)測數(shù)據(jù)分析結果與相關規(guī)范值進行實時分析對比，并發(fā)出預警； 所述綜合評價預警裝置(10)連接工控機內的過程控制接口卡PCI (13)，過程控制接口卡PCI (13)分別連接PLC控制器(3)、無線傳輸設備(9)、數(shù)據(jù)采集程序模塊⑵和數(shù)據(jù)實時分析模塊(8) ;PLC控制器(3)分別連接信號調理器(5)、激光發(fā)射器(7)、PSD光電位置傳感器(6)和數(shù)據(jù)采集硬件(4);數(shù)據(jù)采集硬件(4)連接無線傳輸設備(9)。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于PSD傳感器的地鐵運營沉降智能監(jiān)測和預警系統(tǒng)，其特征在于，所述PSD光電位置傳感器(6)包括光斑傳感器,PSD光電位置傳感器(6)與激光發(fā)射器(7)分別安裝于地鐵隧道拱頂，所述傳感器(6)將激光發(fā)射器(7)發(fā)射其上的光信號傳輸至光斑傳感器，由光斑的位置變化確定地鐵隧道變化。
3.根據(jù)權利要求1所述的基于PSD傳感器的地鐵運營沉降智能監(jiān)測和預警系統(tǒng)，其特征在于，所述無線主控裝置設在PLC控制器(3)中，無線從動裝置分別與PSD光電位置傳感器(6)、激光發(fā)射器(7)、數(shù)據(jù)采集硬件(4)和信號調理器(5)連接。
4.根據(jù)權利要求1所述的基于PSD傳感器的地鐵運營沉降智能監(jiān)測和預警系統(tǒng)，其特征在于，系統(tǒng)進一步設有與工控機相連的沉降監(jiān)測控制網(wǎng)基準點，所述沉降監(jiān)測控制網(wǎng)基準點為布設在施工影響的變形區(qū)域以外穩(wěn)固、便于尋找、保存和引測的水準測量基點，符合《國家一、二等水準點測量規(guī)范》(GB12897-2006)要求；所述水準測量基點設置符合《城市軌道交通工程測量規(guī)范》(GB 50308-2008)要求的埋設形式和規(guī)格。
5.根據(jù)權利要求1所述的基于PSD傳感器的地鐵運營沉降智能監(jiān)測和預警系統(tǒng)，其特征在于，所述PSD光電位置傳感器(6)和激光發(fā)射器(7)分別設于自動收縮保護裝置(11)內。
6.根據(jù)權利要求5所述的基于PSD傳感器的地鐵運營沉降智能監(jiān)測和預警系統(tǒng)，其特征在于，所述自動收縮保護裝置(11)由多級依次套裝的伸縮臂構成，在各相鄰伸縮臂夾層內設有伸縮臂油缸，PSD光電位置傳感器(6)或激光發(fā)射器(7)設于最內層伸縮臂端部。
7.根據(jù)權利要求5所述的基于PSD傳感器的地鐵運營沉降智能監(jiān)測和預警系統(tǒng)，其特征在于，所述自動收縮保護裝置(11)由多級能夠相互折疊的連桿構成，PSD光電位置傳感器(6)或激光發(fā)射器(7)設于連桿的端部。
8.一種基于權利要求1所述的PSD傳感器的地鐵運營沉降智能監(jiān)測和預警方法，其特征在于，該方法包括下述步驟: 1)由VB編制的數(shù)據(jù)采集程序模塊⑵通過電腦控制總臺(I)發(fā)出控制指令，PLC控制器(3)接受工控機中電腦控制總臺(I)所發(fā)出的指令，并解碼識別控制指令； 2)通過PLC控制器(3)中的無線主控裝置和無線從動裝置分別控制PSD光電位置傳感器(6)、激光發(fā)射器(7)、數(shù)據(jù)采集硬件(4)和信號調理器(5)的工作； 3)當激光發(fā)射器(7)和PSD光電位置傳感器(6)識別出電腦控制總臺(I)發(fā)出控制指令后，開始對地鐵隧道管片變形進行監(jiān)測； 4)PSD光電位置傳感器(6)接受激光發(fā)射器(7)發(fā)射的激光束，并將光信號轉換為電信號，并通過信號調理器(5)處理轉換成便于輸送、顯示和記錄的電信號； 5)通過處理后的電信號再由PLC控制器(3)中的A/D轉換模塊得到數(shù)字信號，最終將這些數(shù)字信號存儲至數(shù)據(jù)采集硬件(4)中； 6)無線傳輸設備(9)將數(shù)據(jù)采集硬件(4)中所儲存的數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h端的電腦控制總臺(I); 7)數(shù)據(jù)實時分析模塊(8)通過電腦控制總臺(I)動態(tài)讀取監(jiān)測數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行變形分析，并將數(shù)據(jù)結果轉化為測點隨時間的變化曲線，同時將數(shù)據(jù)進行擬合分析，便于監(jiān)測的實時分析和應用； 8)系統(tǒng)的綜合評價預警裝置(10)將監(jiān)測數(shù)據(jù)的結果與系統(tǒng)標準值進行對比分析和綜合評價，對運營地鐵隧道沉降及隧道結構安全進行預警。
【文檔編號】G01C5/00GK104359457SQ201410624559
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月7日 優(yōu)先權日:2014年11月7日
【發(fā)明者】邵珠山, 王新宇, 范艷國, 熊陽陽 申請人:西安建筑科技大學