一种用于隧道沉降监测系统的测量车监测模块技术方案

本发明专利技术公开了一种用于隧道沉降监测系统的测量车监测模块，用于监测隧道沉降监测系统中在测斜管内贴壁运行的测量车的运动，所述测量车的车轮通过预压紧装置安装在所述测量车上；包括固定在所述测量车上的单片机、红外发射器，以及红外接收器；所述红外发射器用于发出电脉冲；所述测量车的车轮旋转一周；所述红外接收器接收一次所述红外发射器发出的电脉冲；所述单片机对所述红外接收器接收的电脉冲进行计数，得到所述电脉冲的计数值，并依据所述电脉冲的计数值获取所述测量车在所述测斜管中的位置。

【技术实现步骤摘要】
一种用于隧道沉降监测系统的测量车监测模块
本专利技术涉及工程建设领域的一种用于隧道沉降监测系统的测量车监测模块。
技术介绍
地铁盾构隧道和其它地下建筑结构一样埋于地面以下，其隧道内部温度、湿度与地面不同并且随季节变化不大。地铁隧道正常运营期间，列车运行密度高，列车所引发的活塞风、振动都会对结构以及监测器械产生影响，再加上地铁盾构隧道管理的法律法规对隧道内部机械安装、线路布置都有严格的规定，这些都对地铁盾构隧道监测提出了独特要求。对于地铁盾构隧道纵向沉降的监测，主要有以下方法：静力水准监测能实现一定程度的自动化和数字化，在隧道结构沉降变形风险监测中经常使用，但其仪器体积较大，不便安装，不适用于高差变化较大区段；会受到温度、气压、重力异常等因素的影响。人工水准测量应用广泛，方法成熟，仪器价格便宜。但是需要工作人员持仪器进入隧道，因此无法实现运营期隧道的全天候监测，只能用于非运营状态的隧道，并且人工水准测量费时费工，效率低下。电水平尺是一种精度、分辨力极高而稳定性又好的传感器，安装方便，在地铁监护中使用，不仅能保证地铁的正常运行，而且能够不间断地提供实时监测数据和变化曲线。但其一次性投入高，重复利用率低。目前可采用在运行下测斜管内的测量车进行隧道沉降的测量，但是但是测量车容易在测斜管内堵塞或卡转，如何防止上述情况目前尚无报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种用于隧道沉降监测系统的测量车监测模块，其可以监测测斜管内贴壁运行的测量车所发生堵塞或卡死的故障。实现上述目的的一种技术方案是：一种用于隧道沉降监测系统的测量车监测模块，用于监测隧道沉降监测系统中在测斜管内贴壁运行的测量车的运动，所述测量车的车轮通过预压紧装置安装在所述测量车上；包括固定在所述测量车上的单片机、红外发射器，以及红外接收器；所述红外发射器用于发出电脉冲；所述测量车的车轮旋转一周；所述红外接收器接收一次所述红外发射器发出的电脉冲；所述单片机对所述红外接收器接收的电脉冲进行计数，得到所述电脉冲的计数值，并依据所述电脉冲的计数值获取所述测量车在所述测斜管中的位置。进一步的，所述测量车上设有若干组车轮，每组所述车轮均围绕所述测量车的圆周呈十字排列，所述红外发射器和所述红外接收器固定在与所述测量车中任意一个车轮对应的预压紧装置上，该车轮上设有供所述红外发射器和所述红外接收器进行通信的圆孔。再进一步的，所述红外接收器与所述单片机之间设有施密特整形器。进一步的，所述单片机上设有定时计数器。再进一步的，所述单片机上设有与所述定时计数器连接的晶振。采用了本专利技术的一种用于隧道沉降监测系统的测量车监测模块的技术方案，用于监测隧道沉降监测系统中在测斜管内贴壁运行的测量车的运动，所述测量车的车轮通过预压紧装置安装在所述测量车上；包括固定在所述测量车上的单片机、红外发射器，以及红外接收器；所述红外发射器用于发出电脉冲；所述测量车的车轮旋转一周；所述红外接收器接收一次所述红外发射器发出的电脉冲；所述单片机对所述红外接收器接收的电脉冲进行计数，得到所述电脉冲的计数值，并依据所述电脉冲的计数值获取所述测量车在所述测斜管中的位置。其技术效果：其可以监测测斜管内贴壁运行的测量车所发生堵塞或卡死的故障。附图说明图1为隧道沉降监测系统的测斜管与测量车安装主视图。图2为隧道沉降监测系统的测斜管与测量车安装左视图。图3为隧道沉降监测系统的结构图。图4为隧道沉降监测系统中第一基准源电路和第二基准源电路连接示意图。图5为本专利技术的一种用于隧道沉降监测系统的测量车监测模块的示意图。图6为本专利技术的一种用于隧道沉降监测系统的测量车监测模块的红外发射器和红外接收器的安装示意图。具体实施方式请参阅图1，本专利技术的专利技术人为了能更好地对本专利技术的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例，并结合附图进行详细地说明：隧道沉降监测系统包括沿着隧道的轴向在所述隧道内壁上依次连接的测斜管300，以及可在测斜管300内贴壁运行的测量车400。测量车400上布置有若干组呈十字排列的车轮401，使测量车400与测斜管300贴壁，减少测量车400的机械振动。车轮401通过预压紧装置402安装在测量车400上。测量车400上设有第一基准源电路1a、第二基准源电路1b、第一倾角传感器2、第二倾角传感器3、差分放大器4、模数转换器5、ZigBee发射装置6、红外发射器7、红外接收器8、施密特整形器9、单片机10、压控振荡器11、步进电机驱动器12和用于驱动车轮401恒速转动的步进电机13。其中，第一基准源电路1a同时连接第一倾角传感器2、第二倾角传感器3的电源端，为第一倾角传感器2、第二倾角传感器3提供稳定的供电电源。第一基准源电路1a还连接模数转换器5以及步进电机驱动器12的参考电源端，为模数转换器5和步进电机驱动器12提供稳定的参考电压。由于第一倾角传感器2和第二倾角传感器3的输出误差响应与供电电源的稳定性具有紧密的关联，因此采用第一基准源电路1a是极为必要的。本实施例中第一基准源电路1a选用REF195基准源芯片，REF195基准源芯片可以提供高达30毫安、并且具有2ppm/℃温度漂移的优良性能。第一倾角传感器2和第二倾角传感器3均采用SCA100T型双高精度倾角传感器，其目的是为了获取差分倾角数据，这将有效地抑制由于测量车400的机械振动引起第一倾角传感器2和第二倾角传感器3产生的共模噪声。其原理是：第一倾角传感器2和第二倾角传感器3对齐后上下层叠安装，使第一倾角传感器2和第二倾角传感器3各自的X轴和Y轴构成的平面向背。第一倾角传感器2和第二倾角传感器3的X轴与测量车400的位移方向平行但方向相反，第一倾角传感器2和第二倾角传感器3的Y轴与测量车400的振动方向平行且方向相同。第一倾角传感器2生成与测量车400在测斜管300内振动对应的第一振动信号，以及与测量车400在测斜管300内位移对应的第一位移信号。第二倾角传感器3生成与测量车400在测斜管300内振动对应的第二振动信号，以及与测量车400在测斜管300内位移对应的第二位移信号。因此，第一振动信号和第二振动信号为一对共模信号，经差分放大器4放大后，该对共模信号被抵消。同样，由于第一位移信号和第二位移信号是一对差模信号，因此经差分放大器4的输出端最终输出的模拟信号为第一位移信号和第二位移信号的叠加。差分放大器4的输出端设有一个接地的10μF的降噪电容CF，以期达到进一步抑制低频噪声的目的，因为测量车400机械振动的主要频谱是集中在低频段上。差分放大器4的输出的模拟信号经降噪电容CF滤波后被馈入模数转换器5的输入端。模数转换器5为16位的模数转换器。差分放大器4的输出的模拟信号经模数转换器5转换为数字信号后被送入ZigBee发射装置6，本实施例中ZigBee发射装置6为CC2530型ZigBee传感器，完成倾角数据的采集。本实施例不采用本实施例中ZigBee发射装置6内置的12位模数转换模块的原因在于其精度不够。其中,第一倾角传感器2与差分放大器4的INA+端之间,第二倾角传感器3与差分放大器4的INA-端之间各设有一个第一运算放大器19,本实施例中的两个第一运算放大器19均为OPA184运算放大器，其具有低噪声、单电源供电、轨到轨输入输出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于隧道沉降监测系统的测量车监测模块，用于监测隧道沉降监测系统中在测斜管内贴壁运行的测量车的运动，所述测量车的车轮通过预压紧装置安装在所述测量车上；其特征在于：包括固定在所述测量车上的单片机、红外发射器，以及红外接收器；所述红外发射器用于发出电脉冲；所述测量车的车轮旋转一周；所述红外接收器接收一次所述红外发射器发出的电脉冲；所述单片机对所述红外接收器接收的电脉冲进行计数，得到所述电脉冲的计数值，并依据所述电脉冲的计数值获取所述测量车在所述测斜管中的位置。

【技术特征摘要】
1.一种用于隧道沉降监测系统的测量车监测模块，用于监测隧道沉降监测系统中在测斜管内贴壁运行的测量车的运动，所述测量车的车轮通过预压紧装置安装在所述测量车上；其特征在于：包括固定在所述测量车上的单片机、红外发射器，以及红外接收器；所述红外发射器用于发出电脉冲；所述测量车的车轮旋转一周；所述红外接收器接收一次所述红外发射器发出的电脉冲；所述单片机对所述红外接收器接收的电脉冲进行计数，得到所述电脉冲的计数值，并依据所述电脉冲的计数值获取所述测量车在所述测斜管中的位置。2.根据权利要求1所述的一种用于隧道沉降监测系统的测量车监测模块，其特征在于：所述测量车上...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈靖栋，陈学军，戴国银，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，
类型：发明
国别省市：上海,31