本發(fā)明屬于地平面激光測(cè)量，具體涉及一種上跨既有管道的平行疊落施工過程中地層變形預(yù)警系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在地鐵軌道交通施工過程中，尤其是在跨既有管道的平行疊落施工過程中，需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)地層是否變形，當(dāng)發(fā)生地層變形時(shí)能夠及時(shí)作出預(yù)警，保障施工安全，就要用到地層變形預(yù)警系統(tǒng)，例如專利號(hào)為cn108151699a的中國專利公開的一種雙孔隧道地層變形預(yù)測(cè)方法，該方法包括下述步驟：對(duì)開挖隧道進(jìn)行微分處理，得到多個(gè)微開挖單元，并基于隨機(jī)介質(zhì)理論，根據(jù)微開挖單元的埋深計(jì)算微開挖單元引起的地表沉降值；基于有限元方法確定開挖隧道的間隙參數(shù)，并結(jié)合間隙參數(shù)，對(duì)開挖隧道包含的所有微開挖單元進(jìn)行積分處理，得到開挖隧道引起的地表沉降值；將所有開挖隧道引起的地表沉降值進(jìn)行求和，得到開挖雙孔隧道引起的地表沉降值，現(xiàn)有技術(shù)在實(shí)際運(yùn)行中，無法精確采集每個(gè)微開挖單元的具體數(shù)據(jù)，最終得到的地表沉降值數(shù)據(jù)精度差，為此我們提出一種上跨既有管道的平行疊落施工過程中地層變形預(yù)警系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種上跨既有管道的平行疊落施工過程中地層變形預(yù)警系統(tǒng)，通過設(shè)置地層變形預(yù)警系統(tǒng)，能夠在跨既有管道的平行疊落施工過程中，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)是否出現(xiàn)地層變形，通過使用激光監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行監(jiān)測(cè)，使得監(jiān)測(cè)結(jié)果更加精確，保證施工的安全性，而且通過使用云處理中心進(jìn)行云計(jì)算，完成數(shù)據(jù)處理，使得數(shù)據(jù)計(jì)算速率大大提高，數(shù)據(jù)處理精度進(jìn)一步加強(qiáng)，同時(shí)在出現(xiàn)地層變形時(shí)，能夠快速做出預(yù)警響應(yīng)，進(jìn)一步保證施工安全性。

2、本發(fā)明采取的技術(shù)方案具體如下：

3、一種上跨既有管道的平行疊落施工過程中地層變形預(yù)警系統(tǒng)，包括采集模塊、云處理中心以及預(yù)警響應(yīng)模塊，

4、所述采集模塊通過在既有管道平行疊落施工隧道施工處設(shè)置的激光監(jiān)測(cè)裝置完成數(shù)據(jù)采集，所述采集模塊將采集到的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送至所述云處理中心；

5、所述云處理中心通過對(duì)反饋的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，判斷是否出現(xiàn)地層變形，若出現(xiàn)地層變形，則判斷是否達(dá)到預(yù)警閾值，若達(dá)到預(yù)警閾值，則向所述預(yù)警響應(yīng)模塊發(fā)送預(yù)警通知；

6、所述預(yù)警提示模塊獲取預(yù)警通知后，同時(shí)通過所述云處理中心以及激光監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行緊急預(yù)警。

7、優(yōu)選地，所述激光監(jiān)測(cè)裝置包括若干組地表監(jiān)測(cè)組件以及若干組隧道內(nèi)部監(jiān)測(cè)組件，所述地表監(jiān)測(cè)組件設(shè)置在既有管道平行疊落施工隧道的地表面，所述隧道內(nèi)部監(jiān)測(cè)組件設(shè)置在既有管道平行疊落施工隧道的內(nèi)部。

8、優(yōu)選地，所述地表監(jiān)測(cè)組件包括設(shè)置在既有管道平行疊落施工隧道的地表面的第一桿以及第二桿，所述第一桿上傾斜設(shè)有第一激光測(cè)距儀，所述第一激光測(cè)距儀與豎直垂線的銳角夾角為α1，所述第二桿高度大于所述第一桿的高度，所述第二桿上傾斜設(shè)有第一采樣板，所述第一采樣板與豎直垂線的銳角夾角為β1，所述第一激光測(cè)距儀實(shí)時(shí)測(cè)量距離第一采樣板之間的間距。

9、優(yōu)選地，所述隧道內(nèi)部監(jiān)測(cè)組件包括第三桿以及第四桿，所述第三桿上端設(shè)有傾斜的第二激光測(cè)距儀以及豎直向上的第三激光測(cè)距儀，所述第四桿上設(shè)有傾斜的第二采樣板，隧道頂部安裝有水平放置的第三采樣板，所述第二激光測(cè)距儀與豎直垂線的夾角為α2，所述第二采樣板與豎直垂線的銳角夾角為β2，所述第二激光測(cè)距儀用于測(cè)量距離第二采樣板之間的間距，所述第三激光測(cè)距儀8用于測(cè)量距離第三采樣板之間的間距。

10、優(yōu)選地，所述激光監(jiān)測(cè)裝置還包括第一桿上部以及所述第三桿上部安裝的預(yù)警喇叭。

11、優(yōu)選地，所述監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)包括所述第一激光測(cè)距儀實(shí)時(shí)示數(shù)、所述第二激光測(cè)距儀實(shí)時(shí)示數(shù)以及所述第三激光測(cè)距儀實(shí)時(shí)示數(shù)。

12、優(yōu)選地，所述第一桿上部以及所述第三桿上部安裝有無線通信模塊。

13、優(yōu)選地，所述云處理中心通過對(duì)第一激光測(cè)距儀實(shí)時(shí)示數(shù)、所述第二激光測(cè)距儀實(shí)時(shí)示數(shù)以及所述第三激光測(cè)距儀實(shí)時(shí)示數(shù)進(jìn)行云計(jì)算，并通過拉格朗日插值構(gòu)建土層沉降數(shù)學(xué)模型，并輸出土層最大變形點(diǎn)的變形程度，根據(jù)最大變形點(diǎn)的變形程度再判斷是否達(dá)到預(yù)警閾值。

14、優(yōu)選地，所述預(yù)警提示模塊獲取預(yù)警通知后，同時(shí)通過云處理中心向施工監(jiān)管平臺(tái)發(fā)出緊急預(yù)警，同時(shí)通過預(yù)警喇叭進(jìn)行緊急預(yù)警。

15、優(yōu)選地，所述云處理中心基于網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算模式，通過虛擬化技術(shù)將完成數(shù)據(jù)計(jì)算和存儲(chǔ)，并將數(shù)據(jù)資源提供給用戶。

16、本發(fā)明取得的技術(shù)效果為：

17、本發(fā)明中，通過設(shè)置地層變形預(yù)警系統(tǒng)，能夠在跨既有管道的平行疊落施工過程中，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)是否出現(xiàn)地層變形，通過使用激光監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行監(jiān)測(cè)，使得監(jiān)測(cè)結(jié)果更加精確，保證施工的安全性，而且通過使用云處理中心進(jìn)行云計(jì)算，完成數(shù)據(jù)處理，使得數(shù)據(jù)計(jì)算速率大大提高，數(shù)據(jù)處理精度進(jìn)一步加強(qiáng)，同時(shí)在出現(xiàn)地層變形時(shí)，能夠快速做出預(yù)警響應(yīng)，進(jìn)一步保證施工安全性。

18、本發(fā)明中，第一激光測(cè)距儀3的初始采集點(diǎn)為o點(diǎn)，線段op為第一激光測(cè)距儀3的初始測(cè)量長度l1＝op，在發(fā)生地層變形時(shí)，由于第一桿1安裝在隧道正上方中部，此時(shí)第一桿1隨著地層下沉，第一桿1攜帶第一激光測(cè)距儀3下沉高度設(shè)為h1＝oo1，此時(shí)第一激光測(cè)距儀3從初始采集點(diǎn)為o點(diǎn)下沉到o1點(diǎn)，此時(shí)第一激光測(cè)距儀3再次測(cè)量距離第一采樣板4的間距l(xiāng)2，如圖所示，l2＝o1p1；直線mo1為過點(diǎn)o的垂線，直線pn，為過點(diǎn)p的垂線，直線pn與線段o1p1的交點(diǎn)為點(diǎn)t，由于第一激光測(cè)距儀3與豎直垂線的銳角夾角為α1，因此∠p1tp＝∠oo1t＝α1，而且由于第一采樣板4與豎直垂線的銳角夾角為β1，因此∠p1pt＝β1，線段to1＝l1＝op，h1＝oo1＝pt，因此在三角形pp1t中，pt/sin∠pp1t＝p1t/sin∠p1pt；推導(dǎo)可得h1/sin(π-α1-β1)＝(l2-l1)/sinβ1；h1＝{sin(π-α1-β1)(l2-l1)}/sinβ1；綜上，通過設(shè)置簡(jiǎn)單的激光測(cè)距裝置，完成實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)地層是否出現(xiàn)變形，由于激光測(cè)距儀精度高，因此，本裝置在測(cè)量地層是否變形時(shí)精度進(jìn)一步提升，且本裝置成本更低。

技術(shù)特征：

1.一種上跨既有管道的平行疊落施工過程中地層變形預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于：包括采集模塊、云處理中心以及預(yù)警響應(yīng)模塊，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種上跨既有管道的平行疊落施工過程中地層變形預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于：所述激光監(jiān)測(cè)裝置包括若干組地表監(jiān)測(cè)組件以及若干組隧道內(nèi)部監(jiān)測(cè)組件，所述地表監(jiān)測(cè)組件設(shè)置在既有管道平行疊落施工隧道的地表面，所述隧道內(nèi)部監(jiān)測(cè)組件設(shè)置在既有管道平行疊落施工隧道的內(nèi)部。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種上跨既有管道的平行疊落施工過程中地層變形預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于：所述地表監(jiān)測(cè)組件包括設(shè)置在既有管道平行疊落施工隧道的地表面的第一桿(1)以及第二桿(2)，所述第一桿(1)上傾斜設(shè)有第一激光測(cè)距儀(3)，所述第一激光測(cè)距儀(3)與豎直垂線的銳角夾角為α1，所述第二桿(2)高度大于所述第一桿(1)的高度，所述第二桿(2)上傾斜設(shè)有第一采樣板(4)，所述第一采樣板(4)與豎直垂線的銳角夾角為β1，所述第一激光測(cè)距儀(3)實(shí)時(shí)測(cè)量距離第一采樣板(4)之間的間距。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種上跨既有管道的平行疊落施工過程中地層變形預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于：所述隧道內(nèi)部監(jiān)測(cè)組件包括第三桿(5)以及第四桿(6)，所述第三桿(5)上端設(shè)有傾斜的第二激光測(cè)距儀(7)以及豎直向上的第三激光測(cè)距儀(8)，所述第四桿(6)上設(shè)有傾斜的第二采樣板(9)，隧道頂部安裝有水平放置的第三采樣板(10)，所述第二激光測(cè)距儀(7)與豎直垂線的夾角為α2，所述第二采樣板(9)與豎直垂線的銳角夾角為β2，所述第二激光測(cè)距儀(7)用于測(cè)量距離第二采樣板(9)之間的間距，所述第三激光測(cè)距儀(8)用于測(cè)量距離第三采樣板(10)之間的間距。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種上跨既有管道的平行疊落施工過程中地層變形預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于：所述激光監(jiān)測(cè)裝置還包括第一桿(1)上部以及所述第三桿(5)上部安裝的預(yù)警喇叭(11)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種上跨既有管道的平行疊落施工過程中地層變形預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于：所述監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)包括所述第一激光測(cè)距儀(3)實(shí)時(shí)示數(shù)、所述第二激光測(cè)距儀(7)實(shí)時(shí)示數(shù)以及所述第三激光測(cè)距儀(8)實(shí)時(shí)示數(shù)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種上跨既有管道的平行疊落施工過程中地層變形預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于：所述第一桿(1)上部以及所述第三桿(5)上部安裝有無線通信模塊。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種上跨既有管道的平行疊落施工過程中地層變形預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于：所述云處理中心通過對(duì)第一激光測(cè)距儀(3)實(shí)時(shí)示數(shù)、所述第二激光測(cè)距儀(7)實(shí)時(shí)示數(shù)以及所述第三激光測(cè)距儀(8)實(shí)時(shí)示數(shù)進(jìn)行云計(jì)算，并通過拉格朗日插值構(gòu)建土層沉降數(shù)學(xué)模型，并輸出土層最大變形點(diǎn)的變形程度，根據(jù)最大變形點(diǎn)的變形程度再判斷是否達(dá)到預(yù)警閾值。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種上跨既有管道的平行疊落施工過程中地層變形預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于：所述預(yù)警提示模塊獲取預(yù)警通知后，同時(shí)通過云處理中心向施工監(jiān)管平臺(tái)發(fā)出緊急預(yù)警，同時(shí)通過預(yù)警喇叭(11)進(jìn)行緊急預(yù)警。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種上跨既有管道的平行疊落施工過程中地層變形預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于：所述云處理中心基于網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算模式，通過虛擬化技術(shù)將完成數(shù)據(jù)計(jì)算和存儲(chǔ)，并將數(shù)據(jù)資源提供給用戶。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于地平面激光測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種上跨既有管道的平行疊落施工過程中地層變形預(yù)警系統(tǒng)，包括采集模塊、云處理中心以及預(yù)警響應(yīng)模塊，采集模塊通過在既有管道平行疊落施工隧道施工處設(shè)置的激光監(jiān)測(cè)裝置完成數(shù)據(jù)采集，采集模塊將采集到的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送至云處理中心；云處理中心通過對(duì)反饋的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，判斷是否出現(xiàn)地層變形，若出現(xiàn)地層變形，則判斷是否達(dá)到預(yù)警閾值，若達(dá)到預(yù)警閾值，則向預(yù)警響應(yīng)模塊發(fā)送預(yù)警通知；預(yù)警提示模塊獲取預(yù)警通知后，同時(shí)通過云處理中心以及激光監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行緊急預(yù)警。本發(fā)明通過激光測(cè)量地層是否變形，測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確，預(yù)警提示更加安全。

技術(shù)研發(fā)人員：劉飛
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京建筑大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6