[发明专利]一种全自动激光隧道断面收敛仪及测量方法

权利要求书

1.一种全自动激光隧道断面收敛仪，其特征在于，包括三个子系统：激光测距系统、采集通信系统(2)、安装固定系统(3)；

所述激光测距系统包含若干个激光测距模块(11)；

所述采集通信系统(2)包括中央处理模块、数据采集模块、数据存储模块、数据通信模块、电源管理模块、电源接口(26)、数据接口(27)；

所述安装固定系统(3)包括基座(31)、核心板(32)、边框板(33)、盖板(34)、倾角计(35)；

所述激光测距模块(11)通过螺柱(321)固定在核心板(32)上，每个激光测距模块(11)都通过数据线与数据采集模块相连，所述激光测距模块(11)和固定在核心板(32)设置在边框板(33)内；

所述采集通信系统(2)设置在边框板(33)内，所述电源接口(26)和数据接口(27)安装在边框板(33)的侧面；

所述基座(31)安装在边框板(33)前部，所述盖板(34)通过螺丝与边框板(33)相连接，边框板(33)、盖板(34)形成一封闭外壳。

2.根据权利要求1所述的一种全自动激光隧道断面收敛仪，其特征在于，所述采集通信系统(2)的中央处理模块、数据采集模块、数据存储模块、数据通信模块、电源管理模块集成在一块电路上，并相互连通，所述电源接口(26)通过电缆与电源管理模块相连，数据接口(27)通过数据线缆与数据通信模块相连。

3.根据权利要求1所述的一种全自动激光隧道断面收敛仪，其特征在于，所述基座(31)上还设有螺栓孔(311)。

4.根据权利要求1所述的一种全自动激光隧道断面收敛仪，其特征在于，所述边框板(33)上设有多个孔洞(331)，在孔洞(331)上安装透镜(332)。

5.根据权利要求1所述的一种全自动激光隧道断面收敛仪，其特征在于，所述盖板(34)内侧设有密封垫。

6.根据权利要求1所述的一种全自动激光隧道断面收敛仪，其特征在于，所述激光测距模块(11)采用相位式激光测距传感器、激光雷达式测距传感器、激光三角式测距传感器中的任意一种。

7.根据权利要求1所述的一种全自动激光隧道断面收敛仪，其特征在于，所述数据通信模块通过RS485接口、USB接口、Wi-Fi、Lan、GPRS、ZigBee或蓝牙的通信方式输入/输出数据。

8.根据权利要求1所述的一种全自动激光隧道断面收敛仪，其特征在于，所述电源管理模块内部安装有蓄电池。

9.一种基于权利要求1所述的全自动激光隧道断面收敛仪的数据处理及测点收敛计算方法、预警判别方法，其特征在于，至少包括以下步骤：

(1)剔除无效点：剔除测距数据中的不良点和噪点，计算每个测点在一定时间段内测值的均值，作为测点均值；选定一定范围的测点均值，剔除原始测量数据中在测点均值范围之外的测值；

(2)计算测点坐标：以激光测距模块轴线的交汇点作为坐标系原点O，假定该点为不动点，全自动激光断面收敛仪的水平轴线在测量平面内与x轴的夹角为α_i，装置包含n个激光测距模块，第i个激光测距模块的测量轴线与水平轴线的夹角为β_i，则第i个激光测距模块的测量轴线与x轴的夹角θ_i为：

θ_i＝α_i+β_i，

第i个激光测距模块测量到的距离值为L_i，则该激光测点的坐标值为：

x_i＝cosθ_i·L_i

y_i＝sinθ_i·L_i；

(3)计算测点收敛：取第i个测点的坐标(x_i，y_i)和第j个测点的坐标(x_j，y_j)，则该两个测点之间的收敛ΔD为：

ΔD=(xi-xj)2+(yi-yj)2;]]>

(4)预警判别：在隧道断面发生收敛变形后，测点坐标发生变化，两点之间的距离变为D’，预设一个收敛预警值ΔD，当|D′-D|＞ΔD时，则系统发出警报。