[发明专利]一种隧道管片错台监测系统及方法

权利要求书

1.一种隧道管片错台监测系统，其特征在于，包括多个依次首尾连接成“一”字形的位移传递板件，相邻两个位移传递板件之间通过传感器旋转连接铰连接形成卯榫组合；各个位移传递板件内留有用于插入Flex弯曲传感器的空槽，将Flex弯曲传感器放入空槽内，位于两个位移传递板件之间，并将Flex弯曲传感器的弯曲点控制在所述传感器旋转连接铰处；各个Flex弯曲传感器均通过传感器信号采集线缆与数据采集传输装置连接，数据采集传输装置与数据采集分析终端通过无线通讯方式连接；

所述位移传递板件的个数为六个，包括第一位移传递板件、第二位移传递板件、第三位移传递板件、第四位移传递板件、第五位移传递板件和第六位移传递板件；其中，第一位移传递板件、第二位移传递板件、第三位移传递板件和第四位移传递板件之间依次通过三个传感器旋转连接铰连接形成卯榫组合；第四移传递板件和第五位移传递板件之间为固定连接；第五位移传递板件和第六位移传递板件之间通过一个传感器旋转连接铰连接形成卯榫组合；

所述Flex弯曲传感器的个数为四个，分别对应安装于四个传感器旋转连接铰的位置；

所述数据采集分析终端通过所述数据采集传输装置采集所述各个Flex弯曲传感器的数据，根据所述各个Flex弯曲传感器数据的变化换算监测得到隧道管片错台的三维变化量；

所述第六位移传递板件的一端固定在隧道管片上；所述第一位移传递板件的一端固定在另一块隧道管片上；

所述第一位移传递板件、所述第二位移传递板件、所述第三位移传递板件和所述第四位移传递板件用于测量隧道管片水平开合和垂直错缝；所述第五位移传递板件和所述第六位移传递板件用于测量隧道管片水平错缝；

各个位移传递板件和传感器旋转连接铰均由增材制造技术制作。

2.根据权利要求1所述的隧道管片错台监测系统，其特征在于，所述Flex弯曲传感器的一端设于所述位移传递板件的空槽内后，所述Flex弯曲传感器的另一端穿过所述传感器旋转连接铰，插入同一方向的相邻位移传递板件的空槽内，所述Flex弯曲传感器的弯曲点控制在所述传感器旋转连接铰处；两个方向的位移传递板件均按照上述方法连接。

3.根据权利要求2所述的隧道管片错台监测系统，其特征在于，所述Flex弯曲传感器为矩形条结构。

4.根据权利要求3所述的隧道管片错台监测系统，其特征在于，所述位移传递板件内的用于容纳Flex弯曲传感器的空槽为矩形槽。

5.根据权利要求1所述的隧道管片错台监测系统，其特征在于，数据采集传输装置与数据采集分析终端通过蓝牙无线通讯方式连接。

6.一种隧道管片错台监测方法，其特征在于，采用基于权利要求1-5任一项所述的隧道管片错台监测系统，其步骤包括：

步骤一：确定首端位移传递板件在隧道管片的固定点的位置，将首端位移传递板件在隧道管片的固定点固定好后，将Flex弯曲传感器放入空槽内，并通过传感器旋转连接铰将两个位移传递板件连接，然后又将Flex弯曲传感器放入另一个位移传递板件的空槽内，并通过传感器旋转连接铰固定连接，依次类推，最后确定末端位移传递板件在隧道管片另一端的固定点的位置，并将末端位移传递板件与隧道管片的固定点固定；

步骤二：各个Flex弯曲传感器均通过传感器信号采集线缆连接至数据采集传输装置，再通过无线通讯方式与数据采集分析终端建立联系，进入正常工作状态；

步骤三：当管片发生水平开合、垂直错缝、水平错缝时，各方向的位移传递板件内部的Flex弯曲传感器也会随之发生弯曲，两个位移传递板件之间将出现角度变化，因此Flex弯曲传感器的电阻发生相应的改变；数据采集分析终端通过数据采集传输装置采集各个Flex弯曲传感器的数据，根据各个Flex弯曲传感器数据的变化换算监测得到隧道管片错台的三维变化量；

在步骤一之前，还包括：采用增材制造技术打印位移传递板件和传感器旋转连接铰。