一种基于激光测距的采动裂缝监测装置及方法与流程

技术特征：
1.一种基于激光测距的采动裂缝监测装置，其特征在于，包括至少一个监测单元和外部计算单元，所述监测单元包括：激光发射单元，其包括多个激光发射器以用于发射激光以及接收反射激光；以及激光反射单元，其包括反射板，所述反射板由至少一个八连通模板组成，在使用状态下，所述激光反射单元与所述激光发射单元平行相对地设置于所述采动裂缝的两侧；其中，所述外部计算单元与所述激光反射单元通信连接以接收来自激光发射单元的数据并进行计算。2.根据权利要求1所述的采动裂缝监测装置，其特征在于，所述激光发射单元还包括发射单元主体、控制主板、数据传输天线和电源模块，多个所述激光发射器、所述控制主板、所述数据传输天线和所述电源模块均设置在所述发射单元主体上。3.根据权利要求2所述的采动裂缝监测装置，其特征在于，所述激光反射单元包括反射单元主体，所述反射板固定设置在所述反射单元主体上且其由至少一个所述八连通模板按照矩阵形式邻接组成，所述八连通模板包括9个具有不同反射率的反射块，所述反射单元能够反射来自所述激光反射单元的激光。4.根据权利要求3所述的采动裂缝监测装置，其特征在于，所述反射块为正方形，其边长构造为大于或等于所述激光发射单元和所述激光反射单元在相邻两次测量时刻之间错动距离的一半。5.根据权利要求2至4中任一项所述的采动裂缝监测装置，其特征在于，所述激光发射单元包括5个激光发射器，其在所述发射单元主体上呈“x”形分布。6.根据权利要求1至4中任一项所述的采动裂缝监测装置，其特征在于，所述采动裂缝监测装置还包括无线数据传输中继站，其用于将所述至少一个监测单元和所述外部计算单元通信连接。7.根据权利要求3或4所述的采动裂缝监测装置，其特征在于，所述激光发射单元还包括用于支撑所述发射单元主体的发射单元支架，所述激光反射单元还包括用于支撑所述反射单元主体的反射单元支架。8.根据权利要求2至4中任一项所述的采动裂缝监测装置，其特征在于，所述电源模块为蓄电池和/或太阳能光伏板。9.一种利用权利要求1至8中任一项所述的采动裂缝监测装置监测采动裂缝的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、在采动裂缝两侧布置所述至少一个监测单元，每个所述激光发射单元和所述激光反射单元平行相对地位于所述采动裂缝的两侧；步骤2、在第一时刻，所述至少一个激光发射器向所述反射板发射激光，并接收由所述反射板反射回来的反射激光；步骤3、根据所述反射激光确定在所述第一时刻的反射点坐标，然后向所述外部计算单元发送第一反射信息；步骤4、在第二时刻，重复步骤2和3，向所述外部计算单元发送第二反射信息；以及步骤5、根据所述第一反射信息和所述第二反射信息确定所述采动裂缝的三维尺度变化。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第一反射信息或者所述第二反射信
息包括回波时间以及所述反射板中的反射点坐标。11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述三维尺度变化包括宽度差、高度差以及垂直于宽度方向的水平错动距离。12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述宽度差由以下公式计算：其中，d
i
为第i时刻所述激光发射单元和所述激光反射单元之间的距离，i为自然数，δd为第i时刻和第i-1时刻之间的宽度差，t
i
为第i时刻的回波时间，c为光速。13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述高度差为第二时刻和第一时刻的反射点坐标的纵坐标值之差与反射单元边长之积；所述水平错动距离为第二时刻和第一时刻的反射点坐标的横坐标值之差与反射单元边长之积。

技术总结
本申请提供了一种基于激光测距的采动裂缝监测装置及方法，该监测装置包括至少一个监测单元和外部计算单元，该监测单元包括：激光发射单元，其包括多个激光发射器以用于发射激光以及接收反射激光；以及激光反射单元，其包括反射板，该反射板由至少一个八连通模板组成，在使用状态下，该激光反射单元与该激光发射单元平行相对地设置于该采动裂缝的两侧；其中，该外部计算单元与该激光反射单元通信连接以接收来自激光发射单元的数据并进行计算。该监测装置通过利用激光测距和无线传输技术，结合通过八连通模板的反射单元确定反射点位置，从而确定采动裂缝的三维尺寸变化。从而确定采动裂缝的三维尺寸变化。从而确定采动裂缝的三维尺寸变化。


技术研发人员：郭俊廷 李全生 张凯 宋立兵 师晓波
受保护的技术使用者：北京低碳清洁能源研究院 国家能源投资集团有限责任公司
技术研发日：2020.08.27
技术公布日：2022/2/28