[發明專利]地鐵隧道整體形變檢測系統

有效

• 申請號: 201010253984.6
• 申請日: 2010-08-16
• 公開（公告）號: CN101936714A
• 公開（公告）日: 2011-01-05
• 發明（設計）人: 張恒;畢湘利;王權;呂強;楊偉清
• 申請（專利權）人: 上海地鐵盾構設備工程有限公司;上海申通軌道交通研究咨詢有限公司
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16
• 代理公司: 上海天協和誠知識產權代理事務所 31216
• 代理人: 張恒康

技術領域

本發明涉及一種隧道工程監測技術領域的系統，具體是一種地鐵隧道整體形變檢測系統。

背景技術

我國隧道管理與養護技術滯后，養護技術規范還需要完善，在長大隧道方面更需要研究。國內雖在多座隧道中引進了成套隧道營運監控系統的技術，但效果不甚理想，主要原因在于控制模式不切合實際，且在長大隧道方面還應用的較少。因此研究地鐵隧道運營、養護技術與智能管理系統顯得極為重要、迫切。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種地鐵隧道整體形變檢測系統，首次利用采用網絡傳感器技術和圖像識別技術對運營地鐵隧道形變進行在線式實時監測，根據隧道變形數據分析隧道變形狀況，及時預報隧道變形狀況不良引起的災害。

本發明是通過以下技術方案實現的，該系統整體包括在隧道內壁上分布的多個測站以及在隧道車站上設有的站級監測系統，各測站內的圖像采集終端通過RS485總線連接成網絡并與站級監測系統中的監控電腦連接，實現將圖像采集終端采集處理獲得的相鄰測站坐標位移信息發至站級監測系統并由監控電腦統一匯總分析兩車站間隧道變形狀況；

所述每個測站包括兩個圓形光源作為標的物、兩個攝像頭、圖像采集終端、穩壓電源，所述攝像頭包括相互連接的可變焦長焦鏡頭和圖像傳感器，所述兩個標的物設于箱體兩邊側面用以給相鄰測站的攝像頭提供圓形光源，所述兩個攝像頭也分別設于箱體兩邊側面用以拍攝相鄰前后測站的標的物，攝像頭的圖像傳感器與所述圖像采集終端連接用于將感光后采集的信號存儲于圖像采集終端上，所述穩壓電源分別與標的物、圖像采集終端連接為其提供電源，所述圖像采集終端將采集的信號處理，通過擬合圓形光源確定圓心作為相鄰測站與攝像頭之間的相對坐標；

所述測站內兩個標的物的水平中心線重合，兩個拍攝鏡頭的水平中心線也重合，測站內各裝置均固定于箱體上；

所述圖像采集終端主要包括處理器、外部硬盤和內存、時鐘/電源模塊、兩路圖像傳感器接口、LCD接口、RS232模塊、RS485模塊，所述處理器上設有存儲控制器、時鐘/電源控制器、攝像頭camera控制器、LCD控制器、通信串口UART，其中：所述camera控制器通過兩路圖像傳感器接口與兩個圖像傳感器連接，用以采集目標物圖像信息；所述通信串口UART通過RS485模塊與S485總線連接，用以將各個測站形成傳感器網絡，并將圖像采集終端處理完成的目標物坐標變動信息傳至站級控制系統；所述處理器作為圖像采集終端的主芯片，完成數據處理以及為系統提供基本的運行環境，實現對采集圓形光源的擬合，確定圓心與攝像頭之間的相對坐標。

同一側站上裝有兩組鏡頭，鏡頭的中心線重合，該兩個鏡頭進行前向和后向的測量，這樣每個測站的位置均由兩個鏡頭給出，由此消除鏡頭空間轉角的影響。采用誤差消減技術手段，可以減少測量誤差，提高隧道軸向整體形變監測系統精度。如果不消除鏡頭的姿態誤差，不僅降低了每個測站的位置精度，而且通過誤差傳播，將大大提高整體的測量誤差。本發明可以有效檢測隧道的整體形變量，據此分析得到隧道的沉降情況，及時提供預警信號，保持隧道營運安全。

附圖說明

圖1為本發明整體架構示意圖

圖2為每個測站內各設備的位置關系示意圖

圖3為每個測站內各模塊功能模塊框圖

圖4為相鄰測站檢測位移變動的原理示意圖

圖5為圓形光源示意圖

圖6為相鄰測站采集目標物示意圖

圖7為圓形光源中心坐標比較示意圖

圖8為建立的模型圖

圖9為YZ平面局部模型放大圖

圖10為XY平面局部模型放大圖

圖11為測站內布置圖

標記說明：1-圖像傳感器????2-可變焦鏡頭????3-圖像采集終端????4-標的物????5-穩壓電源，6-箱體，61-箱體邊側面

具體實施方式

以下結合附圖對本發明作進一步說明。

如圖1所示，本發明整體包括在隧道內壁上分布的多個測站以及在隧道車站上設有的站級監測系統，各測站內的圖像采集終端通過RS485總線連接成網絡并與站級監測系統中的監控電腦連接，實現將圖像采集終端采集處理獲得的相鄰測站坐標位移變化信息發至站級監測系統并由監控電腦統一匯總分析兩車站間隧道變形狀況。