[實(shí)用新型]一種圖像型隧道圍巖變形智能檢測儀

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220354865.4
• 申請日: 2012-07-20
• 公開（公告）號: CN202946195U
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭晅;趙樂;袁文倩;宋夢虎;姜超;趙彬彬;朱曉金;袁志清;劉學(xué);陳千
• 申請（專利權(quán)）人: 長安大學(xué)
• 主分類號: E21F17/18
• 分類號: E21F17/18;G01B11/16
• 代理公司: 西安恒泰知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61216
• 代理人: 李鄭建

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種常規(guī)隧道施工中的圍巖監(jiān)測量測裝置，尤其是通過數(shù)字圖像處理技術(shù)對圍巖監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行拍攝、處理、對比，監(jiān)測隧道圍巖形態(tài)的圖像型隧道圍巖變形智能檢測儀。

背景技術(shù)

近年來隨著中國國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，新建鐵路、公路隧道、地下鐵道及其它地下工程項目與日俱增。伴隨著地下工程的的迅猛發(fā)展，施工期間地下工程結(jié)構(gòu)體系的形變量測越來越受到重視。隧道形變監(jiān)控量測是在隧道施工過程中對圍巖、地表、支護(hù)結(jié)構(gòu)的形變和穩(wěn)定狀態(tài)進(jìn)行經(jīng)常性觀察和量測的工作，是保證工程安全、指導(dǎo)設(shè)計施工和優(yōu)化施工工藝所必需的環(huán)節(jié)。隧道圍巖的形變監(jiān)測有助于修正工程設(shè)計，通過觀測數(shù)據(jù)與理論上的工程特性指標(biāo)進(jìn)行比較，為信息化施工提供重要依據(jù)。目前最常用的形變觀測方法包括收斂儀法、激光經(jīng)緯儀交會法、支距法及求積儀法等。而它們共同的缺點(diǎn)是測量時間長，需要固定時間和人員進(jìn)行測量，不能及時發(fā)現(xiàn)突發(fā)的安全隱患，同時常常與施工作業(yè)相沖突。因此，尋求一個既能保證測量精度同時又能減少測量時間的測量方法，便成為隧洞測量中一個既重要又很實(shí)際的問題。

發(fā)明內(nèi)容

為解決隧道圍巖監(jiān)測耗時長，不能及時發(fā)現(xiàn)隱患的問題，本實(shí)用新型的目的在于，提供一種圖像型隧道圍巖變形智能檢測儀，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)快速實(shí)時可預(yù)警的圍巖量測，而且能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程不接觸的高精度圍巖量測。

為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本實(shí)用新型采取如下的技術(shù)解決方案：

一種圖像型隧道圍巖變形智能檢測儀，其特征在于，包括在隧道圍巖若干個觀測點(diǎn)斷面上方安裝的亮度標(biāo)記，該亮度標(biāo)記連接有整體式圖像測量儀，整體式圖像測量儀通過高速平板式無線網(wǎng)橋連接隧道外部的監(jiān)控計算機(jī)。

本實(shí)用新型的其它特點(diǎn)是：

所述的整體式圖像測量儀包括有高清照相機(jī)、USB網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、高速交換機(jī)和供電電源。

所述的亮度標(biāo)記采用LED發(fā)光標(biāo)記，LED發(fā)光標(biāo)記由電池供電，有效發(fā)光持續(xù)時間大于一個月。

本實(shí)用新型的圖像型隧道圍巖變形智能檢測儀，通過整體式圖像測量儀對隧道圍巖斷面上若干個觀測點(diǎn)進(jìn)行拍攝，利用圖像增強(qiáng)、圖像預(yù)處理、圖像識別等研究方法,經(jīng)多級圖像處理，提高了對比度，銳化了目標(biāo)邊緣，使圍巖觀測點(diǎn)更加清晰，從而把重點(diǎn)識別目標(biāo)從隧道背景中有效分割出來，然后對處理后的圖像進(jìn)行坐標(biāo)定位比對。改變了常規(guī)隧道施工中的圍巖監(jiān)測量測方式，實(shí)現(xiàn)了量測的自動化、實(shí)時化并可起到及時預(yù)警的目的，能夠?qū)鷰r變形進(jìn)行連續(xù)、智能、即時、穩(wěn)定的量測，給非接觸量測方法開辟了一條新的途徑。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意框圖，

圖2是觀測點(diǎn)斷面上方安裝亮度標(biāo)記示意圖。

圖中的標(biāo)記分別表示：1、整體式圖像測量儀，2、高速平板式無線網(wǎng)橋，3監(jiān)控計算機(jī)。

以下結(jié)合附圖和發(fā)明人給出的實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

具體實(shí)施方式

參見圖1，本實(shí)施例給出一種圖像型隧道圍巖變形智能檢測儀的硬件結(jié)構(gòu)，包括在隧道圍巖若干個觀測點(diǎn)斷面上方安裝的亮度標(biāo)記4，該亮度標(biāo)記連接有整體式圖像測量儀1，整體式圖像測量儀1包括有高清照相機(jī)、USB網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、高速交換機(jī)和供電電源。通過高速平板式無線網(wǎng)橋2連接隧道外部的監(jiān)控計算機(jī)3。其中，整體式圖像測量儀1位于隧道內(nèi)，監(jiān)控計算機(jī)位于隧道外，整體式圖像測量儀與監(jiān)控計算機(jī)的連接由高速平板式無線網(wǎng)橋?qū)崿F(xiàn)。

參見圖2，本實(shí)施例中，在觀測斷面上方安裝3件亮度標(biāo)記4，由監(jiān)控計算機(jī)3運(yùn)行圍巖定位程序并配置參數(shù)，整體式圖像測量儀1連接亮度標(biāo)記4并安裝于隧道斷面?zhèn)缺谏希w式圖像測量儀1得到的數(shù)據(jù)通過高速平板式無線網(wǎng)橋2將捕捉數(shù)據(jù)實(shí)時傳至監(jiān)控計算機(jī)3，監(jiān)控計算機(jī)3內(nèi)安裝有圖像處理軟件和智能圍巖量測預(yù)警系統(tǒng)軟件，對監(jiān)測的圖像進(jìn)行增強(qiáng)，對其中的觀測特征，如邊緣、輪廓、對比度等進(jìn)行強(qiáng)調(diào)或銳化，以便顯示觀察和進(jìn)一步分析與處理。再次，由于利用數(shù)碼影像坐標(biāo)定位特征點(diǎn)識別算法是基于二值化后觀測到的圍巖信息圖像，采用最大類間方差法將直方圖在某一閾值處分割成兩組，當(dāng)被分成的兩組的方差為最大時，將該分割值定為分割閾值。最后將過預(yù)處理的圍巖信息圖像，利用形態(tài)學(xué)算法對背景圖片進(jìn)行降噪處理，再通過連通區(qū)域標(biāo)記法得到圍巖目標(biāo)標(biāo)記點(diǎn)的最終精細(xì)輪廓，并在像平面坐標(biāo)系中定位，將坐標(biāo)數(shù)據(jù)返回，得到圍巖形變量測數(shù)據(jù)。通過監(jiān)控計算機(jī)內(nèi)設(shè)置的智能圍巖量測預(yù)警系統(tǒng)軟件以及自動預(yù)警裝置軟件，可以實(shí)時觀測并預(yù)警。

本實(shí)用新型的圖像型隧道圍巖變形智能檢測儀，于2010年6月經(jīng)現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)依托工程為蘭新鐵路甘青段的祁連山隧道，位于青海省門源回族自治縣及甘肅省山丹縣，工點(diǎn)區(qū)域?yàn)槠钸B山中高山區(qū)，最高海拔4345m。實(shí)驗(yàn)從前期實(shí)驗(yàn)室模擬試驗(yàn)到圖像型隧道圍巖變形智能檢測儀的完成，均在祁連山隧道進(jìn)口施工處進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)。