[發明專利]對隧道內管片進行定位和自動檢測的系統

有效

• 申請號: 201310290813.4
• 申請日: 2013-07-11
• 公開（公告）號: CN103344181A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發明（設計）人: 高新聞;管奔博;胡珉;管興堅
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G08C17/02;G06K17/00;H04N5/232
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

技術領域

本發明涉及一種隧道檢測系統，特別是涉及一種隧道內管片的檢測系統，應用于隧道故障檢測領域。

背景技術

盾構管片是盾構施工的主要裝配構件，是隧道的最外層屏障，承擔著抵抗土層壓力、地下水壓力以及一些特殊荷載的作用。因此，及時檢測出管片的狀態對于隧道安全十分重要，而目前的檢測手段主要有以下兩大難題：

一方面，一般隧道的高度為6~7米，這樣管片上檢測芯片的安裝位置也就比較高，傳統的手持設備很難達到這種高度的檢測。并且人工檢測勞動強度大，效率低。

另一方面，隧道檢測中定位問題也是一個難點。對于十幾千米甚至幾十千米的隧道，由人工標記來定位顯然是不太可取的。由于隧道環境單一，管片的特點也幾乎一樣，在一個長隧道中幾米的定位誤差也將會導致故障不能被及時排除，帶來安全隱患。

Building?Information?Modeling，簡稱BIM，即建筑信息模型。BIM可以通過數字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息，不僅包括三維幾何形狀信息，還包含大量的其他信息，如建筑構件的材料、重量、價格和進度等。BIM集成了建筑工程項目各種相關信息的工程數據模型，是對該工程項目相關信息的詳盡表達，但如何使隧道的大量的管片現場檢測信息與BIM數據庫建立一一對應的關系，成為BIM在實際應用過程中的難題。這在很大程度上限制了BIM強大的軟件數據分析和管理功能，影響及時發現隧道存在的安全隱患，不能適應現實工程中檢測的需要。

發明內容

為了解決現有技術問題，本發明的目的在于克服已有技術存在的不足，提供一種對隧道內管片進行定位和自動檢測的系統，實現對隧道內高位置的管片信息自動化采集，同時記錄每一個管片的位置以及狀態，出現故障時能及時準確的對故障位置定位，提高隧道設施的管理和維護能力。

為達到上述目的，本發明采用下述技術方案：

一種對隧道內管片進行定位和自動檢測的系統，包括定位機構和自動檢測系統，自動檢測系統包括RFID超高頻讀寫器、照相機、控制器和管片信息檢測軟件系統，預先對隧道內每一片管片上設置位置唯一對應的RFID標簽，通過定位機構，同時將RFID超高頻讀寫器和照相機送達待采集信息所對應的目標隧道管片的位置，RFID超高頻讀寫器從目標隧道管片上的RFID標簽上讀取RFID檢測信息，照相機從目標隧道管片獲取的圖像信息，然后將采集到的目標隧道管片的RFID檢測信息和圖像信息分別通過無線數據傳輸方式，向控制器發送，控制器通過調用信息檢測軟件系統對自動檢測系統采集的信息數據進行分析處理，最終得到隧道管片的定位和自動檢測的處理結果，定位機構由俯仰擺桿、連桿、水平滑塊和機架構成曲柄滑塊機構，俯仰擺桿的底端通過鉸鏈支撐轉動并連接在機架上，俯仰擺桿中部與連桿的一端轉動連接形成曲柄滑塊機構的一個轉動連接副，在俯仰擺桿的自由端固定安裝RFID超高頻讀寫器和照相機，俯仰擺桿為伸縮桿，當進行作業時，水平滑塊在水平方向移動牽引連桿，控制俯仰擺桿的俯仰角變化，結合俯仰擺桿通過伸縮調節長度變化，使俯仰擺桿的自由端到達待檢測的目標隧道管片的檢測高度，使RFID超高頻讀寫器和照相機到達對待測目標隧道管片進行檢測的要求位置，使俯仰擺桿的自由端到達對待測目標隧道管片進行檢測的要求位置，進行檢測作業，當作業結束后，俯仰擺桿的俯仰角和長度回復初始狀態。

作為本發明技術方案的改進，通過螺旋傳動機構調節俯仰擺桿的伸縮長度。螺旋傳動機構優選螺桿和螺母嚙合傳動，采用梯形螺紋，并使螺紋升角小于摩擦角，使定位機構在間歇式工作過程中，通過螺旋傳動機構的自鎖實現對俯仰擺桿長度調節。

上述RFID超高頻讀寫器與控制器之間優選使用藍牙方式進行通信，照相機與控制器之間優選使用Wi-Fi進行通信。

作為上述本發明技術方案的改進，RFID超高頻讀寫器不同方位的采集功能優選通過單獨的電機驅動控制，實現360°的旋轉的全方位采集。

作為上述本發明技術方案的改進，采用無線信號控制方式操作照相機進行拍攝，照相機能自動調焦并帶有能自適應環境亮度的閃光燈。

上述控制器優選采用計算機，信息檢測軟件系統優選主要包括BIM軟件系統。

本發明與現有技術相比較，具有如下顯而易見的突出實質性特點和顯著優點：

1．本發明實現對隧道內高位置的管片信息自動化采集，出現故障時能及時準確的對故障位置定位，提高隧道設施的管理和維護能力；

2.?本發明采用伸縮機構可實現一般隧道任何高度的管片檢測，并應用BIM技術可實現任何一個管片的精確定位；