[發(fā)明專利]一種地鐵隧道內(nèi)壁形變檢測系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510274266.X
• 申請(qǐng)日: 2015-05-27
• 公開（公告）號(hào): CN104964653A
• 公開（公告）日: 2015-10-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡國良
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州合欣美電子科技有限公司
• 主分類號(hào): G01B11/16
• 分類號(hào): G01B11/16
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及測控領(lǐng)域，尤其涉及一種地鐵隧道內(nèi)壁形變檢測系統(tǒng)。

背景技術(shù)

激光是20世紀(jì)以來，繼原子能、計(jì)算機(jī)、半導(dǎo)體之后，人類的又一重大發(fā)明，被稱為“最快的刀”、“最準(zhǔn)的尺”、“最亮的光”。

光是從組成物質(zhì)的原子中發(fā)射出來的，原子獲得能量后處于不穩(wěn)定狀態(tài)（也就是激發(fā)狀態(tài)），它會(huì)以光子的形式把能量發(fā)射出去。而激光，就是被引誘（激發(fā)）出來的光子隊(duì)列，這光子隊(duì)列中的光子們，光學(xué)特性一樣，步調(diào)極其一致。打個(gè)比方就是，普通光源，比如電燈泡發(fā)出來的光子各不同，而且會(huì)各個(gè)方向亂跑，很不團(tuán)結(jié)，但是激光中的光子們則是心往一處想，勁往一處使，這導(dǎo)致它們所向披靡，威力很大，以至于，人們過去常把激光稱為“死光”。

激光測距儀是利用激光對(duì)目標(biāo)的距離進(jìn)行準(zhǔn)確測定(又稱激光測距)的儀器。激光測距儀在工作時(shí)向目標(biāo)射出一束很細(xì)的激光，由光電元件接收目標(biāo)反射的激光束，計(jì)時(shí)器測定激光束從發(fā)射到接收的時(shí)間，計(jì)算出從觀測者到目標(biāo)的距離。

若激光是連續(xù)發(fā)射的，測程可達(dá)40公里左右，并可晝夜進(jìn)行作業(yè)。若激光是脈沖發(fā)射的，一般絕對(duì)精度較低，但用于遠(yuǎn)距離測量，可以達(dá)到很好的相對(duì)精度。

世界上第一臺(tái)激光器，是由美國休斯飛機(jī)公司的科學(xué)家梅曼于1960年，首先研制成功的。美國軍方很快就在此基礎(chǔ)上開展了對(duì)軍用激光裝置的研究。1961年，第一臺(tái)軍用激光測距儀通過了美國軍方論證試驗(yàn)，對(duì)此后激光測距儀很快就進(jìn)入了實(shí)用聯(lián)合體。

激光測距儀重量輕、體積小、操作簡單速度快而準(zhǔn)確，其誤差僅為其它光學(xué)測距儀的五分之一到數(shù)百分之一，因而被廣泛用于地形測量，戰(zhàn)場測量，坦克，飛機(jī)，艦艇和火炮對(duì)目標(biāo)的測距，測量云層、飛機(jī)、導(dǎo)彈以及人造衛(wèi)星的高度等。它是提高坦克、飛機(jī)、艦艇和火炮精度的重要技術(shù)裝備。

由于激光測距儀價(jià)格不斷下調(diào)，工業(yè)上也逐漸開始使用激光測距儀。國內(nèi)外出現(xiàn)了一批新型的具有測距快、體積小、性能可靠等優(yōu)點(diǎn)的微型測距儀，可以廣泛應(yīng)用于工業(yè)測控、礦山、港口等領(lǐng)域。

地鐵隧道下臥軟土層在長期振動(dòng)荷載作用下會(huì)不斷地軟化,導(dǎo)致隧道內(nèi)壁沿軸線方向發(fā)生整體沉降以及局部的斷面形變，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)绊懥说罔F隧道的安全運(yùn)營。

現(xiàn)有針對(duì)地鐵隧道形變的檢測裝置一般比較昂貴，需要投入大量的資金，且位置固定，不易維護(hù)和多隧道使用。

專利“地鐵隧道整體形變檢測系統(tǒng)”（申請(qǐng)?zhí)枺?01010253984.6申請(qǐng)日：2010-08-16）公開了一種地鐵隧道整體形變檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)整體包括在隧道內(nèi)壁上分布的多個(gè)測站以及在隧道車站上設(shè)有的站級(jí)監(jiān)測系統(tǒng)，各測站內(nèi)的圖像采集終端通過RS485總線連接成網(wǎng)絡(luò)并與站級(jí)監(jiān)測系統(tǒng)中的監(jiān)控電腦連接，實(shí)現(xiàn)將圖像采集終端采集處理獲得的相鄰測站坐標(biāo)位移信息發(fā)至站級(jí)監(jiān)測系統(tǒng)并由監(jiān)控電腦統(tǒng)一匯總分析兩車站間隧道變形狀況；所述每個(gè)測站包括兩個(gè)圓形光源作為標(biāo)的物、兩個(gè)攝像頭、圖像采集終端、穩(wěn)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(gè)標(biāo)的物設(shè)于箱體兩邊側(cè)面用以給相鄰測站的攝像頭提供圓形光源，所述兩個(gè)攝像頭也分別設(shè)于箱體兩邊側(cè)面用以拍攝相鄰前后測站的標(biāo)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圖像存儲(chǔ)于圖像采集終端上，所述穩(wěn)壓電源分別與標(biāo)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(hào)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(duì)坐標(biāo)；所述測站內(nèi)兩個(gè)標(biāo)的物的水平中心線重合，兩個(gè)拍攝鏡頭的水平中心線也重合，測站內(nèi)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(nèi)存、時(shí)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(shè)有存儲(chǔ)控制器、時(shí)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(gè)圖像傳感器連接，用以采集目標(biāo)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(gè)測站形成傳感器網(wǎng)絡(luò)，并將圖像采集終端處理完成的目標(biāo)物坐標(biāo)變動(dòng)信息傳至站級(jí)控制系統(tǒng)；所述處理器作為圖像采集終端的主芯片，完成數(shù)據(jù)處理以及為系統(tǒng)提供基本的運(yùn)行環(huán)境，實(shí)現(xiàn)對(duì)采集圓形光源的擬合，確定圓心與攝像頭之間的相對(duì)坐標(biāo)。

該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使用不便，維護(hù)困難，且只能檢測固定的隧道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)背景技術(shù)中所涉及的缺陷，提供一種地鐵隧道內(nèi)壁形變檢測系統(tǒng)。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：