[發(fā)明專利]動態(tài)三維隧道斷面形變檢測及分析系統(tǒng)、方法及裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810796813.4
• 申請日: 2018-07-19
• 公開（公告）號: CN109059792A
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發(fā)明（設計）人: 汪俊;魯?shù)聦?/a>;易程
• 申請（專利權）人: 汪俊
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16;G01B11/00;G01C7/06;G01C15/00;G05B19/042
• 代理公司: 上海思微知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 張佩璇

本發(fā)明公開一種動態(tài)三維隧道斷面形變檢測分析系統(tǒng)、方法及裝置。方法包括：控制掃描儀采集隧道斷面信息、軌道斷面信息，獲取點云數(shù)據(jù)集；控制傾角儀獲取檢測裝置的二維姿態(tài)數(shù)據(jù)；控制全站儀獲取檢測裝置的軌跡數(shù)據(jù)；基于同步信號將二維姿態(tài)數(shù)據(jù)、軌跡數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)同步整合，生成定位信息；根據(jù)點云數(shù)據(jù)集以及定位信息生成隧道三維空間信息數(shù)據(jù)集，進而對隧道進行形變分析；根據(jù)點云數(shù)據(jù)集與預設限界輪廓確定是否發(fā)生侵界現(xiàn)象。通過本發(fā)明，可以在較短的維護期間內(nèi)，快速獲取三維空間信息數(shù)據(jù)集，以對隧道進行形變分析、侵界分析，提高了獲取數(shù)據(jù)的效率。可通過掃描儀與車載平臺的共同移動，提高數(shù)據(jù)的采集精度，實現(xiàn)對隧道安全狀態(tài)的準確評估。

技術領域

本發(fā)明涉及隧道檢測技術領域，具體而言，涉及一種動態(tài)三維隧道斷面形變檢測及分析系統(tǒng)、方法及裝置。

背景技術

隨著城市經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，城市規(guī)模不斷擴大。城市空間結構也普遍隨著城市規(guī)模的擴大和城市化進程的加快由單個中心向多中心發(fā)展。中心市區(qū)與外圍城區(qū)間的交通需求也隨之迅速增長。基于此，為人們提供快速、便捷的城市軌道交通就顯得尤為重要。

為解決這一問題，主要的措施之一是發(fā)展高效便捷的地下軌道公共交通，建立地下公共交通網(wǎng)。其作為城市中運送旅客的主要載體，安全問題一直是人們所關注的重點。就地下隧道的軌道交通而言，隧道建筑空間因運營時間增加及地表施工等原因會發(fā)生形變，并有可能引起的一系列嚴重影響地鐵隧道正常運營的病害問題。由于隧道中兩側(cè)墻壁上安裝有通信光纜和動力電纜及其安裝支撐結構，隧道頂端有為地鐵車輛在隧道內(nèi)的靠站與正常行駛提供通信與動力保證的受電弓接觸網(wǎng)及安裝掛件，地鐵列車在運行過程中，應避免與隧道上述裝置及機構發(fā)生碰撞干涉，否則很容易導致行車事故的發(fā)生，因此需要對隧道限界進行實時檢測，隧道限界分析對于軌道交通安全運營環(huán)境具有重大的影響。

目前，對隧道空間結構進行檢測的測量方法主要有接觸式測量和非接觸式測量兩種方法。接觸式測量包括人工量具測量法和傳感器測量法，非接觸式測量包括三維激光掃描、近景攝影測量、全站儀自由設站測量、精密水準檢測、探地雷達檢測、紅外線熱成像測量等。由于上述方式多采用測量少數(shù)坐標點連接成線的方法，會產(chǎn)生比較大的誤差，尤其是對隧道斷面進行點數(shù)加密的時候需要進行多次測量來完成，大大降低了其準確性和工作效率。

而利用三維激光掃描技術進行隧道空間結構檢測是近幾年發(fā)展起來的一種新的測量方法。它利用激光測距原理，通過掃描獲取隧道表面大量的點的三維坐標、反射率等信息，對這些大量的點的數(shù)據(jù)即點云數(shù)據(jù)進行處理后，可以獲得被掃描隧道建筑空間的三維模型，并可對隧道模型表面各個點、線、面的圖形數(shù)據(jù)進行更加具體細致的分析，從而判斷隧道表面是否有滲漏水、形變等病害現(xiàn)象。應用三維激光掃描技術一般是將掃描儀安放在三角支架上進行固定式掃描，由于激光掃描儀所掃描的有效距離是有限制的，因此固定式掃描測量時需要事先選好合適的三角支架安放點，一次測量結束后需要移動道下一個進行下一次測量，在數(shù)據(jù)采集過程需要設置站點(掃描儀固定位置)和標靶(用作后續(xù)的鄰近圖像拼接標志)，此種固定式掃描需要實際掃描經(jīng)驗，如果由于標靶設置或其它實驗布置問題而導致無法正確拼接，則需要考慮重新進行實驗數(shù)據(jù)的采集。對于隧道的長距離性，固定式掃描的隧道內(nèi)點云數(shù)據(jù)采集效率低，且在數(shù)據(jù)采集期間需要進行搬站，無法滿足隧道內(nèi)部空間數(shù)據(jù)的快速采集。

目前，針對現(xiàn)有技術中如何高效準確獲取隧道三維空間信息數(shù)據(jù)的問題，尚未提出有效的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實施例中提供一種動態(tài)三維隧道斷面形變檢測及分析系統(tǒng)、方法及裝置，以解決現(xiàn)有技術中采用全站儀以及其他輔助設備進行三維數(shù)據(jù)的獲取需要設置掃描儀站點以及布置標靶，在數(shù)據(jù)采集期間需要搬站，降低了工作效率且數(shù)據(jù)采集的精度較低的問題。

為解決上述技術問題，第一方面，本發(fā)明提供了一種動態(tài)三維隧道斷面形變檢測及分析系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：檢測裝置、全站儀以及微處理器，

所述檢測裝置，用于在移動過程中進行數(shù)據(jù)采集；