[發明專利]一種基于3D技術的隧道限界檢測系統及隧道限界識別方法

有效

• 申請號: 201811468401.4
• 申請日: 2018-12-03
• 公開（公告）號: CN109489584B
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 孫洪茂;孫守福;王麟;劉巖;郭雪萍;馮健
• 申請（專利權）人: 大連維德集成電路有限公司
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 李洪福

本發明公開了一種基于3D技術的隧道限界檢測系統，所述系統至少包括系統控制單元、圖像采集單元和數據分析單元；所述系統控制單元主要包括系統控制板、系統存儲服務器和通信單元；所述圖像采集單元由4臺3D相機組成，用于采集隧道內壁環境3D圖像；所述數據分析單元由數據分析服務器組成，用于對圖像采集單元采集到的隧道內壁環境3D圖像進行分析。本發明進一步公開了一種基于上述檢測系統的檢測方法，通過3D成像技術實時生成3D空間圖像，并通過3D空間幾何運算，快速識別出是否有侵限目標進入侵限范圍內。為日常隧道維護和排除隧道內的侵限故障提供真實準確的數據參考，有效保證了地鐵車輛在隧道內的安全運行。

技術領域

本發明涉及一種隧道檢測系統，尤其涉及一種基于3D技術的隧道檢測系統。

背景技術

隨著社會進步、城市規模不斷擴大、人口密度迅速增加，城市交通擁堵的情況日益嚴重。地鐵因其具有運量大、能耗低、準時性好、快速安全、交通效率高等優點，成為城市軌道交通發展的重要方向之一，是解決大城市交通擁擠的有效和長遠的途徑。近年來，我國城市地鐵和輕軌交通有了蓬勃的發展。全國超過100萬人口的48個城市中，目前已有超過30個城市正在開展軌道交通前期工作或建設工作，規劃建設線路55條，總長1700km。截止2011年底，地鐵運營里程累積達到3570公里。隨著城市的快速發展，其對地鐵的依賴程度大大提高，因此，保障地鐵高效、安全運行，被提到更加突出的位置。地鐵列車沿著固定軌道高速運行，需要在特定的空間中運行，這個特定空間的尺寸就是地鐵的限界。大量的工程實踐指出，地鐵工程建設、竣工驗收以及日常運行維護等環節都需要地鐵限界這個重要指標。

現有技術通常采用斷面檢測法手工測量隧道限界：

通過“吊繩”、“觸桿”、“皮尺”等工具，根據設備限界的尺寸和不同的端面半徑，制作一個可伸縮式的和標準限界大小相同的觸點式框架，固定在平板車上，當觸點碰到障礙物時既能發出信號又能自由避讓，以此作為檢測車，用內燃機車牽引，對全線路逐段進行檢測。該方法的缺點在于在檢測過程中要求檢測車的運行速度很低，無法檢測出在高速運行狀態下的列車振動偏移量的影響，而且當列車運行在曲線地段時，由于其內外側的幾何偏移是自動連續增大的，而觸點式框架卻無法自動連續的增大，這大大降低了檢測時的準確度和精度。當發生超限情況時，需要立即停車倒車并反復多次，人工標記超限量，這種檢測顯然耗費了過多的人力資源和物質資源，并且效率低下，對誤差的控制能力也不好。

發明內容

針對現有技術存在的缺陷，本發明提出了本專利是一種基于3D技術的隧道限界檢測系統，通過3D成像技術實時生成3D空間圖像，并通過3D空間幾何運算，識別出是否有侵限目標進入侵限范圍內。本發明進一步的提出了一種采用所述隧道限界識別方法，為排除隧道內的侵限故障提供真實準確的數據參考，對保證地鐵車輛在隧道內安全運行具有重要的現實意義。

本發明的技術方案是這樣實現的：

一種基于3D技術的隧道限界檢測系統，其特征在于：至少包括系統控制單元、圖像采集單元和數據分析單元；所述系統控制單元主要包括系統控制板、系統存儲服務器和通信單元；所述圖像采集單元由4臺3D相機組成，用于采集隧道內壁環境3D圖像；所述數據分析單元由數據分析服務器組成，用于對圖像采集單元采集到的隧道內壁環境3D圖像進行分析，判斷隧道限界所在位置；數據分析單元分析出存在異物侵限現象后，系統控制單元通過通信單元將異常圖像及分析數據上報給指揮中心以確定列車運行風險。

進一步的，所述圖像采集單元的4臺3D相機分別安裝于列車車頂、車底和車身兩側，當列車運行時各3D相機分別對隧道內環境進行圖像采集。

進一步的，所述系統控制單元和數據分析單元均安裝在列車車廂內，通過車內穿線管進行布線完成信息通信。

一種采用上述檢測系統，基于圖像識別算法的隧道限界識別方法，包括：