[發明專利]跨斷層隧道病害的診斷分析方法

在審

• 申請號: 202010042341.0
• 申請日: 2020-01-15
• 公開（公告）號: CN111239138A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 王崢崢;張玉堂;賈佳欣;趙敏;覃暉;唐佳
• 申請（專利權）人: 中國水利水電第十一工程局有限公司
• 主分類號: G01N21/88
• 分類號: G01N21/88
• 代理公司: 成都正華專利代理事務所(普通合伙) 51229
• 代理人: 李蕊

1.跨斷層隧道病害的診斷分析方法，其特征在于，包括實施診斷分析方法的診斷分析系統，所述診斷分析系統包括單片機、隧道正對斷層面處的兩側分別安裝的第一攝像機和第二攝像機及隧道正對斷層面處的兩側安裝的若干濕度傳感器；

第一攝像機、第二攝像機和濕度傳感器均與單片機連接，第一攝像機、第二攝像機、濕度傳感器和單片機均與同市電連接的電源模塊連接；

第一攝像機通過支架安裝在隧道寬度方向的一側，采集斷層面處隧道的圖像信息；第二攝像機通過支架安裝在第一攝像機的對側，且第一攝像機未啟動時位于第二攝像機的視場中；

所述診斷分析系統進行跨斷層隧道病害的診斷分析方法包括：

S1、獲取當前時間；

S2、判斷當前時間與上一次第二攝像機采集圖像的時間是否大于等于預設時間，若是，進入步驟S3，否則返回步驟S1；

S3、啟動第二攝像頭采集第一攝像機的圖像信息，并接收第一圖像；

S4、判斷存儲的參考圖像中第一攝像機位置與第一圖像中第一攝像機位置是否處于同一位置，若是，返回步驟S1，否則進入步驟S5；

S5、啟動第一攝像機采集隧道在斷層處的第二圖像，并接收第二圖像，之后將第二圖像輸入第一卷積神經網絡模型進行錯臺檢測，并輸出錯臺檢測結果；

S6、判斷錯臺檢測結果是否表示第二圖像信息中存在錯臺，若是進入步驟S7，否則采用第一圖像更新參考圖像，并返回步驟S1；

S7、分別計算參考圖像和第一圖像中第一攝像機的攝像頭到圖像上邊緣的距離；

S8、判斷兩個距離之間的差異是否小于預設間距，若小于，則進入步驟S9，否則進入步驟S12；

S9、判斷第二攝像機兩次采集第一圖像之間是否存在設定比例的濕度傳感器持續上傳濕度信息，若是，進入步驟S10，否則采用第一圖像更新參考圖像，并返回步驟S1；

S10、將第二圖像信息輸入第二卷積神經網絡模型進行裂紋檢測，并輸出裂紋檢測結果；

S11、將采集的第一圖像、第二圖像和裂紋檢測結果及隧道在斷層處出現錯臺和滲水的危害信息壓縮后發送給道路養護部，并返回步驟S1；

S12、將采集的第一圖像、第二圖像和隧道在斷層處出現嚴重錯臺的信息壓縮后發送給道路養護部，并返回步驟S1。

2.根據權利要求1所述的跨斷層隧道病害的診斷分析方法，其特征在于，安裝第一攝像機的支架包括豎直桿和安裝第一攝像機的支撐板，所述支撐板鉸接在豎直桿上，在支撐板鉸接位置上方的豎直桿上安裝有向下傾斜且與單片機連接的電動推桿，所述電動推桿的推桿末端與支撐板固定連接，且電動推桿運動至最小行程時，第一攝像機位于第二攝像機的視場中；

電動推桿處于最小行程階段時，第一攝像機的攝像頭傾斜向上，電動推桿處于最大行程階段時，第一攝像機的攝像頭傾斜向下；安裝第一攝像機的支架包括電動推桿后，步驟S5還包括啟動第一攝像機的同時啟動電動推桿，電動推桿運動至最大行程之后，關閉第一攝像機并控制電動推桿的行程恢復至初始位置；第一圖像包括第一攝像機采集的隧道頂壁、側壁及隧道路面的圖形信息。

3.根據權利要求1所述的跨斷層隧道病害的診斷分析方法，其特征在于，所述第一卷積神經網絡模型的訓練方法包括：

A1、采集若干水泥路面錯臺圖像、若干豎直墻面錯臺圖像及若干盾構管片錯臺圖像，并對所有錯臺圖像中的錯臺區域進行標記；

A2、對標記后的所有錯臺圖像進行預處理，之后對卷積神經網絡的權值進行初始化；

A3、輸入所有預處理后的錯臺圖像經過卷積層、下采樣層、全連接層向前傳播得到輸出值，并計算卷積神經網絡的輸出值與目標值之間的誤差；

A4、當誤差大于期望值時，將誤差傳回卷積神經網絡，依次計算全連接層、下采樣層、卷積層的誤差；

A5、當誤差等于或小于期望值時，采用該誤差對神經網絡的權值進行更新，并結束訓練，得到第一卷積神經網絡模型。