[發明專利]一種基于紅外圖像探測的全天候隧道內水位監測系統和方法

在審

• 申請號: 202010567629.X
• 申請日: 2020-06-19
• 公開（公告）號: CN111609898A
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 應穎;朱丹;耿明;張浩;殷勤;史明紅;邱紹峰;劉輝;張俊嶺;彭方進;李成洋;游鵬輝;汪宇亮
• 申請（專利權）人: 中鐵第四勘察設計院集團有限公司
• 主分類號: G01F23/04
• 分類號: G01F23/04;G01F23/00;G01B21/08;G01J5/00
• 代理公司: 武漢東喻專利代理事務所(普通合伙) 42224
• 代理人: 周磊

本發明公開了一種基于紅外圖像探測的全天候隧道內水位監測系統，包括水位采集裝置、A/D轉換器、嵌入式紅外圖像處理器、信號傳輸器和顯示器，水位采集裝置包括水位信息條裝置和紅外熱像儀，水位信息條裝置包括固定套環裝置和防銹板，固定套環裝置包括支撐桿和輔助支撐環；紅外熱像儀通過A/D轉換器與嵌入式紅外圖像處理器連接，以讓嵌入式紅外圖像處理器獲得隧道內的水位情況；所述嵌入式紅外圖像處理器通過所述信號傳輸器與所述顯示器連接。本發明可實現對隧道內水位監測的全覆蓋和易致災位置的重點監測，非接觸式紅外圖像探測和嵌入式紅外圖像處理可實現對隧道內復雜背景下水位信息的精準提取，減少人員和設備的損失。

技術領域

本發明屬于地下基礎設施綜合監測技術領域，更具體地，涉及一種全天候隧道內水位監測系統和方法。

背景技術

近年來，我國城市地下基礎設施建設快速發展，地下空間開發呈現多樣化、深度化和復雜化；其中隧道呈現規模由小到大、結構由簡單到復雜、功能由單一到綜合的發展趨勢。

隧道存在多種致災因素，水災是隧道災害中最常見且危害較大的災害之一，容易引起多種災害耦合發生。目前，對于隧道內水災監測多集中在滲、漏水監測，或水尺水位讀取等方面，對于突發水災的情況無法及時、精準獲得水位信息，進而對隧道的結構和隧道內設備及人員造成一定損失。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種基于紅外圖像探測的全天候隧道內水位監測系統和方法，其采用全天候非接觸式紅外圖像監測技術，效率高，準確性高，適合用于長期隧道水位監測。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種基于紅外圖像探測的全天候隧道內水位監測系統，其特征在于，包括水位采集裝置、A/D轉換器、嵌入式紅外圖像處理器、信號傳輸器和顯示器，其中，

所述水位采集裝置包括水位信息條裝置和紅外熱像儀，所述水位信息條裝置包括固定套環裝置和防銹板，所述固定套環裝置包括支撐桿和輔助支撐環，所述支撐桿的一端固定在隧道壁上而另一端固定連接所述輔助支撐環，所述防銹板的下端固定在隧道地面上而上端穿過所述輔助支撐環，并且該防銹板的其中一個側面作為紅外成像采集面；所述紅外熱像儀設置在隧道內，以獲得該防銹板的紅外成像采集面的紅外圖像；

所述紅外熱像儀通過所述A/D轉換器與所述嵌入式紅外圖像處理器連接，以用于將紅外熱像儀檢測到的模擬信號轉變為數字信號傳送給所述嵌入式紅外圖像處理器，從而讓所述嵌入式紅外圖像處理器獲得隧道內的水位情況；

所述嵌入式紅外圖像處理器通過所述信號傳輸器與所述顯示器連接。

優選地，所述防銹板的紅外成像采集面涂有輻射率大于0.9的涂料。

優選地，所述水位采集裝置的數量為多個并且它們在隧道內間隔布置。

優選地，所述信號傳輸器為無線信號傳輸器。

優選地，還包括與所述嵌入式紅外圖像處理器連接的報警器，以在嵌入式紅外圖像處理器判斷水位超限時進行報警。

按照本發明的另一個方面，還提供了所述的全天候隧道內水位監測系統進行水位監測的方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)紅外熱像儀采集防銹板的紅外成像采集面的紅外圖像；

2)步驟1)采集的紅外圖像通過A/D轉換器傳送給嵌入式紅外圖像處理器；

3)嵌入式紅外圖像處理器對紅外圖像進行預處理：采用圖像增強方法去除噪聲；

4)針對預處理后的紅外圖像，利用直方圖法及基于邊緣特征進行閾值分析、圖像分割和圖像匹配識別處理；