[發明專利]一種用于高速列車上的隧道病害監測系統和方法

有效

• 申請號: 202110141203.2
• 申請日: 2021-02-02
• 公開（公告）號: CN112945096B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 洪開榮;馮歡歡;郭衛社;冉海軍;劉永勝;賈建波;司景釗;李鳳遠;張俊;張兵;馬亮
• 申請（專利權）人: 中鐵隧道局集團有限公司
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01B11/24
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產權代理事務所(普通合伙) 11562
• 代理人: 王穎

1.一種用于高速列車的隧道病害監測系統，其特征在于，包括:

車載激光掃描裝置，用于獲取當前隧道三維圖形數據；

定位器，用于獲取當前隧道位置信息；

云端服務器，用于將所述當前隧道三維圖形數據和當前隧道位置信息發送至隧道病害監控平臺；

隧道病害監控平臺，用于將所述當前隧道三維圖形數據和當前隧道位置信息，與BIM模型數據庫預先存儲的原始隧道三維圖形數據和原始隧道位置信息進行數據對比，得到隧道病害信息，同時將所述隧道病害信息通返回至云端服務器；其中，

所述隧道病害監控平臺包括：

去噪模塊，用于對所述當前隧道三維圖形數據和當前隧道位置信息進行去噪處理，得到去噪后的當前隧道三維圖形數據和當前隧道位置信息；

處理模塊，用于將原始隧道三維圖形數據、原始隧道位置信息與去噪后的當前隧道三維圖形數據、當前隧道位置信息進行三維BIM模型數據整合，得到隧道三維圖形數據輪廓差圖，所述輪廓差圖為隧道三維圖形數據坐標差形成的三維圖；

輸出模塊，用于對所述輪廓差圖中的輪廓差部分標注坐標，得到隧道的病害位置；同時根據所述輪廓差圖，確定隧道病害類型和病害輪廓面積。

2.根據權利要求1所述的用于高速列車的隧道病害監測系統，其特征在于，所述車載激光掃描裝置：包括：安裝于高速列車車頭頂端的支撐架、固定于所述支撐架背部并安裝于所述高速列車車頭頂端的橫板、安裝于所述橫板上的接收裝置、以及安裝于所述支撐架頂端的激光掃描單元。

3.根據權利要求2所述的用于高速列車的隧道病害監測系統，其特征在于，所述支撐架呈“n”形結構，所述支撐架包括：安裝于高速列車車頭頂端的頂板、安裝于高速列車車頭左側的左側板、以及安裝于高速列車車頭右側的右側板。

4.根據權利要求3所述的用于高速列車的隧道病害監測系統，其特征在于，所述激光掃描單元包括：攝像設備和掃描設備；其中，

所述攝像設備包括：安裝于所述頂板中部的第一攝像機、安裝于所述左側板上的第二攝像機、以及安裝于所述右側板上的第三攝像機，所述第一攝像機、第二攝像機、第三攝像機分別將獲取的實時隧道三維圖形數據發送至所述云端服務器；

所述掃描設備安裝于所述頂板的兩側，所述掃描設備包括：安裝于所述頂板上的固定基座、垂直固設于所述固定基座頂端中部的轉軸、安裝于轉軸頂端的旋轉盤、安裝于旋轉盤上的激光掃描儀主機和回轉傳感器以及激光發射器，所述激光發射器位于激光掃描儀主機的正面。

5.根據權利要求4所述的用于高速列車的隧道病害監測系統，其特征在于，所述接收裝置包括：安裝于所述橫板上的接收器、以及垂直連接于所述接收器的接收天線，且所述接收器分別與所述激光掃描儀主機和云端服務器連接。

6.根據權利要求4所述的用于高速列車的隧道病害監測系統，其特征在于，所述固定基座的頂端中部開設一安裝微型電機的凹腔，所述微型電機的電機輸出軸通過聯軸器與所述轉軸的底端傳動連接。

7.根據權利要求1所述的用于高速列車的隧道病害監測系統，其特征在于，所述云端服務器連接一移動終端，用于使工作人員查看所述隧道病害信息。

8.一種用于高速列車的隧道病害監測方法，其特征在于，包括以下步驟:

獲取當前隧道三維圖形數據；

獲取當前隧道位置信息；

將所述當前隧道三維圖形數據和當前隧道位置信息發送至隧道病害監控平臺；

將所述當前隧道三維圖形數據和當前隧道位置信息，與BIM模型數據庫預先存儲的原始隧道三維圖形數據和原始隧道位置信息進行數據對比，得到隧道病害信息，同時將所述隧道病害信息通返回至云端服務器；其中，

所述得到隧道病害信息包括：

對所述當前隧道三維圖形數據和當前隧道位置信息進行去噪處理，得到去噪后的當前隧道三維圖形數據和當前隧道位置信息；

將原始隧道三維圖形數據、原始隧道位置信息與去噪后的當前隧道三維圖形數據、當前隧道位置信息進行三維BIM模型數據整合，得到隧道三維圖形數據輪廓差圖，所述輪廓差圖為隧道三維圖形數據坐標差形成的三維圖；

對所述輪廓差圖中的輪廓差部分標注坐標，得到隧道的病害位置；同時根據所述輪廓差圖，確定隧道病害類型和病害輪廓面積。