[發明專利]一種基于自動尋靶測距系統的隧道圍巖大變形監測方法

有效

• 申請號: 202110169574.1
• 申請日: 2021-02-07
• 公開（公告）號: CN112902863B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 孟陸波;范俊奇;孫國松;孔福利;李天斌;石曉燕;周偉;劉恩來;朱星
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍軍事科學院國防工程研究院工程防護研究所;成都理工大學
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16;E21F17/18;G06N3/04;G06V10/25;G06V10/82
• 代理公司: 成都頂峰專利事務所(普通合伙) 51224
• 代理人: 楊國瑞

本發明涉及隧道工程技術領域，公開了一種基于自動尋靶測距系統的隧道圍巖大變形監測方法，可以通過攝像模塊采集獲取靶標監測圖像，然后從靶標監測圖像中識別出靶心成像位置，然后再根據該靶心成像位置，完成激光測距模塊的自動尋靶及測距任務，最后基于與左側洞壁靶標、右側洞壁靶標和拱頂靶標對應的自動尋靶測距結果，計算得到所有靶標的變形偏移量，從而可以解決激光測距裝置在固定測角下測不到靶標的問題，確保能夠得到真實精確的變形偏移量，大大提升了隧道圍巖大變形監測結果的可靠性。此外，在計算靶標的變形偏移量算法中，通過代入相對側邊墻的變形偏移量，可針對激光測距裝置的安裝位置為變形點這一實際情況，進行補償計算。

技術領域

本發明屬于隧道工程技術領域，具體地涉及一種基于自動尋靶測距系統的隧道圍巖大變形監測方法。

背景技術

我國隧道建設無論是從長度上還是里程上都在不斷地刷新世界記錄，隨之而來的，就是隧道在施工期的安全問題，這其中，隧道圍巖大變形問題較為突出，主要發生在大埋深、高地應力隧道。隧道圍巖大變形是指隧道圍巖在高地應力的情況下出現的一種極端變形破壞情況,屬于塑性流動和塑性破壞的范疇,對隧道工程的正常施工有比較大的影響。

目前，現有針對隧道圍巖大變形的激光測距自動化監測技術，是將靶標安裝在洞壁上，然后通過位于安裝位置上的激光測距裝置周期性地獲取測距裝置至靶標的激光測距結果，最后基于激光測距結果監測隧道圍巖大變形情況。但是由于隧道圍巖大變形具有變形量大、變形持續時間長、變形速率大和圍巖破壞范圍廣等特點，使得靶標在一定時間后會與初始位置相差較大，導致激光測距裝置在固定測角下測不到靶標，進而會使測量數據產生較大誤差，影響隧道圍巖大變形監測結果的可靠性。此外，現有變形計算方法是假定激光測距裝置的安裝位置為不變形點，也不能夠反映出真實變形，進一步會導致測量數據產生誤差。

發明內容

為了解決現有針對隧道圍巖大變形的激光測距自動化監測技術，所存在的測量數據誤差大和影響監測結果可靠性的問題，本發明目的在于提供一種基于自動尋靶測距系統的隧道圍巖大變形監測方法，可以通過攝像模塊采集獲取靶標監測圖像，然后從靶標監測圖像中識別出靶心成像位置，然后再根據該靶心成像位置，完成激光測距模塊的自動尋靶及測距任務，最后基于與左側洞壁靶標、右側洞壁靶標和拱頂靶標對應的自動尋靶測距結果，計算得到所有靶標的變形偏移量，從而可以解決激光測距裝置在固定測角下測不到靶標的問題，確保能夠得到真實精確的變形偏移量，大大提升了隧道圍巖大變形監測結果的可靠性。

本發明提供了一種基于自動尋靶測距系統的隧道圍巖大變形監測方法；

所述自動尋靶測距系統包括有左側攝像模塊、左側激光測距模塊、左側洞壁靶標、右側攝像模塊、右側激光測距模塊、右側洞壁靶標和拱頂靶標，其中，所述左側攝像模塊和所述左側激光測距模塊綁定布置在隧道橫切面的左側邊墻上且可在所述隧道橫切面上進行同步的逆時針旋轉，所述左側洞壁靶標的數目為若干且間隔布置在所述隧道橫切面的左側洞壁上，所述右側攝像模塊和所述右側激光測距模塊綁定布置在所述隧道橫切面的右側邊墻上且可在所述隧道橫切面上進行同步的順時針旋轉，所述右側洞壁靶標的數目為若干且間隔布置在所述隧道橫切面的右側洞壁上，所述拱頂靶標布置在所述隧道橫切面的隧道拱頂位置；

所述隧道圍巖大變形監測方法，包括有自動尋靶測距階段和隧道變形計算階段；

所述自動尋靶測距階段，針對所述左側洞壁靶標、所述右側洞壁靶標和所述拱頂靶標中的各個靶標，分別包括：

從水平位置開始旋轉與所述靶標對應的攝像模塊及激光測距模塊，其中，所述攝像模塊為與所述左側洞壁靶標或所述拱頂靶標對應的右側攝像模塊，同時所述激光測距模塊為與所述左側洞壁靶標或所述拱頂靶標對應的右側激光測距模塊，或者，所述攝像模塊為與所述右側洞壁靶標或所述拱頂靶標對應的左側攝像模塊，同時所述激光測距模塊為與所述右側洞壁靶標或所述拱頂靶標對應的左側激光測距模塊；