一种基于激光测距的隧道内结构形变的监测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于激光测距的隧道内结构形变的监测方法，该方法包括隧道内安装并级联多台激光扫描仪，对隧道多个横向截面和纵向截面进行自动实时采样；通过系统误差修正算法去除机械抖动、激光器固有误差和施工人员及设施影响，获得准确的隧道截面曲线；通过曲线匹配算法，将截面曲线与基准曲线采用可配置窗口滑动比对，判断隧道内是否发生掉块、沉降以及收敛等隧道形变现象；通过位置聚类算法，计算出隧道三维模型内掉块、沉降及收敛等形变的位置及其面积。

【技术实现步骤摘要】
一种基于激光测距的隧道内结构形变的监测方法
本专利技术涉及隧道工程建设领域，尤其涉及一种基于激光测距的隧道内结构形变的监测方法。
技术介绍
隧道开挖施工过程中，需要对隧道周壁进行测量监控，及早发现可能存在的安全隐患，防止隧道出现形变、裂缝、漏水、塌方等安全事故。现有技术中，主要是利用测绘器材全站仪进行人工监测，但是利用全站仪监测存在一些问题：第一，需要人工监测，监测数据的精准度与测量人员的技术水平有关；第二，全站仪反射点需要布置反射棱镜，监测点间隔大；第三，每次测试耗时较长，需要预留较多时间；第四，测试时间受施工窗口限制，停工监测，无法对风险预警。另外，隧道施工过程中，根据隧道结构安全等级，可以分为4个作业区域：掌子面区域、台阶区域、初支结构安装区域和仰拱闭合区域。这四个区域中危险性最高的是掌子面区域的开挖作业，现有技术中难以在掌子面区域布置传感器，风险性最高的区域则无法对隧道顶壁进行监测。台阶区域属于隧道开挖过程中结构未稳定的区域，是隧道内表面变形最容易发生的区域，特别是刚开挖的阶段，每日内面位移量能达到2mm~5mm本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于激光测距的隧道内结构形变的监测方法,其特征在于:包括以下步骤：/nS1 将多台激光扫描仪以一定间距安装在隧道内壁或者隧道侧面底部，实时测量多个隧道横向截面和多段隧道纵向截面，多台激光扫描仪通过光电复合线缆级联方式相连接，能同时运行；/nS2 所述激光扫描仪通过自动旋转结构，对横向和纵向截面进行自动多点可配置采样；/nS3 使用系统误差修正算法去除机械抖动和激光器固有误差，以及隧道中施工人员、施工车辆快速移动物体造成的影响，从而获得修正后的隧道扫描数据；/nS4 通过截面曲线匹配算法，将截面曲线与基准截面曲线采用不同大小的窗口滑动比对，判断隧道内是否发生掉块、沉降以及收敛现象，并对多...

【技术特征摘要】
1.一种基于激光测距的隧道内结构形变的监测方法,其特征在于:包括以下步骤：
S1将多台激光扫描仪以一定间距安装在隧道内壁或者隧道侧面底部，实时测量多个隧道横向截面和多段隧道纵向截面，多台激光扫描仪通过光电复合线缆级联方式相连接，能同时运行；
S2所述激光扫描仪通过自动旋转结构，对横向和纵向截面进行自动多点可配置采样；
S3使用系统误差修正算法去除机械抖动和激光器固有误差，以及隧道中施工人员、施工车辆快速移动物体造成的影响，从而获得修正后的隧道扫描数据；
S4通过截面曲线匹配算法，将截面曲线与基准截面曲线采用不同大小的窗口滑动比对，判断隧道内是否发生掉块、沉降以及收敛现象，并对多期采集的截面曲线综合分析，判断隧道掉块、沉降以及收敛随时间呈现的趋势；
S5将横向截面和纵向截面曲线重建隧道三维模型，通过位置匹配算法，计算出隧道内掉块、沉降以及收敛形变位置及其面积，
所述激光扫描仪配置振动传感器，通过感应振动判断激光扫描仪在使用过程中的异常移动，当发生异常移动则自动校正并更新基准截面曲线，实现自检功能。


2.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，所述激光扫描仪是单激光扫描仪或者多激光扫描仪。


3.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，
针对机械抖动以及隧道中施工人员、施工车辆快速移动物体造成的影响，所述系统误差修正算法利用异常检测算法对测量数据进行处理，判断出异常数据并修正，异常处理算法采用RANSAC算法过滤异常数据，采用多项式曲线拟合不同截面曲线，利用误差最小化算法计算抖动参数，修正数据；
针对激光器固有误差导致的数据缺失情况，利用插值算法进行处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：王列伟，朱明，陆海东，石峥映，吴国强，夏宝前，李阳，黄友群，李沛遥，
申请(专利权)人：南京派光智慧感知信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32