一种隧道多断面测量监测系统及监测方法技术方案

本发明专利技术公开一种隧道多断面测量监测系统及监测方法，包括一系列标志物、机器视觉测量仪、云平台及客户端；各待监测隧道断面上均安装有一系列标志物，机器视觉测量仪安装在能观测到各标志物的稳定位置处；初始状态下，通过客户端将已测定的各断面之间的间隔距离及已测定的各断面上的各标志物的初始坐标上传至云平台，云平台根据接收的数据拟合出初始状态下的隧道各断面图像；监测状态下，机器视觉测量仪解算出各标志物的实时坐标上传至云平台，机器视觉测量仪根据标志物成像规律解算出隧道各断面之间的间隔距离上传至云平台，云平台根据接收的数据拟合出监测状态下的隧道各断面图像；客户端可查看各坐标、初始状态及监测状态下的隧道断面图像。

【技术实现步骤摘要】
一种隧道多断面测量监测系统及监测方法
本专利技术涉及隧道多断面测量监测
，具体涉及一种隧道多断面测量监测系统及监测方法。
技术介绍
在隧道施工和运营管理过程中，由于不良地质条件等原因导致隧道受压变形，为了能保证安全施工及运营并给相关部门提供决策信息，应及时准确地对其进行变形监测。目前隧道变形监测常用的传统方法主要集中在接触式和非接触式，接触式变形监测方法的基本思想是在隧道周围布设多个倾角传感器，通过传感器获得角度数据，利用角度计算隧道在横向和纵向变化的数据并分析变形情况；常使用的工具有巴塞特收敛系统和收敛尺，该类方法直接作用于隧道，简单直观地获取隧道的空间位置和变形数据，但由于需要大量的人力参与，所以周期长，成本高。全站仪测量隧道变形是实际工程中较为常用的非接触式方法，主要是利用全站仪对选定的断面按一定的步长进行自动化动态监测，全站仪属于传统的单点采集方式，所选监测点具有主观性，会导致监测精度和监测周期达不到要求。激光式断面扫描仪采用激光测距技术和精密测角技术，通过极坐标测量法帮助施工人员快速得出封闭空间内部轮廓曲线，①但是缺少一定的倾角灵活调整结构，在使用过程中，激光断面的测量结果容易受外部的倾斜角度影响造成误差，②且仪器对中精度要求高，只能在隧道非运营时间段内进行监测工作，对于地铁隧道来讲，由于列车停止运营时间短，每次可作业时间不超过3个小时，而测点数量多，对中精度难以保证，效率低下。因此，有必要提供一种隧道多断面测量监测系统及监测方法，以克服上述缺陷。
技术实现思路
为了改善现有技术，本专利技术提出了一种隧道多断面测量监测系统及监测方法，该隧道多断面测量监测系统能够有效的对隧道变形情况进行监测，且安装与实施便捷，效率高。为实现上述目的，本专利技术提供一种隧道多断面测量监测系统，用于对隧道各断面变形情况进行监测，所述隧道多断面测量监测系统包括一系列标志物、机器视觉测量仪、云平台及客户端，所述机器视觉测量仪内嵌入自动识别程序及解算程序，所述云平台(3)内嵌入多项式拟合程序；各待监测隧道断面上均安装有所述一系列标志物，所述机器视觉测量仪安装于隧道外或隧道内的在视野范围内能观测到安装于隧道各断面上的一系列标志物的稳定位置处；初始状态下，通过客户端将已测定的各断面之间的间隔距离L初1、L初2、……L初n以及已测定的各断面上的一系列标志物中各标志物的初始坐标A初1(x初1，y初1)、A初2(x初2，y初2)、……A初n(x初n，y初n)上传至云平台，云平台根据接收到的隧道各断面上各标志物的初始坐标及各断面之间的间隔距离拟合出初始状态下的隧道各断面图像；监测状态下，所述机器视觉测量仪识别安装于隧道各断面上的一系列标志物中的各标志物并解算出各标志物的实时坐标A监1(x监1，y监1)、A监2(x监2，y监2)、……A监n(x监n，y监n)上传至云平台，所述机器视觉测量仪根据标志物成像规律解算出隧道各断面之间的间隔距离L监1、L监2、……L监n上传至云平台，云平台根据接收的隧道各断面上各标志物的实时坐标及各断面之间的间隔距离拟合出监测状态下的隧道各断面图像；所述客户端可查看云平台内的各标志物的初始状态及监测状态下的坐标、初始状态下的隧道断面图像及监测状态下的隧道断面图像以判断隧道是否出现变形。进一步地，所述标志物为直径为d的标准圆，所述标志物成像规律为：在模拟状态下，当直径为d的标志物在机器视觉测量仪内的成像大小为直径D的状态下，测得标志物与机器视觉测量仪之间的距离为I，则根据公式通过不同距离的各隧道断面上标志物在机器视觉测量仪内的成像大小D即可解算出各隧道断面上标志物(1)距离机器视觉测量仪的距离L1、L2、L3、……Ln+1，则隧道各断面之间的间隔距离为：L监1＝L2-L1、L监2＝L3-L2、……L监n＝Ln+1-Ln。进一步地，当云平台分析出某一标志物在监测状态下的坐标与初始状态下的坐标相比发生横向超出a距离或竖向超出b距离的位移时，所述云平台向客户端发出报警提醒，所述a距离及b距离根据设计文件通过客户端预输入所述云平台。进一步地，初始状态下，云平台计算同一隧道断面任意两个标志物之间的初始距离记为监测状态下，该两个标志物之间的监测距离记为当云平台分析出任意两个标志物之间的监测距离I监与该任意两个标志物之间的初始距离I初之间的差值I差＝I监-I初超出在云平台内预设的距离差报警值I警时，所述云平台向客户端发出报警提醒，所述I警根据设计文件通过客户端预输入所述云平台。进一步地，初始状态下，云平台依据各标志物的初始坐标通过多项式拟合程序得出初始状态下的隧道各断面图像的线性方程式；监测状态下，云平台依据各标志物的实时坐标通过多项式拟合程序得出监测状态下的隧道各断面图像的线性方程式；当云平台分析出初始状态下的隧道断面图像的线性方程式与相对应的监测状态下的该隧道断面图像的线性方程式不一致时，所述云平台向客户端发出报警提醒。进一步地，所述客户端接收到报警提醒后，监测人员可通过客户端读取云平台内的各标志物的初始状态及监测状态下的坐标、初始状态下的隧道断面图像及监测状态下的隧道断面图像，以判定隧道断面出现变形的具体位置。进一步地，所述标志物为红外靶标，可在夜间及雨雾天被机器视觉测量仪识别。进一步地，所述机器视觉测量仪可设置为多个，在监测状态下，每个机器视觉测量仪监测隧道某一区域的一系列标志物，所述云平台根据每个机器视觉测量仪监测区域的标志物的坐标数据拟合出该区域的隧道断面图像，再通过合并处理的方式拟合出整个隧道断面图像。本专利技术还提供一种隧道多断面测量监测系统的监测方法，通过使用上述隧道多断面测量监测系统进行，所述监测方法按如下步骤实施：1)在待监测的隧道断面上安装一系列标志物，在隧道外或隧道内选定一在视野范围内能观测到所述一系列标志物的稳定位置处安装机器视觉测量仪；2)通过客户端在云平台内预输入横向位移报警值a、竖向位移报警值b及距离差报警值I警；3)初始状态下隧道各断面图像拟合：通过客户端将已测定的各断面之间的间隔距离L初1、L初2、……L初n以及已测定的各断面上的一系列标志物中各标志物的初始坐标A初1(x初1，y初1)、A初2(x初2，y初2)、……A初n(x初n，y初n)上传至云平台，云平台根据接收到的隧道各断面上各标志物的初始坐标及各断面之间的间隔距离拟合出初始状态下的隧道各断面图像；4)监测状态下隧道各断面图像拟合：启动机器视觉测量仪，机器视觉测量仪识别安装于隧道各断面上的一系列标志物中的各标志物并解算出各标志物的实时坐标A监1(x监1，y监1)、A监2(x监2，y监2)、……A监n(x监n，y监n)上传至云平台，机器视觉测量仪根据标志物成像规律(其中，d：标志物直径；D：标志物在机器视觉测量仪内的成像直径大小；I：模拟状态下，当直径为d的标志物在机器视觉测量仪内的成像大小为直径D的状态下，测得标志物与机器视觉测量仪之间的距离)，通过不同距离的各本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种隧道多断面测量监测系统，用于对隧道各断面变形情况进行监测，其特征在于：/n所述隧道多断面测量监测系统包括一系列标志物(1)、机器视觉测量仪(2)、云平台(3)及客户端(4)，所述机器视觉测量仪(2)内嵌入自动识别程序及解算程序，所述云平台(3)内嵌入多项式拟合程序；/n各待监测隧道断面上均安装有所述一系列标志物(1)，所述机器视觉测量仪(2)安装于隧道外或隧道内的在视野范围内能观测到安装于隧道各断面上的一系列标志物(1)的稳定位置处；/n初始状态下，通过客户端(4)将已测定的各断面之间的间隔距离L

【技术特征摘要】
1.一种隧道多断面测量监测系统，用于对隧道各断面变形情况进行监测，其特征在于：
所述隧道多断面测量监测系统包括一系列标志物(1)、机器视觉测量仪(2)、云平台(3)及客户端(4)，所述机器视觉测量仪(2)内嵌入自动识别程序及解算程序，所述云平台(3)内嵌入多项式拟合程序；
各待监测隧道断面上均安装有所述一系列标志物(1)，所述机器视觉测量仪(2)安装于隧道外或隧道内的在视野范围内能观测到安装于隧道各断面上的一系列标志物(1)的稳定位置处；
初始状态下，通过客户端(4)将已测定的各断面之间的间隔距离L初1、L初2、……L初n以及已测定的各断面上的一系列标志物中各标志物(1)的初始坐标A初1(x初1，y初1)、A初2(x初2，y初2)、……A初n(x初n，y初n)上传至云平台(3)，云平台(3)根据接收到的隧道各断面上各标志物(1)的初始坐标及各断面之间的间隔距离拟合出初始状态下的隧道各断面图像；
监测状态下，所述机器视觉测量仪(2)识别安装于隧道各断面上的一系列标志物中的各标志物(1)并解算出各标志物(1)的实时坐标A监1(x监1，y监1)、A监2(x监2，y监2)、……A监n(x监n，y监n)上传至云平台(3)，所述机器视觉测量仪(2)根据标志物成像规律解算出隧道各断面之间的间隔距离L监1、L监2、……L监n上传至云平台(3)，云平台(3)根据接收的隧道各断面上各标志物(1)的实时坐标及各断面之间的间隔距离拟合出监测状态下的隧道各断面图像；
所述客户端(4)可查看云平台(3)内的各标志物(1)的初始状态及监测状态下的坐标、初始状态下的隧道断面图像及监测状态下的隧道断面图像以判断隧道是否出现变形。


2.如权利要求1所述的隧道多断面测量监测系统，其特征在于：所述标志物(1)为直径为d的标准圆，所述标志物成像规律为：在模拟状态下，当直径为d的标志物(1)在机器视觉测量仪(2)内的成像大小为直径D的状态下，测得标志物(1)与机器视觉测量仪(2)之间的距离为I，则根据公式通过不同距离的各隧道断面上标志物(1)在机器视觉测量仪(2)内的成像大小D即可解算出各隧道断面上标志物(1)距离机器视觉测量仪(2)的距离L1、L2、L3、……Ln+1，则隧道各断面之间的间隔距离为：L监1＝L2-L1、L监2＝L3-L2、……L监n＝Ln+1-Ln。


3.如权利要求1所述的隧道多断面测量监测系统，其特征在于：当云平台(3)分析出某一标志物(1)在监测状态下的坐标与初始状态下的坐标相比发生横向超出a距离或竖向超出b距离的位移时，所述云平台(3)向客户端(4)发出报警提醒，所述a距离及b距离根据设计文件通过客户端(4)预输入所述云平台(3)。


4.如权利要求1所述的隧道多断面测量监测系统，其特征在于：初始状态下，云平台(3)计算同一隧道断面任意两个标志物(1)之间的初始距离记为
监测状态下，该两个标志物(1)之间的监测距离记为
当云平台(3)分析出任意两个标志物(1)之间的监测距离I监与该任意两个标志物(1)之间的初始距离I初之间的差值I差＝I监-I初超出在云平台(3)内预设的距离差报警值I警时，所述云平台(3)向客户端(4)发出报警提醒，所述I警根据设计文件通过客户端(4)预输入所述云平台(3)。


5.如权利要求1所述的隧道多断面测量监测系统，其特征在于：初始状态下，云平台(3)依据各标志物(1)的初始坐标通过多项式拟合程序得出初始状态下的隧道各断面图像的线性方程式；
监测状态下，云平台(3)依据各标志物(1)的实时坐标通过多项式拟合程序得出监测状态下的隧道各断面图像的线性方程式；
当云平台(3)分析出初始状态下的隧道断面图像的线性方程式与相对应的监测状态下的该隧道断面图像的线性方程式不一致时，所述云平台(3)向客户端(4)发出报警提醒。


6.如权利要求3-5中任一项所述的隧道多断面测量监测系统，其特征在于：所述客户端(4)接收到报警提醒后，监测人员可通过客户端(4)读取云平台(3)内的各标志物(1)的初始状态及监测状态下的坐标、初始状态下的隧道断面图像及监测状态下的隧...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐辉，宋爽，姚鸿梁，
申请(专利权)人：上海同禾工程科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31