单路激光测距隧道变形监测系统及方法技术方案

本发明专利技术属于隧道检测技术领域，尤其涉及单路激光测距隧道变形监测系统及方法，该系统包括环境检测单元、测距单元、处理单元和存储单元；处理单元用于进行变形监测前，给环境检测单元发送第一检测信号；环境检测单元用于接收到第一检测信号后，进行隧道内的环境数据检测；处理单元还用于接收到环境数据后分析判断是否符合测距条件；若符合测距条件，处理单元还用于给测距单元发送第二检测信号；测距单元用于接收到第二检测单元后进行隧道测距；处理单元还用于接收到测距数据后进行三维建模，并根据当前建立的三维模型与存储的三维模型进行隧道变形分析，并在分析结果为异常时，生成异常信号。本申请能够提高隧道变形监测的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
单路激光测距隧道变形监测系统及方法
本专利技术属于隧道检测
，尤其涉及单路激光测距隧道变形监测系统及方法。
技术介绍
在隧道施工时，为了保证隧道的稳定性以及施工的安全性，需要对已施工路段进行变形监测，以便在发生变形时，及时了解情况并作出应对措施。现有技术中，主要是利用多台单路激光测距仪采集隧道内的测距数据，将测距数据上传给处理器进行隧道的三维建模，再由处理器将三维模型与历史的三维模型按时间顺序进行比对，以判断隧道内的形变情况。采用这样的方式，可以及时了解当前隧道的整体形状，如果隧道出现了异常的变形，可以及时知晓情况。并且，通过三维模型的形状对比，当出现变形时，除了知晓发生了变形外，还可以知晓变形的程度以及变形的具体位置。但是，激光测距仪在使用的过程中，其测距数据会受到环境的影响，从而出现采集数据不准确的情况。例如，随隧道内雾霾较重，激光测距仪的测距路径会存在较为严重的衰耗，进而导致采集的数据精度不足；而在隧道渗漏水时，激光测距仪的测距光线则会发生折射/反射。用这种情况下采集的数据进行三维建模，得到的模型会和实际的隧道状态不一致，进而会出现隧道未发生变形，分析结果却显示隧道发生形变(甚至较为严重的形变)需要处理的情况。因此，需要一种单路激光测距隧道变形监测系统及方法，能够提高隧道变形监测的稳定性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种单路激光测距隧道变形监测系统及方法，能够提高隧道变形监测的稳定性。为了解决上述技术问题，本申请提供如下技术方案：单路激光测距隧道变形监测系统，包括环境检测单元、测距单元、处理单元和存储单元；处理单元用于按照第一频率进行变形监测；处理单元还用于进行变形监测前，给环境检测单元发送第一检测信号；环境检测单元用于接收到第一检测信号后，进行隧道内的环境数据检测并发送给处理单元；处理单元还用于接收到环境数据后，进行环境分析判断是否符合测距条件；若不符合，处理单元还用于生成环境异常信号；若符合测距条件，处理单元还用于给测距单元发送第二检测信号；测距单元用于接收到第二检测单元后，进行隧道内测距并将测距数据发送给处理单元；处理单元还用于接收到测距数据后进行三维建模，并将三维模型及对应数据存储在存储单元内；处理单元还用于根据当前建立的三维模型与存储的三维模型进行隧道变形分析，并在分析结果为异常时，生成异常信号。基础方案原理及有益效果如下：使用本系统，在进行隧道的变形监测前，处理单元会给环境检测单元发送第一检测信号，环境检测单元对隧道内的环境(如雾霾浓度、湿度等)进行采集并发送给处理单元。之后，处理单元进行隧道内的环境分析，判断当前隧道内的环境是否符合测距条件。即，通过环境分析可以知道若马上进行测距检测及三维建模分析，是否能够准确的反应隧道的形状。若环境检测不符合，处理单元会生成环境异常信号，让工作人员了解情况，对隧道内的环境进行处理后，再进行检测。防止出现因为环境问题，导致测距数据存在问题进而导致随便变形监测分析结果不准确的情况出现。当环境检测符合测距条件时，处理单元给测距单元发送第二检测信号，测距单元进行测距并将测距数据发送给处理单元，处理单元根据测距数据进行三维建模并存储在存储单元内，再结合历史的三维模型进行隧道变形分析，并在分析结果为异常时生成异常信号。工作人员通过异常信号，可以知道当前隧道的变形检测发现了异常情况，可以及时对其进行处理。与现有技术相比，本申请在进行测距前，会对隧道环境进行检测，当保证隧道当前环境不会对测距的准确性造成影响时，才会进行测距检测，进而可以保证后续三维建模与真实的隧道保持一致，进而保证隧道变形分析的准确性。防止出现隧道未发生变形，分析结果却显示隧道发生形变(甚至较为严重的形变)需要处理的情况。综上，使用本系统，能够提高隧道变形监测的稳定性。进一步，环境数据包括环境湿度、壁面湿度及环境温度；处理单元进行环境分析时，分析壁面是否存在水滴面，并在分析结果为存在时判断为不符合测距条件；处理单元还用于存在水滴面时结合环境温度及环境湿度，分析水滴面是否为冷凝水；当分析结果为是冷凝水时，处理单元发出通风信号。水滴面由于会使单路激光测距仪的发射光路发生反射及折射，对于测距数据的影响很大。因此，处理单元分析出壁面存在水滴面时，判断当前环境为不符合测距条件。但是，隧道内水滴面的成因有多种，而不同的成因需要的应对措施也会不同，其中最为常见的成因便是冷凝水。因此，处理单元还结合环境温度及环境湿度分析水滴面是否为冷凝水。若分析结果为冷凝水，则发出通风信号。通过这样的方式，不仅能够让工作人员了解到环境异常(存在水滴面)，还能让工作人员了解具体的处理方式。进一步，环境检测单元还用于采集隧道的应力数据并存储；处理单元还用于当分析水滴面不为冷凝水时，根据水滴面的具体位置，调取对应区域的应力数据，并进行壁面开裂分析，若分析结果为存在开裂，则生成加固信号；若分析结果为不存在开裂，则生成探查信号。如果水滴面不是由冷凝水形成，则很可能是由于壁面开裂渗漏导致。因此，处理单元调取对应区域的应力数据进行壁面开裂分析，并在分析结果为存在开裂时生成加固信号。工作人员通过加固信号，可以及时了解情况，对开裂处进行相应的修补处理。如果分析结果为不存在开裂，则需要工作人员人工进行探查处理，因此生成探查信号，让工作人员了解情况。进一步，环境检测单元还用于按照第二频率向处理单元发送应力数据，其中，第二频率小于第一频率；环境检测单元还用于发送应力数据后清除对应数据；处理单元还用于接收到应力数据后，进行隧道开裂分析，并在开裂分析结果为异常时生成疑似信号。由于隧道在开裂时多半会伴随着发生形变，因此，在日常已经按照第一频率进行变形监测的基础上，即使处理单元单独进行开裂的频率小于第一频率，也已足以对隧道的开裂进行较好的监测。而环境检测单元在发送应力数据后清除对应数据，则可以减少对环境检测单元存储容量的需求，减少硬件支出。通过疑似信号，则可以让工作人员及时到对应位置处查看具体情况。进一步，开裂信号、探查信号及疑似信号均包括具体的位置信息。便于工作人员开展后续工作。进一步，测距单元包括多台单路激光扫描仪，多台单路激光扫描仪以预设的间距安装在隧道内壁或者隧道侧面底部；测距单元进行隧道内测距时，多台单激光扫描仪按照预设的方式对隧道内的横向和纵向截面进行多点采集。本专利技术还提供一种单路激光测距隧道变形监测方法，使用上述单路激光测距隧道变形监测系统。附图说明图1为本专利技术实施例一的逻辑框图。具体实施方式下面通过具体实施方式进一步详细说明：实施例一如图1所示，一种单路激光测距隧道变形监测系统，包括环境检测单元、测距单元、处理单元和存储单元。环境检测单元包括下位机、温度传感器、湿度传感器、应力传感器和通讯单元。测距单元包括第二下位机、第二通讯单元和多台单路激光扫描仪，多台单路激光扫描仪以预设的间距安装在隧道内壁或者隧道侧面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.单路激光测距隧道变形监测系统，其特征在于：包括环境检测单元、测距单元、处理单元和存储单元；/n处理单元用于按照第一频率进行变形监测；处理单元还用于进行变形监测前，给环境检测单元发送第一检测信号；环境检测单元用于接收到第一检测信号后，进行隧道内的环境数据检测并发送给处理单元；处理单元还用于接收到环境数据后，进行环境分析判断是否符合测距条件；若不符合，处理单元还用于生成环境异常信号；/n若符合测距条件，处理单元还用于给测距单元发送第二检测信号；测距单元用于接收到第二检测单元后，进行隧道内测距并将测距数据发送给处理单元；处理单元还用于接收到测距数据后进行三维建模，并将三维模型及对应数据存储在存储单元内；处理单元还用于根据当前建立的三维模型与存储的三维模型进行隧道变形分析，并在分析结果为异常时，生成异常信号。/n

【技术特征摘要】
1.单路激光测距隧道变形监测系统，其特征在于：包括环境检测单元、测距单元、处理单元和存储单元；
处理单元用于按照第一频率进行变形监测；处理单元还用于进行变形监测前，给环境检测单元发送第一检测信号；环境检测单元用于接收到第一检测信号后，进行隧道内的环境数据检测并发送给处理单元；处理单元还用于接收到环境数据后，进行环境分析判断是否符合测距条件；若不符合，处理单元还用于生成环境异常信号；
若符合测距条件，处理单元还用于给测距单元发送第二检测信号；测距单元用于接收到第二检测单元后，进行隧道内测距并将测距数据发送给处理单元；处理单元还用于接收到测距数据后进行三维建模，并将三维模型及对应数据存储在存储单元内；处理单元还用于根据当前建立的三维模型与存储的三维模型进行隧道变形分析，并在分析结果为异常时，生成异常信号。


2.根据权利要求1所述的单路激光测距隧道变形监测系统，其特征在于：环境数据包括环境湿度、壁面湿度及环境温度；处理单元进行环境分析时，分析壁面是否存在水滴面，并在分析结果为存在时判断为不符合测距条件；处理单元还用于存在水滴面时结合环境温度及环境湿度，分析水滴面是否为冷凝水；当分析结果为是冷凝水时，处理单元发出通风信号。


3.根据权利要求2所述的单路激...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵智辉，刘延保，肖勇，杨金虎，张少华，
申请(专利权)人：中煤科工集团重庆研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50