一种盾构隧道掉块风险预警方法与系统技术方案

本发明专利技术的一种盾构隧道掉块风险预警方法与系统，其中该方法包括：首先利用点云数据拟合隧道椭圆得到拟合椭圆方程；将点云数据投影到标准圆柱，按照标准圆柱展开图形得到展开后的点云数据；采用栅格对展开后的点云坐标进行划分，并将栅格内的点云转化为栅格的图像灰度值得到二值化图像；提取二值化图像上的掉块信息；根据掉块信息对隧道掉块进行预警。本发明专利技术利用点云数据拟合隧道椭圆，并将点云数据转化为二值化图像以提取隧道上的掉块信息，并基于掉块信息完成预警，可以大大提高掉块的检测效率，保证了在线监测的实时性和准确性。保证了在线监测的实时性和准确性。保证了在线监测的实时性和准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种盾构隧道掉块风险预警方法与系统


[0001]本专利技术属于隧道工程测量
，更具体地说，是涉及一种盾构隧道掉块风险预警方法与系统。

技术介绍

[0002]随着我国经济进入新常态，轨道交通建设也步入了高速发展阶段。地铁隧道地下工程建设的发展增加了交通出行的多样性，同时缓解了城市交通拥堵的压力，如今地铁已成为我国城市中最主要的通勤工具，在城市交通体系中起到骨干作用。但是地铁隧道运营过程中由于技术条件、建设条件以缺少及时的维护等原因，几乎都存在着不同程度的结构病害，其中掉块是常见的结构病害之一；掉块病害会危及列车和行人的安全，因此掉块病害的检测受到高度重视。
[0003]传统的地铁隧道掉块病害检测方法多采用人工巡检、手工拍摄等手段采集数据，并花费大量时间进行数据处理并编制报告反馈信息。然而随着城市轨道交通的快速发照，传统人工方法无法满足掉块病害检测的需求。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种盾构隧道掉块风险预警方法与系统，旨在解决传统人工检测掉块方法效率低的问题。
[0005]为实现上述目的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种盾构隧道掉块风险预警方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：获取隧道的点云数据；步骤2：利用所述点云数据拟合隧道椭圆得到拟合椭圆方程；步骤3：将所述点云数据投影到标准圆柱，按照所述标准圆柱展开图形得到展开后的点云数据；步骤4：采用栅格对所述展开后的点云坐标进行划分，并将栅格内的点云转化为栅格的图像灰度值得到二值化图像；步骤5：提取所述二值化图像上的掉块信息；步骤6：根据所述掉块信息对隧道掉块进行预警。2.如权利要求1所述的一种盾构隧道掉块风险预警方法，其特征在于，所述步骤2：利用所述点云数据拟合隧道椭圆得到拟合椭圆方程，包括：步骤2.1：计算所述点云数据到隧道中心点的距离值；步骤2.2：将所述距离值小于或者等于距离阈值的点云数据去除得到去噪后的点云数据；步骤2.3：采用最小二乘法利用所述去噪后的点云数据拟合隧道椭圆得到拟合椭圆方程。3.如权利要求2所述的一种盾构隧道掉块风险预警方法，其特征在于，所述步骤3：将所述点云数据投影到标准圆柱，按照所述标准圆柱展开图形得到展开后的点云数据，包括：步骤3.1：以拟合椭圆中心点为中心，将所述点云数据投影至隧道标准设计断面，得到点云数据投影点；其中，所述标准圆柱的横截面为所述隧道标准设计断面；所述点云数据投影点为：为：其中，P'＝(x'，z')，P'为点云数据投影点，R为隧道半径，P(x，z)为隧道上任意一点云，O(x
c
，z
c
)为拟合椭圆中心点，为Z轴正向单位向量；步骤3.2：将所述隧道标准设计断面平直展开得到展开后的点云数据。4.如权利要求3所述的一种盾构隧道掉块风险预警方法，其特征在于，所述步骤3.2：将所述隧道标准设计断面平直展开得到展开后的点云数据，包括：采用公式：采用公式：得到展开后的点云数据；其中，P”＝(x”，z”)为P'展开后的点，x
c
为拟合椭圆中心点横坐
标，z
c
为拟合椭圆中心点纵坐标。5.如权利要求1所述的一种盾构隧道掉块风险预警方法，其特征在于，所述步骤4：采用栅格对所述展开后的点云坐标进行划分，并将栅格内的点云转化为栅格的图像灰度值得到二值化图像，包括：步骤4.1：计算栅格内每一个点云到拟合椭圆中心点的直线距离；步骤4.2：将所述直线距离与拟合椭圆长、短轴均值的差作为栅格的深度值；步骤4.3：根据所述深度值...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍艳，马睿哲，金日范，李文海，高利业，张东亮，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：