一种隧道变形监测系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种隧道变形监测系统及其控制方法，包括：测距仪、红外发射器、第一摄像头、第二摄像头、数据处理模块、控制模块和无线通信模块；所述测距仪测量测距仪与隧道表面的最远距离，并判断红外光信号能否达到所述最远距离，如果能够达到，则发送测距仪发送第一启动信号给所述红外发射器，所述红外发射器接收到所述第一启动信号后，发射点阵红外光信号到所述隧道表面；所述红外发射器发射完所述红外光信号后，发送第二启动信号给所述第二摄像头，所述第二摄像头接收到所述第二启动信号后针对隧道表面进行拍摄红外点阵图像；所述控制模块，并对监测数据和视频数据进行分析和处理，根据分析和处理的结果确定隧道是否变形。根据分析和处理的结果确定隧道是否变形。根据分析和处理的结果确定隧道是否变形。

【技术实现步骤摘要】
一种隧道变形监测系统及其控制方法


[0001]本专利技术属于建筑
，特别涉及一种隧道变形监测系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]隧道通常埋于地下或是横穿山体，受地质、水文条件的影响大，在外界因素作用下，隧道可能出现下沉、收敛等变形，影响隧道的正常使用。为了获取隧道变形情况，需对隧道结构进行变形监测。目前隧道监测工程中，主要采用导线测量和三角高程测量的方式传递坐标和高差，而导线测量精度及三角高程测量精度不足会影响隧道结构变形监测的准确性。为了获取隧道的变形，也有通过CCD相机或激光测距仪进行测距判断隧道结构变形的方法，但是上述方法相对而言比较单一，存在不确定或不稳定性，且隧道内部实质上存在光线不稳定，CCD相机有时难以获取准确的图像，即使获取的准确的图像，也会存在对于图像的边界分割需要耗费大量计算机算力的问题，如果准确快速的获取隧道变形的原始数据，以便做出准确的隧道变形情况，这是在工程建筑中的一个难点问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术公开了一种隧道变形监测系统，包括：测距仪、红外发射器、第一摄像头、第二摄像头、数据处理模块、控制模块和无线通信模块；所述测距仪与所述红外发射器设置在相同位置，用于测量测距仪与隧道表面的最远距离，并判断所述红外发射器发送的红外光信号能否达到所述最远距离，如果能够达到，则发送测距仪发送第一启动信号给所述红外发射器，所述红外发射器接收到所述第一启动信号后，发射点阵红外光信号到所述隧道表面；如果不能达到，则发送通知信号给控制模块，通知信号用于调整所述监测系统；所述红外发射器发射完所述红外光信号后，发送第二启动信号给所述第二摄像头，所述第二摄像头接收到所述第二启动信号后针对隧道表面进行拍摄红外点阵图像；所述第一摄像头用于拍摄隧道实时图像；所述第一摄像头和所述第二摄像头均连接所述数据处理模块，用于针对拍摄的图像进行处理，并将处理后的数据发送到所述控制模块，并对监测数据和视频数据进行分析和处理，根据分析和处理的结果确定隧道是否变形。
[0004]所述的一种隧道变形监测系统，所述根据分析和处理的结果确定隧道是否变形具体包括：所述控制模块用于针对所述数据处理模块处理的后的红外点阵图像和实时图像进行对比，查找是否存在偏差值大于预设阈值的数据，如果存在，则确定出具体的红外点阵位置，并通过所述第二摄像头调整焦距拍摄所述红外点阵位置的具体特写图像，并通过测距仪进行激光测距，将所述具体特写图像经过所述数据处理模块发送到所述控制模块，将所述激光测距的数值发送给所述控制模块，并均作为备选数据，然后将剔除备选数据的红外点阵图像和实时图像均与隧道原始数据进行对比，判断红外点阵图像的隧道数据与所述隧道原始数据的差值是否超过阈值，如果是，则判断隧道发生变形，如果否，则表示隧道未发生变形，将备选数据作为特例与激光测距数据进行对比，形成差异数据，并将该差异数据发送给所述控制模块，所述控制模块将所述差异数据的具体位置通过所述无线通信模块发送
给工作人员的智能终端，所述工作人员的智能终端接收到所述差异数据后，进行人工复核所述差异数据，并进行人工复检隧道对应位置；如果不存在，将红外点阵图像与隧道原始数据进行对比，判断红外点阵图像的隧道数据与所述隧道原始数据的差值是否超过阈值，如果是，则判断隧道发生变形，如果否，则表示隧道未发生变形。
[0005]所述的一种隧道变形监测系统，所述控制模块包括：第一对比单元、第二对比单元、处理单元、备选数据存储单元和信号发送单元；所述第一对比单元用于针对所述数据处理模块处理的后的红外点阵图像和实时图像进行对比，并将对比结果发送给所述处理单元；所述第二对比单元用于将剔除备选数据的红外点阵图像和实时图像均与隧道原始数据进行对比；所述处理单元连接所述第一对比单元、第二对比单元、备选数据存储单元和信号发送单元；并针对所述第一对比单元和所述第二对比单元的数据进行分析处理，获得控制信号，并将所述控制信号通过所述信号发送单元发送出去。
[0006]所述的一种隧道变形监测系统，所述数据处理模块用于将模拟数据转换为数字数据，包括开关管M1
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M13、电容C1
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C3、电容Cs、8倍放大器、开关K1
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K2、反向器U1和输出控制单元；开关管M1
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M3的第一非可控端连接电源VDD，开关管M1的可控端连接开关管M2的第二非可控端和电容C2的第一端，开关管M2的可控端连接开关管M3的可控端、开关管M1的第二非可控端和电容C1的第一端，电容C1的第二端连接开关管M12的可控端、反向器U1的输入端、开关管M10的可控端和时钟信号CLK，电容C2的第二端连接反向器U1的输出端，开关管M4
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M5的可控端，开关管M3的第二非可控端连接电容C3的第一端、开关管M8的第一非可控端和基底端，电容C3的第二端连接开关管M12的第一非可控端、开关管M5的第二非可控端、开关管M6的第二非可控端和开关管M9的第一非可控端，开关管M12的第二非可控端接地，开关管M8的可控端连接开关管M4的第二非可控端、开关管M5的第一非可控端、开关管M6的第一非可控端和开关管M13的可控端，开关管M4的第一非可控端连接电源VDD，开关管M6的可控端连接开关管M8的第二非可控端、开关管M9的可控端、开关管M11的可控端和开关管M7的第一非可控端，开关管M7的可控端连接电源VDD，开关管M7的第二非可控端连接开关管M10的第一非可控端，开关管M10的第二非可控端接地；开关管M19的第二非可控端连接输入端Vin、开关管M13的第一非可控端和开关管M11的第一非可控端，开关管M11的第二非可控端连接开关管M13第二非可控端、电容Cs的第一端、8倍放大器的输入端和开关K1的第一端，开关K1的第二端连接开关K2的第二端，8倍放大器的输出端连接开关K2的第一端，开关K2的第二端连接输出控制单元。
[0007]一种如上述任意一项所述的一种隧道变形监测系统的控制方法，包括如下步骤：S1）、使用测距仪测量与隧道表面的最远距离，接收红外发射器发送的红外光信号的距离数据；S2）、比较所述最远距离和所述红外光信号的距离数据，判断所述红外发射器发送的红外光信号的距离能否达到所述最远距离，如果能够达到，则执行步骤S3）；如果不能达到，则执行步骤S5）；S3）、测距仪发送第一启动信号给所述红外发射器，所述红外发射器接收到所述第一启动信号后，发射点阵红外光信号到所述隧道表面；所述红外发射器发射完所述红外光信号后，发送第二启动信号给所述第二摄像头，所述第二摄像头接收到所述第二启动信号后针对隧道表面进行拍摄红外点阵图像；
S4）、所述第一摄像头用于拍摄隧道实时图像；所述第一摄像头和所述第二摄像头均连接所述数据处理模块，用于针对拍摄的图像进行处理，并将处理后的数据发送到所述控制模块，并对监测数据和视频数据进行分析和处理，根据分析和处理的结果确定隧道是否变形；S5）、发送通知信号给控制模块，通知信号用于调整所述监测系统到合适的第一位置，在第一位置后，返回步骤S1）。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种隧道变形监测系统，其特征在于，包括：测距仪、红外发射器、第一摄像头、第二摄像头、数据处理模块、控制模块和无线通信模块；所述测距仪与所述红外发射器设置在相同位置，用于测量测距仪与隧道表面的最远距离，并判断所述红外发射器发送的红外光信号能否达到所述最远距离，如果能够达到，则发送测距仪发送第一启动信号给所述红外发射器，所述红外发射器接收到所述第一启动信号后，发射点阵红外光信号到所述隧道表面；如果不能达到，则发送通知信号给控制模块，通知信号用于调整所述监测系统；所述红外发射器发射完所述红外光信号后，发送第二启动信号给所述第二摄像头，所述第二摄像头接收到所述第二启动信号后针对隧道表面进行拍摄红外点阵图像；所述第一摄像头用于拍摄隧道实时图像；所述第一摄像头和所述第二摄像头均连接所述数据处理模块，用于针对拍摄的图像进行处理，并将处理后的数据发送到所述控制模块，并对监测数据和视频数据进行分析和处理，根据分析和处理的结果确定隧道是否变形。2.如权利要求1所述的一种隧道变形监测系统，其特征在于，所述根据分析和处理的结果确定隧道是否变形具体包括：所述控制模块用于针对所述数据处理模块处理的后的红外点阵图像和实时图像进行对比，查找是否存在偏差值大于预设阈值的数据，如果存在，则确定出具体的红外点阵位置，并通过所述第二摄像头调整焦距拍摄所述红外点阵位置的具体特写图像，并通过测距仪进行激光测距，将所述具体特写图像经过所述数据处理模块发送到所述控制模块，将所述激光测距的数值发送给所述控制模块，并均作为备选数据，然后将剔除备选数据的红外点阵图像和实时图像均与隧道原始数据进行对比，判断红外点阵图像的隧道数据与所述隧道原始数据的差值是否超过阈值，如果是，则判断隧道发生变形，如果否，则表示隧道未发生变形，将备选数据作为特例与激光测距数据进行对比，形成差异数据，并将该差异数据发送给所述控制模块，所述控制模块将所述差异数据的具体位置通过所述无线通信模块发送给工作人员的智能终端，所述工作人员的智能终端接收到所述差异数据后，进行人工复核所述差异数据，并进行人工复检隧道对应位置；如果不存在，将红外点阵图像与隧道原始数据进行对比，判断红外点阵图像的隧道数据与所述隧道原始数据的差值是否超过阈值，如果是，则判断隧道发生变形，如果否，则表示隧道未发生变形。3.如权利要求1所述的一种隧道变形监测系统，其特征在于，所述控制模块包括：第一对比单元、第二对比单元、处理单元、备选数据存储单元和信号发送单元；所述第一对比单元用于针对所述数据处理模块处理的后的红外点阵图像和实时图像进行对比，并将对比结果发送给所述处理单元；所述第二对比单元用于将剔除备选数据的红外点阵图像和实时图像均与隧道原始数据进行对比；所述处理单元连接所述第一对比单元、第二对比单元、备选数据存储单元和信号发送单元；并针对所述第一对比单元和所述第二对比单元的数据进行分析处理，获得控制信号，并将所述控制信号通过所述信号发送单元发送出去。4.如权利要求1所述的一种隧道变形监测系统，其特征在于，所述数据处理模块用于将模拟数据转换为数字数据，包括开关管M1
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M13、电容C1
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C3、电容Cs、8倍放大器、开关K1
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K2、反向器U1和输出控制单元；开关管M1
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M3的第一非可控端连接电源VDD，开关管M1的可控端连接开关管M2的第二非可控端和电容C2的第一端，开关管M2的可控端连接开关管M3的可控端、开关管M1的第二非可控端和电容C1的第一端，电容C1的第二端连接开关管M12的可控端、反向器U1的输入端、开关管M10的可控端和时钟信号CLK，电容C2的第二端连接反向器U1的输出端，开关管M4
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M5的可控端，开关管M3...

【专利技术属性】
技术研发人员：周子雄，吴定略，李志堂，卢自立，麦伟雄，陈学文，文来胜，张兵，李瑞章，
申请(专利权)人：保利长大工程有限公司，
类型：发明
国别省市：