一种隧道变形实时自动监测系统及监测方法技术方案

本发明专利技术公开了一种隧道变形实时自动监测系统：包括子监测端、采集中心和变形监测平台；所述子监测端用于对隧道内各个固定监测点位置的隧道变形初始数据进行实时动态采集，所述采集中心用于接收各个子监测端采集到的初始数据，并上传至变形监测平台，所述变形监测平台用于对接收的数据进行综合分析，并通过图像处理算法精确计算光斑图像的对应的位置坐标，同时进行风险评估。本发明专利技术中，该监测系统采用激光光斑的计算定位方式，能够对施工中或营运中隧道结构的变形情况和位置进行准确的监测，并可以对隧道结构内潜在安全隐患进行挖掘，为隧道施工和运行提供安全保障，避免了人工手动监测带来的工作负担，减少了人员进出隧道带来的风险隐患。的风险隐患。的风险隐患。

【技术实现步骤摘要】
一种隧道变形实时自动监测系统及监测方法


[0001]本专利技术涉及隧道变形监测
，尤其涉及一种隧道变形实时自动监测系统及监测方法。

技术介绍

[0002]随着经济和科技水平的不断提升，大量的隧道工程开始出现在交通道路中，这些隧道的建设无疑又把中国的隧道建设规模和技术都提上一个新的台阶，但由于隧道工程所处地质条件复杂多变，尤其是长大隧道的地质信息更是难以掌握，施工条件比地面建筑物要差得多，施工人员生命及财产都受到极大的威胁，为了准确的了解隧道结构的变形情况，就需要对隧道的变形数据进行实时的监测并分析。
[0003]现有的隧道变形监测方式通常采用人工配合传感器设备的组合监测方式，需要人员定期的进出隧道对相关监测设备和监测数据进行操作，并且隧道变形监测的方式较为浅显，无法挖掘隧道结构潜在的变形安全隐患，从而无法及时的对安全隐患进行发现和标记，不利于隧道结构变形的精确监测。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供采用可以对隧道变形位置进行准确定位，并挖掘潜在安全隐患，排除隧道结构潜在风险的一种隧道变形实时自动监测系统及监测方法。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种隧道变形实时自动监测系统：包括子监测端、采集中心和变形监测平台；
[0006]所述子监测端作为监测系统的数据采集前端，用于对隧道内各个固定监测点位置的隧道变形初始数据进行实时动态采集，并与相邻固定监测点形成互联，形成局部固定监测交汇点；
[0007]所述采集中心作为监测系统的数据中转站，用于接收各个子监测端采集到的初始数据，并经由数据优化处理后，获取可直接利用的数据，并上传至变形监测平台；
[0008]所述变形监测平台作为监测系统的监测大脑，用于对接收的数据进行综合分析，并对每一个固定监测点的实时采集的光斑图像进行标定，通过图像处理算法精确计算光斑图像的对应的位置坐标，并比较固定监测点光斑坐标值的变化情况，获得固定监测点的实时变形数据，同时预测固定监测点未来变化的趋势走向，进行风险评估。
[0009]作为上述技术方案的进一步描述：
[0010]所述子监测端由若干个激光定位器和接收靶组成，一个激光定位器和一个接收靶作为一组，并设置在隧道内的每一个固定监测点位置，上一固定监测点的激光定位器实时向下一固定监测点的接收靶投射激光光斑。
[0011]作为上述技术方案的进一步描述：
[0012]所述采集中心由数据定位模块、数据加密模块和数据整合模块组成；
[0013]数据定位模块用于对接收到的每一个数据进行初始位置的甄别，并标记每一个数
据的初始产生位置；
[0014]数据加密模块用于对数据进行动态加密，使得数据在传输时保持完整安全状态；
[0015]数据整合模块用于对加密后的数据进行同类型的整合处理，形成独立的数据包进行传输。
[0016]作为上述技术方案的进一步描述：
[0017]所述变形监测平台由特征标定模块、坐标计算模块、自检判断模块和风险评估模块；
[0018]特征标定模块用于对数据中激光光斑图像的边界和节点位置进行识别，并标记激光光斑图像的特征信息；
[0019]坐标计算模块用于采用图像处理算法计算激光光斑图像的水平位置和纵向位置，获取固定监测点的实时坐标位置；
[0020]自检判断模块用于将计算获得的固定监测点的实时坐标位置与监测系统预设的固定监测点安全坐标位置进行比较，判断变形情况，并标记固定监测点的变形数据；
[0021]风险评估模块用于对固定监测点的变形数据进行仿真模拟演示，并根据变形数据在仿真模你演示中存在的风险进行安全评估。
[0022]作为上述技术方案的进一步描述：
[0023]所述图像处理算法计算激光光斑图像的水平位置和纵向位置步骤如下所示：
[0024]S01：将激光光斑图像进行滤波，消除噪声并保持激光光斑图像边缘清洗完整；
[0025]S02：将激光光斑图像进行亮度调节，消除图像中阴暗、对比度差带来的影响；
[0026]S03：对激光光斑图像进行阈值分割处理，拾取提取目标物和背景在灰度上的差异；
[0027]S04：对激光光斑图像进行形态学处理，实现图像边缘平滑效果；
[0028]S05：利用Canny算子对通灰度值的相邻区域之间的光斑图像进行边缘检测，获取激光光斑图像的位置数据。
[0029]作为上述技术方案的进一步描述：
[0030]所述监测系统还包括监管中心；
[0031]所述监管中心作为监测系统的后台管理端，用于提供监管人员实时了解隧道内各个固定监测点数据的通道，并及时的查阅浏览监测系统的运行数据，同时远程调控监测系统的运行状态。
[0032]作为上述技术方案的进一步描述：
[0033]所述监测系统还包括数据库；
[0034]所述数据库作为监测系统的服务器，用于存储监测系统采集和产生的一切数据，并形成整体可联动的数据综合链，满足监测系统运行状态中的数据调用需求。
[0035]一种隧道变形实时自动监测方法，包括以下步骤：
[0036]S11：子监测端实时采集隧道内各个固定监测点位置的隧道变形初始数据，并向相邻固定监测点互联；
[0037]S12：采集中心接收各个子监测端采集到的初始数据，并经由数据优化处理后上传至变形监测平台；
[0038]S13：变形监测平台对固定监测点的实时采集的光斑图像进行计算，获取光斑图像
的对应的位置坐标，同时对固定监测点进行风险评估，并上传数据至数据库；
[0039]S14：监管中心远程管理和调度监测系统，并向监测系统中的发送控制指令，实现监管中心与监测系统的交互。
[0040]在上述技术方案中，本专利技术提供的一种隧道变形实时自动监测系统及监测方法，具有以下有益效果：
[0041]该监测系统采用激光光斑的计算定位方式，能够对施工中或营运中隧道结构的变形情况和位置进行准确的监测，并结合仿真模拟的甄别手段，可以对隧道结构内潜在的变形安全隐患进行挖掘，并提供实时数据分析和警示效果，为隧道施工和运行提供安全保障，同时也避免了人工手动监测带来的工作负担，减少了人员频繁进出隧道带来的风险隐患。
附图说明
[0042]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0043]图1为本专利技术实施例提供的一种隧道变形实时自动监测系统的示意图。
具体实施方式
[0044]为了使本领域的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面将结合附图对本专利技术作进一步的详细介绍。
[0045]如图1所示，一种隧道变形实时自动监测系统：包括子监测端、采集中心和变形监测平台；
[0046]子监测端作为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种隧道变形实时自动监测系统，其特征在于：包括子监测端、采集中心和变形监测平台；所述子监测端作为监测系统的数据采集前端，用于对隧道内各个固定监测点位置的隧道变形初始数据进行实时动态采集，并与相邻固定监测点形成互联，形成局部固定监测交汇点；所述采集中心作为监测系统的数据中转站，用于接收各个子监测端采集到的初始数据，并经由数据优化处理后，获取可直接利用的数据，并上传至变形监测平台；所述变形监测平台作为监测系统的监测大脑，用于对接收的数据进行综合分析，并对每一个固定监测点的实时采集的光斑图像进行标定，通过图像处理算法精确计算光斑图像的对应的位置坐标，并比较固定监测点光斑坐标值的变化情况，获得固定监测点的实时变形数据，同时预测固定监测点未来变化的趋势走向，进行风险评估。2.根据权利要求1所述的一种隧道变形实时自动监测系统，其特征在于：所述子监测端由若干个激光定位器和接收靶组成，一个激光定位器和一个接收靶作为一组，并设置在隧道内的每一个固定监测点位置，上一固定监测点的激光定位器实时向下一固定监测点的接收靶投射激光光斑。3.根据权利要求1所述的一种隧道变形实时自动监测系统，其特征在于：所述采集中心由数据定位模块、数据加密模块和数据整合模块组成；数据定位模块用于对接收到的每一个数据进行初始位置的甄别，并标记每一个数据的初始产生位置；数据加密模块用于对数据进行动态加密，使得数据在传输时保持完整安全状态；数据整合模块用于对加密后的数据进行同类型的整合处理，形成独立的数据包进行传输。4.根据权利要求1所述的一种隧道变形实时自动监测系统，其特征在于：所述变形监测平台由特征标定模块、坐标计算模块、自检判断模块和风险评估模块；特征标定模块用于对数据中激光光斑图像的边界和节点位置进行识别，并标记激光光斑图像的特征信息；坐标计算模块用于采用图像处理算法计算激光光斑图像的水平位置和纵向位置，获取固定监测点的实时坐标位置；自检判断模块用于将计算获得的固定监测点的实时坐标位置与监测系统预设的固定...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫涛，汪运渝，张立兵，张杰，张骋，邢鹏飞，吴亚华，周煌，贺洋，周铭泽，
申请(专利权)人：核工业井巷建设集团有限公司，
类型：发明
国别省市：