隧道洞口状态监测系统、方法、电子设备及存储介质技术方案

本发明专利技术揭示了一种隧道洞口状态监测系统、方法、电子设备及存储介质，所述监测系统包括点云数据获取模块、数据处理模块及状态分析模块；点云数据获取模块用以获取隧道洞口及边坡的的三维激光扫描数据，所述三维激光扫描数据包括隧道口点云数据及边坡点云数据；数据处理模块用以对所述点云数据获取模块获取的隧道洞口及边坡的三维激光扫描数据进行大数据处理；状态分析模块用以根据所述数据处理模块形成的数据分析隧道洞口的状态。本发明专利技术可实时对隧道洞口进行连续观察分析，掌握洞口及附属结构的动态发展过程，可对该过程进行分析和预警，从而保障了地铁运营过程的安全。从而保障了地铁运营过程的安全。从而保障了地铁运营过程的安全。

【技术实现步骤摘要】
隧道洞口状态监测系统、方法、电子设备及存储介质


[0001]本专利技术属于状态监测
，涉及一种监测系统，尤其涉及一种隧道洞口状态监测系统、方法、电子设备及存储介质。

技术介绍

[0002]现阶段地铁隧道洞口受地质条件、水文条件及施工开挖等因素的影响，运营过程中存在滑坡、变形等事故风险。同时地铁过渡段与城市道路交错，存在过车、行人丢弃固定物，车辆事故导致防护网等异物掉入地铁线内等等诸多风险。
[0003]如今还没有对地铁隧道洞口进行状态监测的方案，当危害发生时只能被动解决出现的问题。
[0004]有鉴于此，如今迫切需要设计一种隧道洞口状态监测方式，以便克服现有隧道洞口状态管理方式存在的上述至少部分缺陷。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种隧道洞口状态监测系统、方法、电子设备及存储介质，可实时对隧道洞口进行连续观察分析，掌握洞口及附属结构的动态发展过程，可对该过程进行分析和预警，从而保障了地铁运营过程的安全。
[0006]为解决上述技术问题，根据本专利技术的一个方面，采用如下技术方案：
[0007]一种隧道洞口状态监测系统，所述监测系统包括：
[0008]点云数据获取模块，用以获取隧道洞口及边坡的的三维激光扫描数据，所述三维激光扫描数据包括隧道口点云数据及边坡点云数据；
[0009]数据处理模块，连接所述点云数据获取模块，用以对所述点云数据获取模块获取的隧道洞口及边坡的三维激光扫描数据进行大数据处理；
[0010]状态分析模块，连接所述数据处理模块，用以根据所述数据处理模块形成的数据分析隧道洞口的状态。
[0011]作为本专利技术的一种实施方式，所述点云数据获取模块为三维激光扫描装置。
[0012]作为本专利技术的一种实施方式，所述监测系统进一步包括：三维模型构建模块，用以采用多站激光点云联合的隧道洞口及边坡数据进行三维模型构建，获取精确的隧道洞口及边坡相对几何结构参数。
[0013]作为本专利技术的一种实施方式，所述监测系统进一步包括：监测点信息获取模块，用以通过控制点约束的三维点云绝对基准转换，获取监测点平面绝对位置及高程，为隧道绝对基准下的变形观测提供数据基础，结合各项成果进行后续的相关变形检测应用。
[0014]作为本专利技术的一种实施方式，所述三维激光扫描装置具体包括：
[0015]激光器控制单元，用以触发激光及调整激光发射功率单元；
[0016]激光器，用以发射出用于扫描的激光；
[0017]发射光学系统，用以调整激光的输出波形及方向；
[0018]接收光学系统，用以接收激光回波，将接收到的激光能力聚集到光电探测器上；
[0019]光电探测器，用以对激光回波信号进行光电转换，输出微弱电信号；
[0020]模拟信号调试单元，用以对探测器输出的微弱信号进行处理，包括跨阻运放电路、自动增益运放电路；
[0021]高速模拟信号采集单元，用以对调理后的激光回波信号进行采集；
[0022]回波强度检测单元，用以对调理后的激光回波信号采样检测回波强度；
[0023]时间测量单元，用以测量激光发射脉冲与接收脉冲的精确时间差；
[0024]激光测距控制单元，用以触发激光器控制单元，控制激光器发射出激光脉冲；脉冲遇到目标反射到接收光学系统，由光电探测器将光信号转换为电信号，模拟信号调理单元对回波信号进行放大、波形整形后形成回波脉冲，分别输出到比较器、高速模拟信号采集单元、回波强度检测单元；其中进入时间测量单元的模块计算出脉冲发射与返回的精确时间间隔，测得激光脉冲经过的时间t，从而可以根据公式L＝v*t/2计算出探测器到被测目标之间的距离；而进入回波强度检测单元的信号经过峰值保持电路，低速ADC采样后获取到激光回波信号的强度信息；另外经过模拟采样单元的信号，经过采样速率约500M的高速ADC后，获取到回波的完整波形；通过与发射端的波形对比计算出信号的返回时间间隔；计算出被检测目标的距离。
[0025]根据本专利技术的另一个方面，采用如下技术方案：一种隧道洞口状态监测方法，所述状态监测方法包括：
[0026]点云数据获取步骤；获取隧道洞口及边坡的的三维激光扫描数据，所述三维激光扫描数据包括隧道口点云数据及边坡点云数据；
[0027]数据处理步骤；对所述点云数据获取步骤获取的隧道洞口及边坡的三维激光扫描数据进行大数据处理；
[0028]状态分析步骤；根据所述数据处理步骤形成的数据分析隧道洞口的状态。
[0029]作为本专利技术的一种实施方式，所述状态监测方法进一步包括：三维模型构建步骤；采用多站激光点云联合的隧道洞口及边坡数据进行三维模型构建，获取精确的隧道洞口及边坡相对几何结构参数。
[0030]作为本专利技术的一种实施方式，所述状态监测方法进一步包括：监测点信息获取步骤；通过控制点约束的三维点云绝对基准转换，获取监测点平面绝对位置及高程，为隧道绝对基准下的变形观测提供数据基础，结合各项成果进行后续的相关变形检测应用。
[0031]根据本专利技术的又一个方面，采用如下技术方案：一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。
[0032]根据本专利技术的又一个方面，采用如下技术方案：一种存储介质，其上存储有计算机程序指令，该计算机程序指令被处理器执行时实现上述方法的步骤。
[0033]本专利技术的有益效果在于：本专利技术提出的隧道洞口状态监测系统、方法、电子设备及存储介质，可实时对隧道洞口进行连续观察分析，掌握洞口及附属结构的动态发展过程，可对该过程进行分析和预警，从而保障了地铁运营过程的安全。
附图说明
[0034]图1为本专利技术一实施例中隧道洞口状态监测系统的组成示意图。
[0035]图2为本专利技术一实施例中隧道洞口状态监测方法的流程图。
[0036]图3为本专利技术一实施例中电子设备的组成示意图。
[0037]图4为本专利技术一实施例中不同期观测监测边坡形变的示意图。
具体实施方式
[0038]下面结合附图详细说明本专利技术的优选实施例。
[0039]为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对本专利技术权利要求的限制。
[0040]该部分的描述只针对几个典型的实施例，本专利技术并不仅局限于实施例描述的范围。相同或相近的现有技术手段与实施例中的一些技术特征进行相互替换也在本专利技术描述和保护的范围内。
[0041]说明书中各个实施例中的步骤的表述只是为了方便说明，本申请的实现方式不受步骤实现的顺序限制。说明书中的“连接”既包含直接连接。
[0042]本专利技术揭示了一种隧道洞口状态监测系统，图1为本专利技术一实施例中隧道洞口状态监测系统的组成示意图；请参阅图1，所述状态监测系统包括：点云数据获取模块1、数据处理模块2及状态分析模本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种隧道洞口状态监测系统，其特征在于，所述状态监测系统包括：点云数据获取模块，用以获取隧道洞口及边坡的的三维激光扫描数据，所述三维激光扫描数据包括隧道口点云数据及边坡点云数据；数据处理模块，连接所述点云数据获取模块，用以对所述点云数据获取模块获取的隧道洞口及边坡的三维激光扫描数据进行大数据处理；状态分析模块，连接所述数据处理模块，用以根据所述数据处理模块形成的数据分析隧道洞口的状态。2.根据权利要求1所述的隧道洞口状态监测系统，其特征在于：所述点云数据获取模块为三维激光扫描装置。3.根据权利要求1所述的隧道洞口状态监测系统，其特征在于：所述监测系统进一步包括：三维模型构建模块，用以采用多站激光点云联合的隧道洞口及边坡数据进行三维模型构建，获取精确的隧道洞口及边坡相对几何结构参数。4.根据权利要求3所述的隧道洞口状态监测系统，其特征在于：所述监测系统进一步包括：监测点信息获取模块，用以通过控制点约束的三维点云绝对基准转换，获取监测点平面绝对位置及高程，为隧道绝对基准下的变形观测提供数据基础，结合各项成果进行后续的相关变形检测应用。5.根据权利要求1所述的隧道洞口状态监测系统，其特征在于：所述三维激光扫描装置具体包括：激光器控制单元，用以触发激光及调整激光发射功率单元；激光器，用以发射出用于扫描的激光；发射光学系统，用以调整激光的输出波形及方向；接收光学系统，用以接收激光回波，将接收到的激光能力聚集到光电探测器上；光电探测器，用以对激光回波信号进行光电转换，输出微弱电信号；模拟信号调试单元，用以对探测器输出的微弱信号进行处理，包括跨阻运放电路、自动增益运放电路；高速模拟信号采集单元，用以对调理后的激光回波信号进行采集；回波强度检测单元，用以对调理后的激光回波信号采样检测回波强度；时间测量单元，用以测量激光发射脉冲与接收脉冲的精确时间差；激光测距控制单元，用以触发激光器控制单元，控制激光器发射出激光脉冲；脉冲遇到目标反射到接收光学系统，由...

【专利技术属性】
技术研发人员：张长生，
申请(专利权)人：上海新海信通信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：