盾构砂浆罐泥浆液位监测的系统、图像处理工控机及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种盾构砂浆罐泥浆液位监测的系统、图像处理工控机及方法，其中该系统包括：红外激光发射器，用于发出激光线到砂浆罐的罐壁及泥浆浆液；摄像头，用于获取浆液液面及激光线信息的当前监控图像；图像处理工控机，用于根据当前监控图像及液位监测图像算法模型，识别液面与罐壁交接处打在泥浆浆液上的激光线和打在罐壁的激光线存在的当前偏差值；在当前偏差值大于预先标定的低液位对应的偏差值时，传输补液预警信息至盾构机上位机；盾构机上位机，用于根据预警信息，发出浆液补充信号至盾构机车；盾构机车，用于在接收到补充信号时，将浆液补充至砂浆罐中。本发明专利技术可以实现低成本、安全且稳定地监测盾构砂浆罐泥浆液位。位。位。

【技术实现步骤摘要】
盾构砂浆罐泥浆液位监测的系统、图像处理工控机及方法


[0001]本专利技术涉及隧道施工
，尤其涉及一种盾构砂浆罐泥浆液位监测的系统、图像处理工控机及方法。

技术介绍

[0002]本部分旨在为权利要求书中陈述的本专利技术实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。
[0003]同步注浆系统是盾构机重要的子系统之一，在盾构掘进时同步完成水泥浆液的注入地层过程，对于控制地表沉降发挥着重要作用。注浆系统所使用的浆液存储在盾构机砂浆罐中，因砂浆罐体积有限，每掘进一段时间需要盾构机车完成对砂浆罐的浆液补充工作，若浆液无法及时补充，地表沉降控制质量难以保证。
[0004]现有盾构砂浆罐浆液补充需要主司机通过摄像头对浆液进行观察，当浆液较低时，预期无法满足掘进要求时，通知机车司机完成注浆工作，主司机需要时刻关注砂浆罐液位，造成对掘进的注意力分散，不利于掘进安全。在盾构掘进机领域为检索到相关液位监测专利，其他领域如石油钻孔、桩基钻孔等领域有相关液位监测专利，如申请号202210198936.4，通过在护筒外部设置压位机与保护部件等，通过连通器原理实现液位的监测；如申请号202210626711.4，通过在夜罐顶部安装浮球式液位计、超声波液位计等传感器，实现液位监测；其他相关专利不在此一一阐述。总体而言，现有液位监测技术通过增加传感器实现液位监测，一方面需增加传感器成本，再一方面为防止浆液凝固，砂浆罐中会使转动轴保持一直转动，引起液面波动，造成测量误差，导致液位监测不稳定。另一方面，司机对掘进的注意力分散，不利于掘进安全。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例提供一种盾构砂浆罐泥浆液位监测的系统，用以在盾构掘进机砂浆罐上增加激光发射器，利用现有监控摄像头实现低成本、安全且稳定地监测盾构砂浆罐泥浆液位，该系统包括：
[0006]红外激光发射器，用于发出激光线到砂浆罐的罐壁及泥浆浆液的液面；
[0007]摄像头，用于获取砂浆罐中泥浆浆液的液面及激光线信息的当前监控图像，将当前监控图像发送至图像处理工控机；
[0008]图像处理工控机，用于根据当前监控图像，以及预先存储的液位监测图像算法模型，识别液面与罐壁交接处打在泥浆浆液上的激光线和打在罐壁的激光线存在的当前偏差值；在当前偏差值大于预先标定的低液位对应的偏差值时，传输补液预警信息至盾构机上位机；
[0009]盾构机上位机，用于在盾构掘进的过程中，根据所述补液预警信息，发出浆液补充指示信号至盾构机车；
[0010]盾构机车，与所述砂浆罐连通，用于在接收到盾构机上位机的浆液补充指示信号
时，将运输的泥浆浆液补充至砂浆罐中。
[0011]本专利技术实施例还提供一种盾构砂浆罐泥浆液位监测的图像处理工控机，用以在盾构掘进机砂浆罐上增加激光发射器，利用现有监控摄像头实现低成本、安全且稳定地监测盾构砂浆罐泥浆液位，该工控机包括：
[0012]接收单元，用于接收摄像头获取的砂浆罐中泥浆浆液的液面及激光线信息的当前监控图像；所述激光线为红外激光发射器发出到砂浆罐的泥浆浆液的罐壁及液面的激光线；
[0013]液位监测单元，用于根据当前监控图像，以及预先存储的液位监测图像算法模型，识别液面与罐壁交接处打在泥浆浆液液面上的激光线和打在罐壁的激光线存在的当前偏差值；
[0014]补液预警单元，用于在当前偏差值大于预先标定的低液位对应的偏差值时，传输补液预警信息至盾构机上位机；所述盾构机上位机用于在盾构掘进的过程中，根据所述补液预警信息，发出浆液补充指示信号至盾构机车；所述盾构机车用于在接收到盾构机上位机的浆液补充指示信号时，将运输的泥浆浆液补充至砂浆罐中。
[0015]本专利技术实施例还提供一种盾构砂浆罐泥浆液位监测的方法，用以在盾构掘进机砂浆罐上增加激光发射器，利用现有监控摄像头实现低成本、安全且稳定地监测盾构砂浆罐泥浆液位，该方法包括：
[0016]接收摄像头获取的砂浆罐中泥浆浆液的液面及激光线信息的当前监控图像；所述激光线为红外激光发射器发出到砂浆罐的罐壁及泥浆浆液的液面的激光线；
[0017]根据当前监控图像，以及预先存储的液位监测图像算法模型，识别液面与罐壁交接处打在泥浆浆液液面上的激光线和打在罐壁的激光线存在的当前偏差值；
[0018]在当前偏差值大于预先标定的低液位对应的偏差值时，传输补液预警信息至盾构机上位机；所述盾构机上位机用于在盾构掘进的过程中，根据所述补液预警信息，发出浆液补充指示信号至盾构机车；所述盾构机车用于在接收到盾构机上位机的浆液补充指示信号时，将运输的泥浆浆液补充至砂浆罐中。
[0019]本专利技术实施例还提供一种计算机设备，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盾构砂浆罐泥浆液位监测的方法。
[0020]本专利技术实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述盾构砂浆罐泥浆液位监测的方法。
[0021]本专利技术实施例还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述盾构砂浆罐泥浆液位监测的方法。
[0022]与现有技术中盾构砂浆罐泥浆液位监测成本高、存在测量误差且不利于司机安全的技术方案相比，本专利技术实施例提供的盾构砂浆罐泥浆液位监测的方案的有益技术效果是：
[0023]首先，本专利技术实施例中，激光线打在砂浆罐罐壁与浆液上是一条线，因此通过识别浆液液面时，找到液面与砂浆罐罐壁交接处打在泥浆浆液上的激光线和打在罐壁的激光线存在的当前偏差值，利用该当前偏差值进行补浆预警，在当前偏差值大于预先标定的低液位对应的偏差值时，传输补液预警信息至盾构机上位机，进而完成后续控制补浆控制，确保
不受到搅拌装置扰动的影响，实现稳定液面的测量。
[0024]其次，本专利技术实施例中，在盾构掘进机砂浆罐上增加激光发射器，红外激光发射器发出激光线到砂浆罐的罐壁及泥浆浆液的液面；摄像头获取砂浆罐中泥浆浆液的液面及激光线信息的当前监控图像，将当前监控图像发送至图像处理工控机，进而后续保证图像处理工控机进行稳定地补液预警，省去了现有传感器等购置成本，可以实现低成本地监测盾构砂浆罐泥浆液位。
[0025]再次，本专利技术实施例实现了浆液自动监测补浆，降低了盾构机主司机掘进时时刻通过自身关注浆液液面的精力，使其更关注于掘进施工，保障了施工安全，同时为后续盾构无人掘进时，注浆系统的自动化提供了技术支撑。
[0026]综上，本专利技术实施例可以实现低成本、安全且稳定地监测盾构砂浆罐泥浆液位。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种盾构砂浆罐泥浆液位监测的系统，其特征在于，包括：红外激光发射器(3)，用于发出激光线到砂浆罐(1)的罐壁及泥浆浆液(2)的液面；摄像头(4)，用于获取砂浆罐(1)中泥浆浆液(2)的液面及激光线信息的当前监控图像，将当前监控图像发送至图像处理工控机(8)；图像处理工控机(8)，用于根据当前监控图像，以及预先存储的液位监测图像算法模型，识别液面与罐壁交接处打在泥浆浆液(2)液面上的激光线和打在罐壁的激光线存在的当前偏差值；在当前偏差值大于预先标定的低液位对应的偏差值时，传输补液预警信息至盾构机上位机(5)；盾构机上位机(5)，用于在盾构掘进的过程中，根据所述补液预警信息，发出浆液补充指示信号至盾构机车(7)；盾构机车(7)，与所述砂浆罐(1)连通，用于在接收到盾构机上位机(5)的浆液补充指示信号时，将运输的泥浆浆液补充至砂浆罐(1)中。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述图像处理工控机(8)还用于在根据当前监控图像，以及预先存储的摄像头视野遮挡算法模型，检测到摄像头视野受到遮挡时，发送遮挡报警信号至所述盾构机上位机(5)；所述盾构机上位机(5)还用于在接收所述遮挡报警信号时，发出冲洗指示信号；所述系统还包括：冲洗装置(10)，用于在接收到所述冲洗指示信号时，对摄像头(4)进行冲洗。3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述图像处理工控机(8)具体用于将当前监控图像分为前景和后景；检测前景的最大连通区域；根据前景的最大连通区域，确定摄像头视野遮挡率；在确定摄像头视野遮挡率超过预设遮挡阈值时，发送遮挡报警信号至所述盾构机上位机(5)。4.如权利要求2或3所述的系统，其特征在于，所述图像处理工控机(8)同时执行识别泥浆浆液(2)的当前液位值及检测摄像头视野受到遮挡的步骤。5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述图像处理工控机(8)具体用于对当前监控图像进行边缘检测，识别出当前监控图像中位于砂浆罐罐壁上的激光线，砂浆罐罐壁内侧的直线，以及位于浆液液面的激光线；确定位于砂浆罐罐壁上的激光线与砂浆罐罐壁内侧的直线的第一交点坐标，以及位于浆液液面的激光线与砂浆罐罐壁内侧的直线的第二交点坐标；根据所述第一交点坐标及第二交点坐标，确定打在泥浆浆液(2)的液面上的激光线和打在砂浆罐罐壁的激光线之间的当前偏差值。6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述图像处理工控机(8)还用于在当前偏差值小于预先标定的高液位对应的偏差值时，传输停止补液预警信息至盾构机上位机(5)；所述盾构机上位机(5)还用于在盾构掘进的过程中，根据所述停止补液预警信息，发出停止浆液补充指示信号至盾构机车(7)；盾构机车(7)还用于在接收到盾构机上位机(5)的停止浆液补充指示信号时，控制停止补充浆液。7.一种盾构砂浆罐泥浆液位监测的图像处理工控机，其特征在于，包括：接收单元，用于接收摄像头获取的砂浆罐(1)中泥浆浆液(2)的液面及激光线信息的当前监控图像；所述激光线为红外激光发射器(3)发出到砂浆罐(1)的罐壁及泥浆浆液(2)的
液面的激光线；液位监测单元，用于根据当前监控图像，以及预先存储的液位监测图像算法模型，识别液面与罐壁交接处打在泥浆浆液(2)液面上的激光线和打在罐壁的激光线存在的当前偏差值；补液预警单元，用于在当前偏差值大于预先标定的低液位对应的偏差值时，传输补液预警信息至盾构机上位机(5)；所述盾构机上位机(5)用于在盾构掘进的过程中，根据所述补液预警信息，发出浆液补充指示信号至盾构机车(7)；所述盾构机车(7)用于在接收到盾构机上位机(5)的浆液补充指示信号时，将运输的泥浆浆液补充至砂浆罐(1)中。8.如权利要求7所述的图像处理工控机，其特征在于，还包括：视野检测单元，用于在根据当前监控图像，以及预先存储的摄像头视野遮挡算法模型，检测到摄像头视野受到遮挡时，发送遮挡报警信号至所述盾构机上位机(5)；所述盾构机上位机(5)还用于在接收所述遮挡报警信号时，发出冲洗指示信号；所述冲洗指示信号用于启动冲洗装置(10)对摄像头(4)进行冲洗。9.如权利要求8所述的图像处理工控机，其特征在于，所述视野检测单元具体用于：将当前监控图像分为前景和后景；检测前景的最大连通区域；根据前景的最大连通区域，确定摄像头视野遮挡率；在确定摄像头视野遮挡率超过预设遮挡阈值时，发送遮挡报警信号至所述盾构机上位机(5)。10.如权利要求7所述的图像处理工控机，其特征在于，所述液位监测单元具体用于对当前监控图像进...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨晨，叶蕾，谭娜，李鹏宇，鞠翔宇，郑赢豪，张娜，王永胜，孙森震，郑霄峰，于太彰，王双敬，陈坤杰，
申请(专利权)人：中铁工程装备集团有限公司，
类型：发明
国别省市：