一种监测隧洞收敛变形的反光标靶组件及测量方法技术

本发明专利技术公开了一种监测隧洞收敛变形的反光标靶组件，属于隧洞工程技术领域，其包括安装部、连接部和标靶部，所述安装部主体为膨胀螺栓结构，用于嵌入安装至隧洞岩壁处，所述连接部包括连接杆和布置在连接杆两端的活动抱紧部件，两端的活动抱紧部件分别连接安装部和标靶部，所述标靶部的表面载附有反光标识。本发明专利技术还公开了了一种一种监测隧洞收敛变形的测量方法。测量方法。测量方法。

【技术实现步骤摘要】
一种监测隧洞收敛变形的反光标靶组件及测量方法


[0001]随着经济建设的发展，国内外对水资源开发、利用的需求逐渐提高，长距离输水管道系统的兴建越来越多。大规模、长距离、跨域调水工程是解决水资源时空分布不均的有效方式，已成为人类重新分配水资源、缓解缺水地区供需矛盾的重要途径，日益引起社会的广泛重视。浙江省水利发展明确提出的引调水工程很多都涉及到长距离、大规模的隧洞引调水工程，如千岛湖配水工程、瓯江引水工程、宁波联网供水工程、滩坑引水工程等。另外还有江山市、景宁县、缙云县、泰顺县等11项县级引水工程也大都涉及到隧洞引水工程。除引水工程外，防洪工程涉及到的隧洞工程输水规模和洞径跨度更大，如平阳县南湖分洪工程、青山水库防洪提升工程等。
[0002]隧道工程数量越来越多，隧道的长度越修越长，隧道工程施工跨度越来越大，隧道埋深越来越深，同时遇到的隧道工程地质条件也越来越复杂。使得施工中经常出现预料不到的塌方、冒顶、涌水等工程事故，事故一旦发生，轻则影响施工、损坏施工机械，重则造成重大的人员伤亡，而且事故发生后的处理工作难度极大。输水隧洞的工程安全不仅取决于设计、施工方法的合理，更取决于贯穿工程始终的安全监测工作。实践证明，通过成功监测，结合巡视检查发现的问题，准确掌握了工程运行性态，及时采取有效措施，可以有效避免事故的发生。
[0003]在隧洞安全监测众多监测项目中，收敛变形监测是最直观、数量最多、最重要的一项监测项目。《水工隧洞安全监测技术规范》（SL764
‑
2018）中规定，Ⅲ类围岩断面间距不大于50m，Ⅳ类围岩不大于40m，
Ⅴ
类围岩不大于30m，断裂破碎带宜为5~10m。因此隧洞监测中收敛变形监测数量一般是最多的，需要投入大量的人力物力才能完成监测。
[0004]目前隧洞收敛变形监测一般是通过埋设收敛桩，利用收敛计或全站仪进行人工监测，人工测量受人员素质、监测仪器等影响较大，人为误差较大。利用收敛计或全站仪进行测量，效率低、施工干扰大。也有利用激光测距仪或全站仪进行自动监测，但设备一次性投入过大、监测条件差导致仪器容易损坏、稳定性不高等特点，自动化监测很难大面积推广。通过收敛桩进行监测，往往仅埋设3~5个测点，测量点点之间的变化，容易因测点较少而造成漏测，发现不了局部变形。因此需要研发一种既方便快捷又整体监测的监测方法，以解决目前收敛变形监测断面多、效率低的问题，为保障隧洞安全提供有力技术支撑。
[0005]随着计算机技术与信息技术的蓬勃发展，图像识别技术也得到了大力发展，并应用于各个领域，车牌识别、人脸识别、二维码识别等已进入人们的生活。依据“水利工程补短板，水利行业强监管”的行业改革发展总基调，水利数字化转型是落实国家战略、实现水治理体系和治理能力现代化、支撑浙江水利高质量发展的必由之路与必备基础。利用图像识别技术进行收敛变形监测符合当今社会的发展趋势。
[0006]综上所述，隧洞收敛变形监测数量多、监测手段效率低，监测成果对保障隧洞安全至关重要，需要一种简单、快速的收敛变形监测方法，基于图像识别的隧洞全断面收敛变形监测方法研究十分有必要开展。
[0007]
技术介绍

[0008]本专利技术涉及隧洞工程
，特别涉及一种监测隧洞收敛变形的反光标靶组件及测量方法。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于提供一种监测隧洞收敛变形的反光标靶组件及测量方法，以提高隧洞收敛变形检测的易用性和精准度。
[0010]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种监测隧洞收敛变形的反光标靶组件，包括安装部、连接部和标靶部，所述安装部主体为膨胀螺栓结构，用于嵌入安装至隧洞岩壁处，所述连接部包括连接杆和布置在连接杆两端的活动抱紧部件，两端的活动抱紧部件分别连接安装部和标靶部，所述标靶部的表面载附有反光标识。
[0011]进一步的，所述安装部包括螺栓、套管和螺母，所述螺栓的前端为锥形收口结构，后端为与螺母配套的螺纹结构，所述螺纹结构能够与连接部的活动抱紧部件进行安装连接。
[0012]进一步的，所述套管上横向设有长槽，并在套管的前端形成与螺栓锥形收口结构配合的第一膨胀部，所述长槽从套管的前端贯穿于套管的中部，并在长槽的后端形成第二膨胀部，所述螺栓的中部设有和长槽宽度匹配的斜块，所述斜块能够作用于第二膨胀部。
[0013]进一步的，所述套管的前端的外壁处设有花纹结构。
[0014]进一步的，所述连接部的主体为球形万向节结构，所述连接杆的两端为球头结构，所述活动抱紧部件包括球头座，所述球头座外围设有抱紧螺丝。
[0015]进一步的，所述标靶部为圆片状结构，所述反光标识为圆形结构，反光标识以中心对齐的方式布置在标靶部上，所述反光标识的中心设有十字形中心标志。
[0016]一种监测隧洞收敛变形的测量方法，包括：1、根据设计图纸，在隧洞内的检测断面处布置至少3个上述的反光标靶组件，并使所有的反光标识处在同一平面上；2、在检测断面的前方设定位置和高度处，通过成像设备，获取包括所有反光标识的影像；3、对影像进行处理，采用高斯平滑滤波，利用Canny算子采用双阈值识别边缘，采用梯度优选霍夫变换（OGHT）识反光标识的圆，通过计算长短轴的重合度识别出反光标识；4、（1）首先计算两两靶标中心点的像素距离（PL）；（2）为消除拍摄角度及距离影响，计算像素代表平均长度； P=R/（（PR1+PR2）/2） 式中，P：一个像素代表的距离（mm），R：靶标的半径（mm），PR1：圆1的识别半径，PR2：圆2的识别半径 （3）采用识别的测点距离，乘以P，得到两两测点的距离；5、以第一次影像的测量结果为初始值，计算后面每次的变形量，得到隧洞收敛的
变形结果。
[0017]进一步的，在隧洞内的检测断面处布置5个的反光标靶组件。
[0018]进一步的，在影像处理过程中，首先通过中值滤波进行降噪处理，采用Ostu法对所采集的图像进行分割，进行开运算，突出比原图像亮的区域得到图像处理后的图像。
[0019]采用本方案，对比现有传统人工测量操作，具有以下好处：本方案一种监测隧洞收敛变形的反光标靶组件，其采用膨胀螺栓结构的安装部结构，其中套管上设有第一膨胀部和第二膨胀部，通过螺栓能够使这两者与岩壁紧密贴合，故能够充分反馈隧洞岩壁的收敛变形情况，连接部的主体为球形万向节结构，能够在连接杆的长度范围内进行角度调节，从而可以使所有的反光标识处在同一平面上，防止因安装操作过程中发生的误差和偏离，从而可以提高测量的精准度，同时，连接部自身也具有紧固的作用，当其通过抱紧螺丝进行角度固定后，能够保持稳定的结构，可以提高每一次测量的精度；本方案一种监测隧洞收敛变形的测量方法，通过图像处理的方式，来识别反光标靶之间的距离关系，从而得到隧洞收敛的变形结果，具有操作便利，使用便捷和测量精准高效的特点，在本方案中，通过对图像进行处理，并获取像素点匹配的距离值，从而每一次拍照成像都能够快速获得当前两两靶标中心点的像素距离，故可以快速对第一次成像的计算结构进行比本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种监测隧洞收敛变形的反光标靶组件，其特征在于：包括安装部、连接部和标靶部，所述安装部主体为膨胀螺栓结构，用于嵌入安装至隧洞岩壁处，所述连接部包括连接杆和布置在连接杆两端的活动抱紧部件，两端的活动抱紧部件分别连接安装部和标靶部，所述标靶部的表面载附有反光标识，所述安装部包括螺栓、套管和螺母，所述螺栓的前端为锥形收口结构。2.根据权利要求1所述的一种监测隧洞收敛变形的反光标靶组件，其特征在于：所述螺栓后端为与螺母配套的螺纹结构，所述螺纹结构能够与连接部的活动抱紧部件进行安装连接。3.根据权利要求2所述的一种监测隧洞收敛变形的反光标靶组件，其特征在于：所述套管上横向设有长槽，并在套管的前端形成与螺栓锥形收口结构配合的第一膨胀部，所述长槽从套管的前端贯穿于套管的中部，并在长槽的后端形成第二膨胀部，所述螺栓的中部设有和长槽宽度匹配的斜块，所述斜块能够作用于第二膨胀部。4.根据权利要求1所述的一种监测隧洞收敛变形的反光标靶组件，其特征在于：所述套管的前端的外壁处设有花纹结构。5.根据权利要求1所述的一种监测隧洞收敛变形的反光标靶组件，其特征在于：所述连接部的主体为球形万向节结构，所述连接杆的两端为球头结构，所述活动抱紧部件包括球头座，所述球头座外围设有抱紧螺丝。6.根据权利要求1所述的一种监测隧洞收敛变形的反光标靶组件，其特征在于：所述标靶部为圆片状结构，所述反光标识为圆形结构，反光标识...

【专利技术属性】
技术研发人员：李峰，许孝臣，刘进宝，臧浩扬，陈旭，郑柯辉，
申请(专利权)人：浙江同济科技职业学院，
类型：发明
国别省市：