一种基于双车的动态行进监测隧道形变检测设备和方法技术

本申请提供一种基于双车的动态行进监测隧道形变检测设备和方法，属于隧道形变快速检测技术领域，检测设备和方法基于前车和后车双移动平台，前车和后车依靠若干RFID标签灵活定位运动，从初始位置开始至下一个可视距离的测量点，后车上的可见激光测距仪将激光照射在移动到下一个测量点的前车的激光定位标靶并测得前后两车的精确距离，前车的工业视觉分析系统获取激光定位标靶上的可见激光斑点图像并计算得到激光斑点中心在激光定位标靶的偏移坐标；通过对预定的隧道范围进行动态测量，将隧道管道相同位置的不同时间域中的管体截面坐标进行计算对比从而获取隧道管道的整体相关的形变变化量，提高了隧道形变检测的效率和准确性。准确性。准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于双车的动态行进监测隧道形变检测设备和方法


[0001]本申请涉及隧道形变快速检测
，尤其涉及一种基于双车的动态行进监测隧道形变检测设备和方法。

技术介绍

[0002]隧道建造在地质结构复杂、岩土特性不均匀的地层中,在施工和运营过程中各种外部的长期应力作用和自然环境因素的影响下,其工程性态和安全状况随时都在发生变化。单独的隧道管片形变在日常中比较容易通过管片的尺寸形变被监测出来。但整条区间隧道的三维尺度整体的形变是不容易被监测出来，尤其是水平压力方向扰动导致的隧道管线的水平形变。使用经纬仪逐段的累加变量测量需要花费大量的资源进行日常测试和计算分析。如果隧道形变出现异常,任其发展将对运营和地面的安全带来干扰后果不堪设想。隧道的形变引起的扰动会带来两个方面的重大问题：
[0003]第一、过大的整体隧道形变将严重威胁管道的安全及工程的顺利进行；
[0004]第二、过大的整体隧道形变对于地面沉降和周边道路、建筑、地下管线等设施会导致造成极大安全隐患。
[0005]通常隧道采用分段应力沉降或者静力水准仪进行分段检测沉降方式，而对于隧道的水平形变采用经纬仪在基准点上与事先的测量点进行测量获取水平形变数据。对于隧道沉降和水平的形变如果需要对隧道整条隧道检测，需要在隧道中安装长距离的应力传感，静力水准仪和水平测量基准点进行变形压力监测过程和水平形变的视距坐标测量人工监测。通过分析计算获取隧道的沉降和水平形变量。通过对比多次测出的变化量分析整条测量区域的地铁隧道的沉降和水平形变。通过隧道的形变量测量需要使用采用静态的测量点对沉降和水平变化进行测量。但是由于是静态的测量点，在长距离的测量需要在大范围的隧道中安装大量的监测设备以保证隧道变形数据的完整度。在短时间内对整条隧道不同的点位进行视距内的水平形变坐标测量以满足有效时间内隧道的水平形变检测。在隧道在变形较大的位置原有的检测模式不能根据隧道的形变动态改变监测点的检测长度和监测密度。现有的监测方式在成本，时效上不能动态的对于隧道整体形变监测提供实时性和经济性之间平衡的支持。

技术实现思路

[0006]本申请的目的是为了解决现有技术中上述的问题，本申请提供了一种基于双车的动态行进监测隧道形变检测设备和方法，通过自动行走的双车检测设备快速对长距离隧道形变提供动态、快速的检测数据，在轨道上设置RFID电子标签可实现双车自动定位所在检测管道的测量信息，而通过改变RFID电子标签的读取密度可任意改变隧道形变的扫描范围以及形变检测数据采样范围和数量；通过对预定的隧道范围进行动态测量，将隧道管道相同位置的不同时间域中的管体截面计算坐标进行对比从而获取隧道管道的整体相关的形变变化量，提高了隧道形变检测的效率和准确性。
[0007]为了实现上述目的，本申请采用了如下技术方案：
[0008]一种基于双车的动态行进监测隧道形变检测设备，其特征在于，设备包括：后车和前车，后车和前车均为自主行走车辆；
[0009]后车上设置有后车5G/WIFI模块、后车边缘服务器、可见光激光测距仪、电动水平调节机构和后车可约束RFID读取器；后车5G/WIFI模块用于与前车通讯；后车边缘服务器用于计算局部隧道管道轴线偏移坐标和全局隧道管道轴线偏移坐标；可见光激光测距仪用于向前车发射一束可见光激光，并测量前车和后车之间的距离；电动水平调节机构设置在可见光激光测距仪的下方，用于根据可见光激光测距仪内设置的电子水平传感器的信号调整可见光激光测距仪输出光束处于水平方向；后车可约束RFID读取器设置在后车的前端，用于读取铺装于地面的RFID标签；
[0010]前车上设置有前车5G/WIFI模块、前车边缘服务器、激光定位标靶、工业视觉分析系统和前车可约束RFID读取器；激光定位标靶用于接收后车上的可见光激光测距仪发射的可见激光斑点；工业视觉分析系统用于获取激光定位标靶上的可见激光斑点图像，通过计算得到可见激光斑点中心在激光定位标靶上的偏移坐标，并将结果发送给前车边缘服务器；前车边缘服务器与前车5G/WIFI模块电连接，前车5G/WIFI模块与后车5G/WIFI模块无线通讯；前车可约束RFID读取器设置在前车的前端，用于读取铺装于地面的RFID标签。
[0011]在一些技术方案中，前车可约束RFID读取器和后车可约束RFID读取器通过读取铺装于地面的RFID标签的读取密度和读取范围确定隧道管道形变检测的检测密度和范围。
[0012]在一些技术方案中，后车从后车边缘服务器中读取测量密度和轴向方向检测精度要求范围，并以此计算出前车和后车的目标RFID标签地址。
[0013]在一些技术方案中，每个目标RFID标签地址ID
n
又分为3个子标签地址，即每个测点具有3个子RFID标签，分别为第一子RFID标签、第二子RFID标签和第三子RFID标签。
[0014]在一些技术方案中，前车可约束RFID读取器读取第一子RFID标签、第二子RFID标签和第三子RFID标签；第一子RFID标签用于提示前车开始减速，前车在第二子RFID标签位置处停车开始检测，第三子RFID标签处为第二子RFID标签位置检测结果的校验位置。
[0015]在一些技术方案中，后车的可约束RFID读取器读取第一子RFID标签和第二子RFID标签，第一子RFID标签用于提示后车开始减速，后车在第二子RFID标签位置处停车开始检测。
[0016]一种基于双车的动态行进监测隧道形变检测方法，使用上述的检测设备，方法包括：(1)获取检测数据；(2)计算轴线偏移数据；(3)比较轴线历史形变。
[0017]步骤(1)进一步包括：
[0018](1.1)获取由地铁形变基准网提供的基础沉降观测基准点坐标，后车和前车初始化并获取可见光激光测距仪发射点水平高度，计算得出测量基准坐标；
[0019](1.2)后车根据系统设定的测量密度和轴向方向检测精度要求范围计算得到对应测量RFID标签地址，后车和前车运动至相应RFID标签地址位置；
[0020](1.3)后车和前车到达预定位置后读取RFID标签地址，后车启动可见光激光测距仪，电动水平调节机构调整可见光激光测距仪输出光束保持处于水平方向，可见光激光测距仪测量并获取前后两车的距离；
[0021](1.4)前车的工业视觉分析系统获取激光定位标靶上的可见激光斑点图像，并计
算得到可见激光斑点中心在激光定位标靶上的偏移坐标数据。
[0022]步骤(2)进一步包括：
[0023](2.1)将前车获得的偏移坐标数据和RFID ID数据通过前车5G/WIFI模块发送至后车边缘服务器，后车边缘服务器计算得到前车至后车的沉降和水平位移量；
[0024](2.2)后车边缘服务器基于前后两车的距离和上述沉降和水平位移量计算管道轴线偏移，计算由测量基准坐标至前后车所在管片位置的全局绝对轴线偏移坐标(即管道形变的累积量)；
[0025](2.3)将获得的由测量基准坐标至前后车所在管道位置的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于双车的动态行进监测隧道形变检测设备，其特征在于，设备包括：后车和前车，后车和前车均为自主行走车辆；后车上设置有后车5G/WIFI模块、后车边缘服务器、可见光激光测距仪、电动水平调节机构和后车可约束RFID读取器；后车5G/WIFI模块用于与前车通讯；后车边缘服务器用于计算局部隧道管道轴线偏移坐标和全局隧道管道轴线偏移坐标；可见光激光测距仪用于向前车发射一束可见光激光，并测量前车和后车之间的距离；电动水平调节机构设置在可见光激光测距仪的下方，用于根据可见光激光测距仪内设置的电子水平传感器的信号调整可见光激光测距仪输出光束处于水平方向；后车可约束RFID读取器设置在后车的前端，用于读取铺装于地面的RFID标签；前车上设置有前车5G/WIFI模块、前车边缘服务器、激光定位标靶、工业视觉分析系统和前车可约束RFID读取器；激光定位标靶用于接收后车上的可见光激光测距仪发射的可见激光斑点；工业视觉分析系统用于获取激光定位标靶上的可见激光斑点图像，通过计算得到可见激光斑点中心在激光定位标靶上的偏移坐标，并将结果发送给前车边缘服务器；前车边缘服务器与前车5G/WIFI模块电连接，前车5G/WIFI模块与后车5G/WIFI模块无线通讯；前车可约束RFID读取器设置在前车的前端，用于读取铺装于地面的RFID标签。2.如权利要求1所述的检测设备，其特征在于，前车可约束RFID读取器和后车可约束RFID读取器通过读取铺装于地面的RFID标签的读取密度和读取范围确定隧道管道形变检测的检测密度和范围。3.如权利要求2所述的检测设备，其特征在于，后车从后车边缘服务器中读取测量密度和轴向方向检测精度要求范围，并以此计算出前车和后车的目标RFID标签地址。4.如权利要求3所述的检测设备，其特征在于，每个目标RFID标签地址ID
n
又分为3个子标签地址，即每个测点具有3个子RFID标签，分别为第一子RFID标签、第二子RFID标签和第三子RFID标签。5.如权利要求4所述的检测设备，其特征在于，前车可约束RFID读取器读取第一子RFID标签、第二子RFID标签和第三子RFID标签；第一子RFID标签用于提示前车开始减速，前车在第二子RFID标签位置处停车开始检测，第三子RFID标签处为第二子RFID标签位置检测结果的校验位置。6.如权利要求4所述的检测设备，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵和平，沈新锋，姜明，何伟，邱云奎，胡明捷，段林忠，郑高柱，何灿飞，龚金辉，吴同能，
申请(专利权)人：浙大网新系统工程有限公司，
类型：发明
国别省市：