隧道围岩变形监测系统技术方案

本发明专利技术公开了隧道围岩变形监测系统，包括：轨道，其设置在隧道内；监测小车，其可移动设置在所述轨道上，所述监测小车上设置有激光发射器和摄像机；多块挡光板，多块所述挡光板间隔设置在隧道围岩内壁上；控制器，用于当所述监测小车经过所述挡光板时，使所述激光发射器向所述挡光板发射激光，并使所述摄像机拍摄多张包含所述挡光板上光斑的监测图像，所述控制器将多张所述监测图像中的所述光斑与初始光斑比较，根据比较结果估算所述挡光板的位移和转角。本发明专利技术能够实现隧道围岩变形监测，并且监测过程简单，成本较低。成本较低。成本较低。

【技术实现步骤摘要】
隧道围岩变形监测系统


[0001]本专利技术涉及隧道施工相关
更具体地说，本专利技术涉及隧道围岩变形监测系统。

技术介绍

[0002]隧道围岩变形与隧道安全息息相关，良好的隧道围岩变形监测技术能够及时发现风险，减少事故发生。现有的隧道围岩变形监测技术中，使用较广的是光纤监测技术，如申请号为2016109102207的专利技术专利，但是光纤监测技术需要在围岩内埋设光纤传感器，监测操作过程复杂繁琐，而且光纤传感器难以更换和回收，因此成本较高。
[0003]因此，有必要设计一种能够一定程度克服上述缺陷的技术方案。

技术实现思路

[0004]本专利技术的一个目的是提供隧道围岩变形监测系统，能够实现隧道围岩变形监测，并且监测过程简单，成本较低。
[0005]为了实现本专利技术的这些目的和其它优点，根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供了隧道围岩变形监测系统，包括：轨道，其设置在隧道内；监测小车，其可移动设置在所述轨道上，所述监测小车上设置有激光发射器和摄像机；多块挡光板，多块所述挡光板间隔设置在隧道围岩内壁上；控制器，用于当所述监测小车经过所述挡光板时，使所述激光发射器向所述挡光板发射激光，并使所述摄像机拍摄多张包含所述挡光板上光斑的监测图像，所述控制器将多张所述监测图像中的所述光斑与初始光斑比较，根据比较结果估算所述挡光板的位移和转角。
[0006]进一步地，所述监测小车上设置有第一动力机构，用于驱动所述监测小车在所述轨道上移动依次经过多块所述挡光板。
[0007]进一步地，所述监测小车上设置有一旋转架，所述激光发射器和所述摄像机设置在所述旋转架上，所述旋转架以能够左右摆动的方式设置，所述旋转架由第二动力机构驱动，用于驱动所述激光发射器和所述摄像机摆动，以对准所述挡光板。
[0008]进一步地，所述轨道上设置有多个监测点，每个所述监测点周围的隧道围岩内壁对应设置有所述挡光板，所述控制器内存储有与每个所述监测点对应的所述旋转架的转角，以使所述监测小车在到达所述监测点后，所述旋转架摆动，驱动所述激光发射器和所述摄像机对准所述挡光板。
[0009]进一步地，所述初始光斑为所述挡光板处于初始状态时，所述监测小车经过所述挡光板，所述激光发射器发射的激光的在所述挡光板上的光斑。
[0010]进一步地，所述光斑和所述初始光斑均为多边形。
[0011]进一步地，所述控制器内存储有初始光斑的大小信息和位置信息，识别所述光斑，获取所述光斑的大小信息和位置信息，比较所述光斑与初始光斑，确定根据各光斑与对应所述初始光斑的位置偏差、大小偏差，根据所述位置偏差和所述大小偏差估算所述挡光板
的位移和转角。
[0012]进一步地，还包括：报警器，其设置在所述监测小车上，用于在所述挡光板的位移和转角分别大于预定值时，发出报警信号。
[0013]本专利技术至少包括以下有益效果：
[0014]本专利技术包括轨道、监测小车、挡光板和控制器，监测小车可移动设置在轨道上，利用其上设置激光发射器向设置在隧道围岩表面的挡光板发射激光，并利用摄像机拍摄包含挡光板上光斑的监测图像，将监测图像中的光斑与初始光斑比较，根据比较结果估算挡光板的位移和转角，实现对隧道围岩变形的监测。本专利技术的监测过程较为简单，设置在隧道围岩内壁的挡光板容易安装、拆卸和回收，成本较低。
[0015]本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
[0016]图1为本申请一个实施例的结构示意图；
[0017]图2为本申请一个实施例监测小车的结果示意图。
具体实施方式
[0018]下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0019]应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
[0020]如图1～2所示，本申请的实施例提供了隧道围岩1变形监测系统，包括：轨道2，其设置在隧道内；监测小车3，其可移动设置在所述轨道2上，所述监测小车3上设置有激光发射器303和摄像机304；多块挡光板4，多块所述挡光板4间隔设置在隧道围岩1内壁上；控制器，用于当所述监测小车3经过所述挡光板4时，使所述激光发射器303向所述挡光板4发射激光，并使所述摄像机304拍摄多张包含所述挡光板4上光斑的监测图像，所述控制器将多张所述监测图像中的所述光斑与初始光斑比较，根据比较结果估算所述挡光板4的位移和转角；
[0021]在上述实施例中，轨道2设置在隧道地面，或由支撑装置支撑位于半空中，沿着隧道的长度方向延伸；可选地，轨道2可以包括单根导轨或一对平行的导轨；监测小车3滑动或通过滚轮302滚动设置在轨道2上，利用牵引机构或自身动力机构提供动力，实现移动；监测小车3上表面设置支架，以安装激光发射器303和摄像机304，激光发射器303和摄像机304的位置关系不能改变；挡光板4设置在隧道围岩1内壁，可选地，设置于需要重点监测的位置，可选地，以蛇形分布间隔设置在隧道围岩1内壁上，可选地，通过胶水贴设在隧道围岩1内壁上，或通过螺钉等锚固件固定在隧道围岩1内壁上；挡光板4用于阻挡激光，以显示光斑，挡光板4的颜色应利于光斑的显示，可根据激光的颜色选择；监测小车3经过挡光板4时，激光发射器303发射激光，摄像头拍摄挡光板4所在区域，得到包含激光光斑的监测图像；对监测图像中的激光光斑进行识别，并将其与初始光斑进行比较，由于激光具有较好的直线性，一旦挡光板4的出现位移或转动，光斑在挡光板4上的位置将出现改变，即根据光斑与初始光
斑的偏差，可以估算出挡光板4的位移和转角，转角包括多个方向的转角，进而可以得到挡光板4所在区域的围岩变形情况；可选地，初始光斑为所述挡光板4处于初始状态时，监测小车3经过挡光板4，所述激光发射器303发射的激光的在挡光板4上的光斑；即在利用监测小车3正式监测之前，在安装挡光板4时，利用激光发射器303发射激光，同时摄像头拍摄图像，记录下此时的包含光斑的图像，确定光斑的位置、形状、角度等信息，作为初始光斑；随着监测小车3的移动，激光发射器303依次在挡光板4上的多个位置产生光斑，并被监测图像记录，每个位置的光斑均与对应的初始光斑比较，得到光斑与初始光斑的多个偏差，经过分析，剔除错误偏差数据，利用正确的偏差数据计算位移和转角；
[0022]在使用时，使监测小车3以较慢的速度在导轨上移动，依次经过各预先固定在隧道围岩1内壁上的挡光板4，在经过挡光板4时，发射激光，在挡光板4上形成光斑，并由摄像头拍摄监测图像记录，对监测图像进行处理，提取光斑，计算光斑与初始光斑的偏差，得到挡光板4的位移和转角；可以看出，本实施例的监测过程较为简单，挡光板4容易安装、拆卸和回收，成本较低，不存在光纤传感器的损失浪费。
[0023]在另一个实施例中，所述监测小车3上设置有第一动力机构，用于驱动所述监测小车3在所述轨道2上移动依次经本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.隧道围岩变形监测系统，其特征在于，包括：轨道，其设置在隧道内；监测小车，其可移动设置在所述轨道上，所述监测小车上设置有激光发射器和摄像机；多块挡光板，多块所述挡光板间隔设置在隧道围岩内壁上；控制器，用于当所述监测小车经过所述挡光板时，使所述激光发射器向所述挡光板发射激光，并使所述摄像机拍摄多张包含所述挡光板上光斑的监测图像，所述控制器将多张所述监测图像中的所述光斑与初始光斑比较，根据比较结果估算所述挡光板的位移和转角。2.如权利要求1所述的隧道围岩变形监测系统，其特征在于，所述监测小车上设置有第一动力机构，用于驱动所述监测小车在所述轨道上移动依次经过多块所述挡光板。3.如权利要求1所述的隧道围岩变形监测系统，其特征在于，所述监测小车上设置有一旋转架，所述激光发射器和所述摄像机设置在所述旋转架上，所述旋转架以能够左右摆动的方式设置，所述旋转架由第二动力机构驱动，用于驱动所述激光发射器和所述摄像机摆动，以对准所述挡光板。4.如权利要求3所述的隧道围岩变形监测系统，其特征在于，所述轨道上设置有多个监测点，每个所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔瀛，唐建明，崔登云，徐小康，李春盛，
申请(专利权)人：中交第三公路工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：