[实用新型]地铁隧道整体形变检测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种隧道工程监测技术领域的装置，具体是一种地铁隧道整体形变检测装置。

背景技术

我国隧道管理与养护技术滞后，养护技术规范还需要完善，在长大隧道方面更需要研究。国内虽在多座隧道中引进了成套隧道营运监控系统的技术，但效果不甚理想，主要原因在于控制模式不切合实际，且在长大隧道方面还应用的较少。因此研究地铁隧道运营、养护技术与智能管理系统显得极为重要、迫切。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种地铁隧道整体形变检测装置，首次利用采用网络传感器技术和图像识别技术对运营地铁隧道形变进行在线式实时监测，根据隧道变形数据分析隧道变形状况，及时预报隧道变形状况不良引起的灾害。

本实用新型是通过以下技术方案实现的，整体包括在隧道内壁上分布的多个测站以及在隧道车站上设有的站级监测系统，各测站内的图像采集终端通过RS485总线连接成网络并与站级监测系统中的监控电脑连接，实现将图像采集终端采集处理获得的相邻测站坐标位移信息发至站级监测系统并由监控电脑统一汇总分析两车站间隧道变形状况。

本实用新型可以有效检测隧道的整体形变量，据此分析得到隧道的沉降情况，及时提供预警信号，保持隧道营运安全。

附图说明

图1为本实用新型整体架构示意图

图2为每个测站内各设备的位置关系示意图

图3为每个测站内各模块功能模块框图

图4为相邻测站检测位移变动的原理示意图

图5为相邻测站采集目标物示意图

图6为圆形光源中心坐标比较示意图

标记说明：1-图像传感器 2-可变焦镜头 3-图像采集终端 4-标的物 5-稳压电源，6-箱体，61-箱体边侧面

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，本实用新型整体包括在隧道内壁上分布的多个测站以及在隧道车站上设有的站级监测系统，各测站内的图像采集终端通过RS485总线连接成网络并与站级监测系统中的监控电脑连接，实现将图像采集终端采集处理获得的相邻测站坐标位移变化信息发至站级监测系统并由监控电脑统一汇总分析两车站间隧道变形状况。

每个测站如图2所示：包括两个圆形光源作为标的物4、两个摄像头、图像采集终端3、稳压电源5，所述摄像头包括相互连接的可变焦长焦镜头2和作为感光器件CCD的图像传感器1，所述两个标的物4设于箱体6两边侧面61用以给相邻测站的摄像头提供圆形光源，所述两个摄像头也分别设于箱体6两边侧面61用以拍摄相邻前后测站的标的物，摄像头的图像传感器1与所述图像采集终端3连接用于将感光后采集的信号存储于图像采集终端3上，所述稳压电源5分别与标的物4、图像采集终端3连接为其提供电源，所述图像采集终端3将采集的信号处理，通过拟合圆形光源确定圆心作为相邻测站的相对坐标(即测站中心相对于摄像头的相对坐标)。各测站相对于摄像头的相对坐标统一汇总至所述站级监测系统的监控电脑，由监控电脑通过对坐标变换及相应的误差补偿得到每个测站对应圆心的绝对坐标，再比较前后两次圆心绝对坐标的变化得到对应测站位移变化。

各测站沿隧道的轴线方向安装在隧道内壁上，原初安装时各测站的安装位置处于同一水平面上下各5厘米的区间波动(水平面的选取尽量在隧道中心所在平面以上的位置)，每个测站设于一个箱体内，整个箱体通过膨胀螺丝固定在隧道侧壁上。测站内两个标的物的水平中心线尽量重合，两个拍摄镜头的水平中心线也应该尽量重合，测站内各装置均固定于箱体上，如图2所示。

如图3所示，所述图像采集终端3主要包括处理器、外部硬盘和内存、 时钟/电源模块、两路图像传感器接口(即摄像头接口)、LCD接口、RS232模块、RS485模块，所述处理器上设有存储控制器、时钟/电源控制器、摄像头camera控制器、LCD控制器、通信串口UART，其中：所述camera控制器通过两路图像传感器接口与两个图像传感器1连接，用以采集目标物图像信息；所述通信串口UART通过RS485模块与RS485总线连接，用以将各个测站形成传感器网络，并将图像采集终端处理的目标物坐标变动信息传至站级控制系统；所述处理器作为图像采集终端的主芯片，完成数据处理以及为系统提供基本的运行环境，实现对采集圆形光源的拟合，确定圆心，比较先后次圆心坐标的变动。电源/时钟模块为图像采集终端提供基本的运行环境。

以下硬件皆为现有技术：

标的物圆形光源：LED光源