[发明专利]一种地铁隧道内壁形变检测系统

说明书

技术领域

本发明涉及测控领域，尤其涉及一种地铁隧道内壁形变检测系统。

背景技术

激光是20世纪以来，继原子能、计算机、半导体之后，人类的又一重大发明，被称为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”。

光是从组成物质的原子中发射出来的，原子获得能量后处于不稳定状态（也就是激发状态），它会以光子的形式把能量发射出去。而激光，就是被引诱（激发）出来的光子队列，这光子队列中的光子们，光学特性一样，步调极其一致。打个比方就是，普通光源，比如电灯泡发出来的光子各不同，而且会各个方向乱跑，很不团结，但是激光中的光子们则是心往一处想，劲往一处使，这导致它们所向披靡，威力很大，以至于，人们过去常把激光称为“死光”。

激光测距仪是利用激光对目标的距离进行准确测定(又称激光测距)的仪器。激光测距仪在工作时向目标射出一束很细的激光，由光电元件接收目标反射的激光束，计时器测定激光束从发射到接收的时间，计算出从观测者到目标的距离。

若激光是连续发射的，测程可达40公里左右，并可昼夜进行作业。若激光是脉冲发射的，一般绝对精度较低，但用于远距离测量，可以达到很好的相对精度。

世界上第一台激光器，是由美国休斯飞机公司的科学家梅曼于1960年，首先研制成功的。美国军方很快就在此基础上开展了对军用激光装置的研究。1961年，第一台军用激光测距仪通过了美国军方论证试验，对此后激光测距仪很快就进入了实用联合体。

激光测距仪重量轻、体积小、操作简单速度快而准确，其误差仅为其它光学测距仪的五分之一到数百分之一，因而被广泛用于地形测量，战场测量，坦克，飞机，舰艇和火炮对目标的测距，测量云层、飞机、导弹以及人造卫星的高度等。它是提高坦克、飞机、舰艇和火炮精度的重要技术装备。

由于激光测距仪价格不断下调，工业上也逐渐开始使用激光测距仪。国内外出现了一批新型的具有测距快、体积小、性能可靠等优点的微型测距仪，可以广泛应用于工业测控、矿山、港口等领域。

地铁隧道下卧软土层在长期振动荷载作用下会不断地软化,导致隧道内壁沿轴线方向发生整体沉降以及局部的断面形变，严重时甚至会坍塌，影响了地铁隧道的安全运营。

现有针对地铁隧道形变的检测装置一般比较昂贵，需要投入大量的资金，且位置固定，不易维护和多隧道使用。

专利“地铁隧道整体形变检测系统”（申请号：201010253984.6申请日：2010-08-16）公开了一种地铁隧道整体形变检测系统，该系统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；所述每个测站包括两个圆形光源作为标的物、两个摄像头、图像采集终端、稳压电源，所述摄像头包括相互连接的可变焦长焦镜头和图像传感器，所述两个标的物设于箱体两边侧面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两边侧面用以拍摄相邻前后测站的标的物，摄像头的图像传感器与所述图像采集终端连接用于将感光后采集的图像存储于图像采集终端上，所述稳压电源分别与标的物、图像采集终端连接为其提供电源，所述图像采集终端将采集的信号处理，通过拟合圆形光源确定圆心作为相邻测站与摄像头之间的相对坐标；所述测站内两个标的物的水平中心线重合，两个拍摄镜头的水平中心线也重合，测站内各装置均固定于箱体上；所述图像采集终端主要包括处理器、外部硬盘和内存、时钟/电源模块、两路图像传感器接口、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S485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完成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，确定圆心与摄像头之间的相对坐标。

该系统结构复杂，使用不便，维护困难，且只能检测固定的隧道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及的缺陷，提供一种地铁隧道内壁形变检测系统。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：