[发明专利]一种模块化的隧道工程综合车载监控系统及工作方法

权利要求书

1.一种模块化的隧道工程综合车载监控系统，其特征是：包括车载平台，所述车载平台顶端两侧设置有滑轨，所述滑轨上设置有多个沿其滑动的滑杆，滑杆上设置有若干承载台，每个承载台上设置有监测设备，以实现采集工程信息的监测设备根据隧道工程任务的不同进行自由组合；

所述车载平台内设置有综合分析处理系统，与各个监测设备实现无线通信，接收其监测信息，并对信息进行实时处理和动态反馈，所述监测设备包括但不限于三维激光扫描仪、多普勒激光测振仪、地质雷达、全站仪和图像采集器；

所述图像采集器、全站仪和三维激光扫描仪用于隧道开挖面岩体数字结构的表征，所述地质雷达用于隧道未开挖部分岩体结构的表征以及隧道初支、二衬结构的厚度与密实度的检测，所述图像采集器、三维激光扫描仪和地质雷达用于隧道开挖面危险岩块的搜索，所述多普勒激光测振仪用于隧道开挖面危险岩块的监控；

当所述车载监控系统针对隧道开挖面岩体数字结构表征时，首先让隧道专业测量人员在每次爆破出渣排险后于掌子面上布设三个非共线控制点，以隧道水准测量控制网为基础，采用全站仪进行掌子面控制点大地坐标测量；

所述承载台中的一个上设置有旋转台，旋转台上设置有可伸缩机械臂，所述可伸缩机械臂连接有地质雷达，形成地质雷达探测机构，所述旋转台可以实现360度转动。

2.如权利要求1所述的一种模块化的隧道工程综合车载监控系统，其特征是：所述车载平台前端设置有照明设备；或，所述车载平台上设置有梯子；或，所述车载平台的顶端周围设置有可折叠护栏。

3.如权利要求1所述的一种模块化的隧道工程综合车载监控系统，其特征是：所述车载平台顶部最前端的滑杆处设置有至少三个承载台，两端的承载台各设置有一旋转台，所述旋转台上设置有图像采集器，中间的承载台设置有三维激光扫描仪，形成隧道岩体、衬砌结构数字化采集机构。

4.基于如权利要求1-3中任一项所述的系统的工作方法，其特征是：针对隧道开挖面岩体数字结构表征，利用图像采集器从两个不同位置对掌子面指定区域进行拍摄，形成同目标异视角图相对，根据双目摄像原理，进行图相对坐标的三维转换，从而构建掌子面指定区域的三维表面模型，同时利用三维激光扫描仪对掌子面指定区域进行多次扫描，获取该区域的点云数据，将点云数据与获取的数字图像进行匹配，生成掌子面融合三维模型；根据预先测量的掌子面三个控制点坐标，解算掌子面模型三维大地坐标。

5.基于如权利要求1-3中任一项所述的系统的工作方法，其特征是：针对隧道未开挖部分岩体结构表征，采用雷达贴近掌子面岩体沿布设测线进行扫描，实现岩体内部大型地质界面探查。

6.基于如权利要求1-3中任一项所述的系统的工作方法，其特征是：针对隧道开挖面危险岩块搜索，提取双目摄像与激光扫描获取的掌子面融合三维模型的结构面信息，并与地质雷达探查获得的岩体内部大型地质界面结合构建隧道拟开挖岩体的结构面网络，利用结构面交切组合分析得到潜在危险岩块的分布。

7.基于如权利要求1-3中任一项所述的系统的工作方法，其特征是：针对隧道开挖面危险岩块监控，采用多普勒激光测振仪进行监测，激光点调整至拟监控危险岩块表面，根据激光反射频谱变化实现岩块固有振动频率的实时测量，根据岩块固有振动频率的变化解算出岩块的位移与加速度变化，达到岩块失稳实时监测的目的。

8.基于如权利要求1-3中任一项所述的系统的工作方法，其特征是：针对隧道初支、二衬结构的厚度与密实度检测，根据布设的测线，调节雷达探测位置，将雷达贴近初支或衬砌沿布设测线进行扫描，根据采集的数据对初支、衬砌厚度以及密实度进行分析，完成结构状态检测。