[发明专利]一种盾构隧道安全状态监测预警装置及其监测预警方法

权利要求书

1.一种盾构隧道安全状态监测预警装置，其特征在于，包括：

量测数码相机，用于对隧道监控区域内固定在隧道侧壁作为编码点的靶标进行拍摄；

伺服系统，用于通过机械传动携带所述量测数码相机在不同的指定位置对同一所述靶标进行拍摄；

倾角传感器，固定在所述隧道侧壁且位于所述靶标周边，用于测量隧道倾角；

Mini工控机，用于控制所述伺服系统的运作，还用于提取所述量测数码相机拍摄的照片上的编码点信息，通过算法处理所述编码点信息，得到实际空间中各编码点的相对位置关系，并根据得到的所述相对位置关系和所述倾角传感器测量的隧道轴向和径向的倾角，计算变形量，根据计算出的所述变形量对隧道横截面变形、隧道沉降、隧道轴向和径向的倾角变化进行分析评价，将评价结果与阈值表作比较，以对隧道安全状态进行分级预警。

2.根据权利要求1所述的盾构隧道安全状态监测预警装置，其特征在于，还包括：

自供电系统，用于利用隧道内部行驶车辆产生的活塞风发电，向所述量测数码相机、所述伺服系统和所述Mini工控机供电。

3.根据权利要求2所述的盾构隧道安全状态监测预警装置，其特征在于，所述自供电系统包括垂直轴风力发电机、逆变器和蓄电池；其中，

所述垂直轴风力发电机，用于利用隧道内部行驶车辆通过时的活塞风，将风能转换成电能；

所述逆变器，用于通过变压变频将所述垂直轴风力发电机转换得到的所述电能存储在所述蓄电池中。

4.根据权利要求3所述的盾构隧道安全状态监测预警装置，其特征在于，所述伺服系统包括导轨云台系统、伺服控制器和照明光源；其中，

所述伺服控制器，用于控制所述导轨云台系统中的导轨和云台的运动；

所述导轨云台系统，用于安装和携带所述量测数码相机移动到指定位置；

所述照明光源，用于为所述量测数码相机拍摄时提供光源。

5.根据权利要求4所述的盾构隧道安全状态监测预警装置，其特征在于，还包括：

通过盾构管片纵向连接螺栓安装在所述隧道侧壁的带挂耳的外挂齿槽；

通过螺母固定在所述外挂齿槽相应位置的机柜；所述机柜，用于通过螺钉直接固定所述Mini工控机、所述照明光源、用于覆盖所述盾构隧道安全状态监测预警装置的透明防风罩，还用于通过万向挂架固定所述导轨云台系统。

6.根据权利要求5所述的盾构隧道安全状态监测预警装置，其特征在于，所述自供电系统紧靠所述隧道侧壁放置于地面，与所述外挂齿槽通过螺栓连接固定。

7.根据权利要求6所述的盾构隧道安全状态监测预警装置，其特征在于，所述倾角传感器与所述Mini工控机通过串口连接；

所述量测数码相机与所述Mini工控机通过WIFI连接。

8.一种如权利要求1至7任一项所述盾构隧道安全状态监测预警装置的监测预警方法，其特征在于，包括：

Mini工控机控制伺服系统通过机械传动携带量测数码相机移动到指定位置；

所述量测数码相机对隧道监控区域内固定在隧道侧壁作为编码点的靶标进行拍摄；

同时，倾角传感器测量隧道倾角；

所述Mini工控机提取所述量测数码相机拍摄的照片上的编码点信息，通过算法处理所述编码点信息，得到实际空间中各编码点的相对位置关系；

根据得到的所述相对位置关系和所述倾角传感器测量的隧道轴向和径向的倾角，计算变形量；

根据计算出的所述变形量，对隧道横截面变形、隧道沉降、隧道轴向和径向的倾角变化进行分析评价，将评价结果与阈值表作比较，以对隧道安全状态进行分级预警。