CN112798619A - 隧道缺陷的快速检测***与检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了隧道缺陷的快速检测***与检测方法，包括中央控制中心、数据储存中心、检测硬件***和报警***，所述检测硬件***用于实时采集隧道内数据，所述中央控制中心包括处理芯片、监控***和三维GIS模型；本发明在隧道内设置特制的智能位移机器人，用于实时测量隧道内壁的沉降位移情况，通过裂缝监测模块、变形监测模块、测振模块、应力采集模块、垂直位移监测模块实时监测隧道的其他数据，通过三维GIS模型利用矢量化处理将监测的数据建模成隧道模型，通过对比模块将采集的数据变量制成折线统计图，操作人员观察隧道模型中相应坐标中的折线统计图，即可知道隧道内具体的位置情况，便于实时排查隧道内缺陷情况，方便快捷。

Description

隧道缺陷的快速检测***与检测方法
技术领域
本发明涉及隧道检测技术领域，尤其涉及隧道缺陷的快速检测***与检测方法。
背景技术
铁路公路建设、城市地下交通建设空前发展，山洞隧道的挖掘与维护变得至关重要，尤其是后期对其的维护工作，由于日常的使用以及内部的特殊环境，给维护工作带来了很大的麻烦，如何建立完善的山洞、隧道的维护方案，保证因年久失修发生的险情及时发现显得尤为迫切；
在隧道的维护中，需要定时对隧道内壁进行检测，预防缺陷的出现，现有技术中，通常需要工人巡查，普通的巡查难以直观地综合反映隧道整体情况，检测信息无法快速反馈分析，且由于人工操作的失误性，经常会有时间和区域对不上的问题，造成检测指标无用化，无法提供可靠的安全保障，有安全隐患，因此，本发明提出隧道缺陷的快速检测***与检测方法以解决现有技术中存在的问题。
发明内容
针对上述问题，本发明提出隧道缺陷的快速检测***与检测方法，该快速检测***在隧道内设置特制的智能位移机器人，通过硬管的移位和MEMS位移传感器识别，用于实时测量隧道内壁的沉降位移情况，通过裂缝监测模块、变形监测模块、测振模块、应力采集模块、垂直位移监测模块实时监测隧道的裂缝情况、变形数据、振动应力、垂直位移等数据，通过三维GIS模型利用矢量化处理将监测的数据建模成隧道模型，并囊括坐标位置和时间戳，通过对比模块将采集的数据变量制成折线统计图，显示在隧道模型相对应的坐标中，操作人员观察隧道模型中相应坐标中的折线统计图，即可知道隧道内具体的位置情况，时间数据，便于实时排查隧道内缺陷情况，方便快捷，效率高。
为实现本发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：隧道缺陷的快速检测***，包括中央控制中心、数据储存中心、检测硬件***和报警***，所述检测硬件***用于实时采集隧道内数据，所述中央控制中心包括处理芯片、监控***和三维GIS模型，所述处理芯片中设有数据分析模块，所述处理芯片与检测硬件***远程连接，并接收检测硬件***的数据，所述数据分析模块用于分析检测硬件***的数据，所述数据储存中心用于储存处理芯片采集的数据，所述三维GIS模型连接数据分析模块，且三维GIS模型通过矢量化处理将数据分析模块分析后的数据建模成隧道模型；
所述监控***包括显示模块和对比模块，所述显示模块用于显示隧道模型，所述对比模块具有数据对比功能，且对比模块用于对比检测硬件***实时采集的数据；
所述数据储存中心包括云数据库和时空标记***，所述云数据库用于储存检测硬件***采集的数据，所述时空标记***包括坐标标记模块和时间戳模块，所述坐标标记模块用于给检测硬件***采集的数据标上坐标位置，所述时间戳模块用于给检测硬件***实时采集的数据标上时间；
所述检测硬件***包括隧道检测***和定时启动模块，所述隧道检测***包括智能位移机器人、裂缝监测模块、变形监测模块、测振模块、应力采集模块、垂直位移监测模块和CCD摄像头，使用时将智能位移机器人贴合固定在隧道的内壁上，然后在隧道中等距分布多个裂缝监测模块、变形监测模块、测振模块、应力采集模块、垂直位移监测模块和CCD摄像头，所述智能位移机器人包括多段硬管和多段软管，多段硬管和多段软管之间交错连接，且每一节硬管中均设置MEMS位移传感器，所述定时启动模块连接隧道检测***并定时启动隧道检测***采集隧道内数据；
所述报警***包括数据阈值模块和图音显示模块，所述数据阈值模块连接对比模块，并与检测硬件***实时采集的数据进行对比。
进一步改进在于：所述对比模块具有折线统计图功能，将检测硬件***实时采集的数据变量制成折线统计图，并显示在隧道模型相对应的坐标中。
进一步改进在于：所述CCD摄像头直接连接隧道模型，通过选取隧道模型中相应的坐标点可以直接调取相应位置处的CCD摄像头观察隧道实际情况。
进一步改进在于：所述裂缝监测模块为裂缝测量仪、所述变形监测模块为激光收敛计、所述测振模块为三轴测振仪、所述应力采集模块为振弦式传感器、所述垂直位移监测模块为非接触式静力水准仪。
进一步改进在于：所述图音显示模块用于将数据阈值模块对比出的异常数据标记在隧道模型中，并在显示模块上显示出来，该标记显示坐标位置和时间，同时发出警报声。
隧道缺陷的快速检测方法，包括以下步骤：
步骤一：将多段硬管和多段软管交错连接，并在每段硬管中设置MEMS位移传感器，制作成智能位移机器人，将多个智能位移机器人贴合在隧道的内壁上，通过硬管的移位和MEMS位移传感器识别，用于实时测量隧道内壁的沉降位移情况，然后在隧道中等距安装多个裂缝测量仪、激光收敛计、三轴测振仪、振弦式传感器、非接触式静力水准仪和CCD摄像头，并将上述硬件连接处理芯片，定时启动模块定时启动隧道检测***采集隧道内数据并传输检测数据给处理芯片；
步骤二：处理芯片接收检测硬件***的数据，数据分析模块分析检测硬件***的数据，并将数据储存在云数据库中，坐标标记模块给这些数据标上坐标位置，时间戳模块给这些数据标上时间，同时，三维GIS模型连接数据分析模块，通过矢量化处理将数据分析模块分析后的数据建模成隧道模型，隧道模型中囊括坐标位置和时间戳；
步骤三：隧道模型在显示模块上，对比模块对比检测硬件***实时采集的数据，并将数据变量制成折线统计图，显示在隧道模型相对应的坐标中，操作人员观察隧道模型中相应坐标中的折线统计图，即可知道隧道内具体的情况；
步骤四：在数据采集的过程中，数据阈值模块连接对比模块，并与检测硬件***实时采集的数据进行对比，当隧道检测***检测的隧道内数据出现异常的时候，触发数据阈值模块中设定的阈值，启动图音显示模块，将数据阈值模块对比出的异常数据标记在隧道模型中，并在显示模块上显示出来，该标记显示坐标位置和时间，同时发出警报声；
步骤五：操作人员根据隧道模型中的异常数据标记，通过选取隧道模型中相应的坐标点直接调取相应位置处的CCD摄像头观察隧道实际情况，从而进行定位排查。
进一步改进在于：所述步骤五中，在定位排查的过程中，通过电机隧道模型中异常位置的坐标点，直接得到异常数据的时间戳，从而得到异常出现时间，判断隧道缺陷严重度。
本发明的有益效果为：本发明在隧道内设置特制的智能位移机器人，通过硬管的移位和MEMS位移传感器识别，用于实时测量隧道内壁的沉降位移情况，通过裂缝监测模块、变形监测模块、测振模块、应力采集模块、垂直位移监测模块实时监测隧道的裂缝情况、变形数据、振动应力、垂直位移等数据，通过三维GIS模型利用矢量化处理将监测的数据建模成隧道模型，并囊括坐标位置和时间戳，通过对比模块将采集的数据变量制成折线统计图，显示在隧道模型相对应的坐标中，操作人员观察隧道模型中相应坐标中的折线统计图，即可知道隧道内具体的位置情况、时间数据，便于实时排查隧道内缺陷情况，方便快捷，效率高，同时，利用数据阈值模块与检测硬件***实时采集的数据进行对比，当隧道检测***检测的隧道内数据出现异常的时候，触发阈值，即可启动图音显示模块，将数据阈值模块对比出的异常数据标记在隧道模型中，同时发出警报声，操作人员启动相应位置处的CCD摄像头观察隧道实际情况，即可进行定位排查，方便快速定位处理，配合时间戳，还可以判断隧道缺陷严重度，避免安全隐患。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的智能位移机器人示意图。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明做进一步详述，本实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
根据图1、2所示，本实施例提出了隧道缺陷的快速检测***，包括中央控制中心、数据储存中心、检测硬件***和报警***，所述检测硬件***用于实时采集隧道内数据，所述中央控制中心包括处理芯片、监控***和三维GIS模型，所述处理芯片中设有数据分析模块，所述处理芯片与检测硬件***远程连接，并接收检测硬件***的数据，所述数据分析模块用于分析检测硬件***的数据，所述数据储存中心用于储存处理芯片采集的数据，所述三维GIS模型连接数据分析模块，且三维GIS模型通过矢量化处理将数据分析模块分析后的数据建模成隧道模型；
所述监控***包括显示模块和对比模块，所述显示模块用于显示隧道模型，所述对比模块具有数据对比功能，且对比模块用于对比检测硬件***实时采集的数据；
所述数据储存中心包括云数据库和时空标记***，所述云数据库用于储存检测硬件***采集的数据，所述时空标记***包括坐标标记模块和时间戳模块，所述坐标标记模块用于给检测硬件***采集的数据标上坐标位置，所述时间戳模块用于给检测硬件***实时采集的数据标上时间；
所述检测硬件***包括隧道检测***和定时启动模块，所述隧道检测***包括智能位移机器人、裂缝监测模块、变形监测模块、测振模块、应力采集模块、垂直位移监测模块和CCD摄像头，使用时将智能位移机器人贴合固定在隧道的内壁上，然后在隧道中等距分布多个裂缝监测模块、变形监测模块、测振模块、应力采集模块、垂直位移监测模块和CCD摄像头，所述智能位移机器人包括多段硬管和多段软管，多段硬管和多段软管之间交错连接，且每一节硬管中均设置MEMS位移传感器，所述定时启动模块连接隧道检测***并定时启动隧道检测***采集隧道内数据；
所述报警***包括数据阈值模块和图音显示模块，所述数据阈值模块连接对比模块，并与检测硬件***实时采集的数据进行对比。
所述对比模块具有折线统计图功能，将检测硬件***实时采集的数据变量制成折线统计图，并显示在隧道模型相对应的坐标中。
所述CCD摄像头直接连接隧道模型，通过选取隧道模型中相应的坐标点可以直接调取相应位置处的CCD摄像头观察隧道实际情况。
所述裂缝监测模块为裂缝测量仪、所述变形监测模块为激光收敛计、所述测振模块为三轴测振仪、所述应力采集模块为振弦式传感器、所述垂直位移监测模块为非接触式静力水准仪。
所述图音显示模块用于将数据阈值模块对比出的异常数据标记在隧道模型中，并在显示模块上显示出来，该标记显示坐标位置和时间，同时发出警报声。
根据图1、2所示，本实施例提出了隧道缺陷的快速检测方法，包括以下步骤：
步骤一：将多段硬管和多段软管交错连接，并在每段硬管中设置MEMS位移传感器，制作成智能位移机器人，将多个智能位移机器人贴合在隧道的内壁上，通过硬管的移位和MEMS位移传感器识别，用于实时测量隧道内壁的沉降位移情况，然后在隧道中等距安装多个裂缝测量仪、激光收敛计、三轴测振仪、振弦式传感器、非接触式静力水准仪和CCD摄像头，并将上述硬件连接处理芯片，定时启动模块定时启动隧道检测***采集隧道内数据并传输检测数据给处理芯片；
步骤二：处理芯片接收检测硬件***的数据，数据分析模块分析检测硬件***的数据，并将数据储存在云数据库中，坐标标记模块给这些数据标上坐标位置，时间戳模块给这些数据标上时间，同时，三维GIS模型连接数据分析模块，通过矢量化处理将数据分析模块分析后的数据建模成隧道模型，隧道模型中囊括坐标位置和时间戳；
步骤三：隧道模型在显示模块上，对比模块对比检测硬件***实时采集的数据，并将数据变量制成折线统计图，显示在隧道模型相对应的坐标中，操作人员观察隧道模型中相应坐标中的折线统计图，即可知道隧道内具体的情况；
步骤四：在数据采集的过程中，数据阈值模块连接对比模块，并与检测硬件***实时采集的数据进行对比，当隧道检测***检测的隧道内数据出现异常的时候，触发数据阈值模块中设定的阈值，启动图音显示模块，将数据阈值模块对比出的异常数据标记在隧道模型中，并在显示模块上显示出来，该标记显示坐标位置和时间，同时发出警报声；
步骤五：操作人员根据隧道模型中的异常数据标记，通过选取隧道模型中相应的坐标点直接调取相应位置处的CCD摄像头观察隧道实际情况，从而进行定位排查，在定位排查的过程中，通过电机隧道模型中异常位置的坐标点，直接得到异常数据的时间戳，从而得到异常出现时间，判断隧道缺陷严重度。
该隧道缺陷的快速检测***与检测方法在隧道内设置特制的智能位移机器人，通过硬管的移位和MEMS位移传感器识别，用于实时测量隧道内壁的沉降位移情况，通过裂缝监测模块、变形监测模块、测振模块、应力采集模块、垂直位移监测模块实时监测隧道的裂缝情况、变形数据、振动应力、垂直位移等数据，通过三维GIS模型利用矢量化处理将监测的数据建模成隧道模型，并囊括坐标位置和时间戳，通过对比模块将采集的数据变量制成折线统计图，显示在隧道模型相对应的坐标中，操作人员观察隧道模型中相应坐标中的折线统计图，即可知道隧道内具体的位置情况、时间数据，便于实时排查隧道内缺陷情况，方便快捷，效率高，同时，利用数据阈值模块与检测硬件***实时采集的数据进行对比，当隧道检测***检测的隧道内数据出现异常的时候，触发阈值，即可启动图音显示模块，将数据阈值模块对比出的异常数据标记在隧道模型中，同时发出警报声，操作人员启动相应位置处的CCD摄像头观察隧道实际情况，即可进行定位排查，方便快速定位处理，配合时间戳，还可以判断隧道缺陷严重度，避免安全隐患。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.隧道缺陷的快速检测***，其特征在于：包括中央控制中心、数据储存中心、检测硬件***和报警***，所述检测硬件***用于实时采集隧道内数据，所述中央控制中心包括处理芯片、监控***和三维GIS模型，所述处理芯片中设有数据分析模块，所述处理芯片与检测硬件***远程连接，并接收检测硬件***的数据，所述数据分析模块用于分析检测硬件***的数据，所述数据储存中心用于储存处理芯片采集的数据，所述三维GIS模型连接数据分析模块，且三维GIS模型通过矢量化处理将数据分析模块分析后的数据建模成隧道模型；
所述监控***包括显示模块和对比模块，所述显示模块用于显示隧道模型，所述对比模块具有数据对比功能，且对比模块用于对比检测硬件***实时采集的数据；
所述数据储存中心包括云数据库和时空标记***，所述云数据库用于储存检测硬件***采集的数据，所述时空标记***包括坐标标记模块和时间戳模块，所述坐标标记模块用于给检测硬件***采集的数据标上坐标位置，所述时间戳模块用于给检测硬件***实时采集的数据标上时间；
所述检测硬件***包括隧道检测***和定时启动模块，所述隧道检测***包括智能位移机器人、裂缝监测模块、变形监测模块、测振模块、应力采集模块、垂直位移监测模块和CCD摄像头，使用时将智能位移机器人贴合固定在隧道的内壁上，然后在隧道中等距分布多个裂缝监测模块、变形监测模块、测振模块、应力采集模块、垂直位移监测模块和CCD摄像头，所述智能位移机器人包括多段硬管和多段软管，多段硬管和多段软管之间交错连接，且每一节硬管中均设置MEMS位移传感器，所述定时启动模块连接隧道检测***并定时启动隧道检测***采集隧道内数据；
所述报警***包括数据阈值模块和图音显示模块，所述数据阈值模块连接对比模块，并与检测硬件***实时采集的数据进行对比。
2.根据权利要求1所述的隧道缺陷的快速检测***，其特征在于：所述对比模块具有折线统计图功能，将检测硬件***实时采集的数据变量制成折线统计图，并显示在隧道模型相对应的坐标中。
3.根据权利要求1所述的隧道缺陷的快速检测***，其特征在于：所述CCD摄像头直接连接隧道模型，通过选取隧道模型中相应的坐标点可以直接调取相应位置处的CCD摄像头观察隧道实际情况。
4.根据权利要求1所述的隧道缺陷的快速检测***，其特征在于：所述裂缝监测模块为裂缝测量仪、所述变形监测模块为激光收敛计、所述测振模块为三轴测振仪、所述应力采集模块为振弦式传感器、所述垂直位移监测模块为非接触式静力水准仪。
5.根据权利要求1所述的隧道缺陷的快速检测***，其特征在于：所述图音显示模块用于将数据阈值模块对比出的异常数据标记在隧道模型中，并在显示模块上显示出来，该标记显示坐标位置和时间，同时发出警报声。
6.隧道缺陷的快速检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将多段硬管和多段软管交错连接，并在每段硬管中设置MEMS位移传感器，制作成智能位移机器人，将多个智能位移机器人贴合在隧道的内壁上，通过硬管的移位和MEMS位移传感器识别，用于实时测量隧道内壁的沉降位移情况，然后在隧道中等距安装多个裂缝测量仪、激光收敛计、三轴测振仪、振弦式传感器、非接触式静力水准仪和CCD摄像头，并将上述硬件连接处理芯片，定时启动模块定时启动隧道检测***采集隧道内数据并传输检测数据给处理芯片；
步骤二：处理芯片接收检测硬件***的数据，数据分析模块分析检测硬件***的数据，并将数据储存在云数据库中，坐标标记模块给这些数据标上坐标位置，时间戳模块给这些数据标上时间，同时，三维GIS模型连接数据分析模块，通过矢量化处理将数据分析模块分析后的数据建模成隧道模型，隧道模型中囊括坐标位置和时间戳；
步骤三：隧道模型在显示模块上，对比模块对比检测硬件***实时采集的数据，并将数据变量制成折线统计图，显示在隧道模型相对应的坐标中，操作人员观察隧道模型中相应坐标中的折线统计图，即可知道隧道内具体的情况；
步骤四：在数据采集的过程中，数据阈值模块连接对比模块，并与检测硬件***实时采集的数据进行对比，当隧道检测***检测的隧道内数据出现异常的时候，触发数据阈值模块中设定的阈值，启动图音显示模块，将数据阈值模块对比出的异常数据标记在隧道模型中，并在显示模块上显示出来，该标记显示坐标位置和时间，同时发出警报声；
步骤五：操作人员根据隧道模型中的异常数据标记，通过选取隧道模型中相应的坐标点直接调取相应位置处的CCD摄像头观察隧道实际情况，从而进行定位排查。
7.根据权利要求6所述的隧道缺陷的快速检测方法，其特征在于：所述步骤五中，在定位排查的过程中，通过电机隧道模型中异常位置的坐标点，直接得到异常数据的时间戳，从而得到异常出现时间，判断隧道缺陷严重度。
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