CN115289991B - 地铁轨道形变监测方法、装置及电子设备 - Google Patents

地铁轨道形变监测方法、装置及电子设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及轨道交通技术领域，一种地铁轨道形变监测方法及装置，包括：根据地铁轨道监测指令确定待检测地铁区间段，构建基于所述待检测地铁区间段的三维坐标系，在所述三维坐标系内确定待检测地铁区间段的焦点坐标，并收集待检测地铁区间段的采样点，得到采样点坐标集，获取所述待检测地铁区间段在修建完成的标准点坐标集，计算所述采样点坐标集与标准点坐标集的偏移向量，根据所述焦点坐标构建所述偏移向量的偏移方程，求解所述偏移方程的平衡调节向量，根据所述平衡调节向量内各平衡调节因子的大小计算出所述待检测地铁区间段的形变情况，得到形变结果。本发明可解决地铁轨道形变监测时造成大量时间及人力资源浪费的问题。

Description

地铁轨道形变监测方法、装置及电子设备
技术领域
本发明涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种地铁轨道形变监测方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质。
背景技术
伴随科技发展水平的进步，地铁已逐渐普及到各个一二线城市，地铁便捷性极大的方便居民生活出行，但对应地，地铁安全维护也格外重要。
地铁安全维护包括很多方面，包括地铁发动机检修、车舱防火等，其中一个重要的安全维护还包括地铁轨道形变的监测，由于形变过高的地铁轨道极容易造成地铁脱轨，后果不堪设想。
目前关于地铁轨道的形变监测主要依靠监测人员使用自动监测仪探索得到每段地铁的监测数据，其中监测数据主要包括地铁在长度、宽度及深度的监测数据，进而通过拟合监测数据得到地铁轨道相比于建设初的三个维度的差异性，从而判断轨道的形变情况。
上述方法虽然可实现对轨道形变的有效监测，但由于需要反复的拟合监测数据，造成大量的时间及人力资源的浪费，即缺乏一种可快速判断轨道形变的方法。
发明内容
本发明提供一种地铁轨道形变监测方法、装置及计算机可读存储介质，其主要目的在于解决地铁轨道形变监测时造成大量时间及人力资源浪费的问题。
为实现上述目的，本发明提供的一种地铁轨道形变监测方法，包括：
接收地铁轨道监测指令，根据所述地铁轨道监测指令确定待检测地铁区间段；
构建基于所述待检测地铁区间段的三维坐标系，在所述三维坐标系内确定待检测地铁区间段的焦点坐标，并收集待检测地铁区间段的采样点，得到采样点坐标集；
获取所述待检测地铁区间段在修建完成的标准点坐标集，计算所述采样点坐标集与标准点坐标集的偏移向量，其中所述偏移向量为：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
Figure 406887DEST_PATH_IMAGE002
Figure DEST_PATH_IMAGE003
Figure 776558DEST_PATH_IMAGE004
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE005
表示所述偏移向量，
Figure 336721DEST_PATH_IMAGE006
为x轴的偏移向量，表示待检测地铁区间段的长度变形，
Figure DEST_PATH_IMAGE007
为y轴的偏移向量，表示待检测地铁区间段的宽度变形，
Figure 89520DEST_PATH_IMAGE008
为z轴的偏移向量，表示待检测地铁区间段的深度变形，
Figure DEST_PATH_IMAGE009
表示所述采样点坐标集，
Figure 966209DEST_PATH_IMAGE010
表示所述标准点坐标集，
Figure DEST_PATH_IMAGE011
表示预设的深度阈值向量，
Figure 846395DEST_PATH_IMAGE012
表示预设的宽度阈值向量，n为所述采样点坐标集的采样点个数，s为所述采样点坐标集的采样点编号；
根据所述焦点坐标构建所述偏移向量的偏移方程，所述偏移方程为：
Figure DEST_PATH_IMAGE013
其中，
Figure 674281DEST_PATH_IMAGE014
表示所述采样点坐标集相对于焦点坐标的采样焦点向量，
Figure DEST_PATH_IMAGE015
为偏移方程的平衡调节向量；
求解所述偏移方程的平衡调节向量，根据所述平衡调节向量内各平衡调节因子的大小计算出所述待检测地铁区间段的形变情况，得到形变结果。
可选地，所述根据所述地铁轨道监测指令确定待检测地铁区间段，包括：
从所述地铁轨道监测指令中提取待检测地铁的位置信息，根据所述位置信息确定待检测地铁的长度；
判断所述待检测地铁的长度是否大于预设长度，若所述待检测地铁的长度未大于预设长度，根据待检测地铁的位置信息确定出待检测地铁区间段；
若所述待检测地铁的长度大于预设长度，根据待检测地铁的位置信息切分待检测地铁，得到多组切分待检测地铁，其中每组切分待检测地铁的长度均小于所述预设长度；
根据每组切分待检测地铁的位置信息确定出对应的待检测地铁区间段，得到多组待检测地铁区间段。
可选地，所述待检测地铁区间段设置为0.1米。
可选地，所述收集待检测地铁区间段的采样点，得到采样点坐标集，包括：
接收用户根据所述待检测地铁区间段输入的采样点个数；
启动激光扫描仪，其中所述激光扫描仪包括激光发生器和激光接收器；
根据所述采样点个数确定所述激光发生器发射脉冲信号的发射次数及发射位置；
利用所述激光发生器对所述待检测地铁区间段发射脉冲信号，并利用所述激光接收器接收待检测地铁区间段反射脉冲信号的反射信号；
直至按照所述发射次数及发射位置完成对所有的反射信号的接收，将所有的反射信号通过软件模拟得到所述采样点坐标集。
可选地，所述将所有的反射信号通过软件模拟得到所述采样点坐标集，包括：
求解出在所述三维坐标系的反射信号的垂直角度和水平角度；
计算出所述激光发生器与待检测地铁区间段的距离；
利用所述垂直角度、水平角度和距离计算出所述采样点坐标集，其中计算方法包括：
Figure 184765DEST_PATH_IMAGE016
其中，P表示所述采样点坐标集，
Figure 260169DEST_PATH_IMAGE009
表示所述采样点坐标集，m为所述激光发生器与待检测地铁区间段的距离，
Figure DEST_PATH_IMAGE017
为反射信号的水平角度，
Figure 611122DEST_PATH_IMAGE018
为反射信号的垂直角度。
可选地，所述采样焦点向量的计算方法为：
Figure DEST_PATH_IMAGE019
Figure 427769DEST_PATH_IMAGE020
Figure DEST_PATH_IMAGE021
Figure 476365DEST_PATH_IMAGE022
Figure DEST_PATH_IMAGE023
其中，f为焦点坐标到待检测地铁区间段边缘的焦距。
可选地，所述焦点坐标到待检测地铁区间段边缘的焦距的计算方法为：
Figure 103479DEST_PATH_IMAGE024
其中，arg表示求平均值，F为所述焦点坐标，
Figure DEST_PATH_IMAGE025
表示焦点坐标与第s个采样点的长度坐标的距离，
Figure 844908DEST_PATH_IMAGE026
表示焦点坐标与第s个采样点的宽度坐标的距离，
Figure DEST_PATH_IMAGE027
表示焦点坐标与第s个采样点的深度坐标的距离。
可选地，所述平衡调节向量的构建过程包括：
计算得到所述偏移向量及采样焦点向量的向量规模分别3行4列和6行4列；
根据所述偏移方程的等式成立条件，利用所述3行4列和6行4列计算得到平衡调节向量的向量规模为3行6列；
根据预设的平衡调节向量构建方法，构建得到3行6列的平衡调节向量，其中，所述平衡调节向量构建方法为：
Figure 352113DEST_PATH_IMAGE028
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE029
为平衡调节向量中第i行第j列的平衡调节因子。
可选地，所述根据所述平衡调节向量内各平衡调节因子的大小计算出所述待检测地铁区间段的形变情况，得到形变结果，包括：
从所述平衡调节向量中提取所有平衡调节因子，按照正负值划分所有平衡调节因子，得到正调节因子和负调节因子；
相加所有的正调节因子得到正形变值，相加所有的负调节因子得到负形变值；
根据所述正形变值和负形变值所属于的预设形变区间段，得到形变程度评估结果。
为了解决上述问题，本发明还提供一种地铁轨道形变监测装置，所述装置包括：
检测地铁确定模块，用于接收地铁轨道监测指令，根据所述地铁轨道监测指令确定待检测地铁区间段；
采样模块，用于构建基于所述待检测地铁区间段的三维坐标系，在所述三维坐标系内确定待检测地铁区间段的焦点坐标，并收集待检测地铁区间段的采样点，得到采样点坐标集；
偏移向量计算模块，用于获取所述待检测地铁区间段在修建完成的标准点坐标集，计算所述采样点坐标集与标准点坐标集的偏移向量，其中所述偏移向量为：
Figure 469979DEST_PATH_IMAGE001
Figure 565980DEST_PATH_IMAGE030
Figure DEST_PATH_IMAGE031
Figure 681573DEST_PATH_IMAGE004
其中，
Figure 987658DEST_PATH_IMAGE005
表示所述偏移向量，
Figure 941839DEST_PATH_IMAGE006
为x轴的偏移向量，表示待检测地铁区间段的长度变形，
Figure 435223DEST_PATH_IMAGE007
为y轴的偏移向量，表示待检测地铁区间段的宽度变形，
Figure 580771DEST_PATH_IMAGE008
为z轴的偏移向量，表示待检测地铁区间段的深度变形，
Figure 406776DEST_PATH_IMAGE009
表示所述采样点坐标集，
Figure 397604DEST_PATH_IMAGE010
表示所述标准点坐标集，
Figure 422191DEST_PATH_IMAGE011
表示预设的深度阈值向量，
Figure 535379DEST_PATH_IMAGE012
表示预设的宽度阈值向量，n为所述采样点坐标集的采样点个数，s为所述采样点坐标集的采样点编号；
偏移方程构建模块，用于根据所述焦点坐标构建所述偏移向量的偏移方程，所述偏移方程为：
Figure 629105DEST_PATH_IMAGE013
其中，
Figure 987406DEST_PATH_IMAGE014
表示所述采样点坐标集相对于焦点坐标的采样焦点向量，
Figure 630614DEST_PATH_IMAGE015
为偏移方程的平衡调节向量；
形变判断模块，用于求解所述偏移方程的平衡调节向量，根据所述平衡调节向量内各平衡调节因子的大小计算出所述待检测地铁区间段的形变情况，得到形变结果。
为了解决上述问题，本发明还提供一种电子设备，所述电子设备包括：
存储器，存储至少一个指令；及
处理器，执行所述存储器中存储的指令以实现上述所述的地铁轨道形变监测方法。
为了解决上述问题，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有至少一个指令，所述至少一个指令被电子设备中的处理器执行以实现上述所述的地铁轨道形变监测方法。
本发明实施例为解决背景技术所述问题，先根据地铁轨道监测指令确定待检测地铁区间段，为了快速的判断轨道的形变结果，构建基于所述待检测地铁区间段的三维坐标系，在所述三维坐标系内确定待检测地铁区间段的焦点坐标，并收集待检测地铁区间段的采样点，得到采样点坐标集，其中每个采样点坐标可用于后续的形变判断，详细地包括获取所述待检测地铁区间段在修建完成的标准点坐标集，计算所述采样点坐标集与标准点坐标集的偏移向量，偏移向量的计算可通过计算机快速计算得到，相比于人工拟合所得到的监测数据来说，大幅度的节约了时间和人力消耗，此外，本发明实施例根据所述焦点坐标构建所述偏移向量的偏移方程，并求解所述偏移方程的平衡调节向量，根据所述平衡调节向量内各平衡调节因子的大小计算出所述待检测地铁区间段的形变情况，得到形变结果，可见整个过程智能化程度高，人为干预的步骤较少。因此本发明提出的地铁轨道形变监测方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质，可以解决地铁轨道形变监测时造成大量时间及人力资源浪费的问题。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的地铁轨道形变监测方法的流程示意图；
图2为本发明一实施例提供的地铁轨道形变监测方法的焦点坐标示意图
图3为本发明一实施例提供的地铁轨道形变监测装置的功能模块图；
图4为本发明一实施例提供的实现所述地铁轨道形变监测方法的电子设备的结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本申请实施例提供一种地铁轨道形变监测方法。所述地铁轨道形变监测方法的执行主体包括但不限于服务端、终端等能够被配置为执行本申请实施例提供的该方法的电子设备中的至少一种。换言之，所述地铁轨道形变监测方法可以由安装在终端设备或服务端设备的软件或硬件来执行，所述软件可以是区块链平台。所述服务端包括但不限于：单台服务器、服务器集群、云端服务器或云端服务器集群等。
参照图1所示，为本发明一实施例提供的地铁轨道形变监测方法的流程示意图。在本实施例中，所述地铁轨道形变监测方法包括：
S1、接收地铁轨道监测指令，根据所述地铁轨道监测指令确定待检测地铁区间段。
本发明实施例中，地铁轨道监测指令一般由地铁轨道监测人员发出，且一般情况下，地铁轨道监测人员需要确定所监测的地铁区间段。详细地，所述根据所述地铁轨道监测指令确定待检测地铁区间段，包括：
从所述地铁轨道监测指令中提取待检测地铁的位置信息，根据所述位置信息确定待检测地铁的长度；
判断所述待检测地铁的长度是否大于预设长度，若所述待检测地铁的长度未大于预设长度，根据待检测地铁的位置信息确定出待检测地铁区间段；
若所述待检测地铁的长度大于预设长度，根据待检测地铁的位置信息切分待检测地铁，得到多组切分待检测地铁，其中每组切分待检测地铁的长度均小于所述预设长度；
根据每组切分待检测地铁的位置信息确定出对应的待检测地铁区间段，得到多组待检测地铁区间段。
需解释的是，本发明实施例为保证地铁轨道形变监测的准确率，所设置的待检测地铁区间段一般不超过0.1米，即当地铁轨道监测人员想要检测超过0.1米的地铁时，需要执行切分操作，即将总长超过0.1米的地铁切分为多组不超过0.1米的地铁区间段，依次对每组不超过0.1米的地铁区间段执行S2-S5步骤。
S2、构建基于所述待检测地铁区间段的三维坐标系，在所述三维坐标系内确定待检测地铁区间段的焦点坐标，并收集待检测地铁区间段的采样点，得到采样点坐标集。
可理解的是，每组待检测地铁区间段均不超过0.1米，为了后续检测方便，因此先构建三维坐标系。其中焦点坐标一般设置在待检测地铁区间段的中心位置，请参阅图2所示，本发明实施例中，焦点坐标的主要作用是作为待检测地铁区间段的整体是否发生变形的参考坐标。
进一步地，本发明实施例主要通过激光扫描仪器实现采样，详细地，所述收集待检测地铁区间段的采样点，得到采样点坐标集，包括：
接收用户根据所述待检测地铁区间段输入的采样点个数；
启动激光扫描仪，其中所述激光扫描仪包括激光发生器和激光接收器；
根据所述采样点个数确定所述激光发生器发射脉冲信号的发射次数及发射位置；
利用所述激光发生器对所述待检测地铁区间段发射脉冲信号，并利用所述激光接收器接收待检测地铁区间段反射脉冲信号的反射信号；
直至按照所述发射次数及发射位置完成对所有的反射信号的接收，将所有的反射信号通过软件模拟得到所述采样点坐标集。
本发明实施例中，所述采样点坐标集的采样点个数设置为n，因此对应的发射次数应该与采样点个数相同，此外，为了合理诊断出待检测地铁区间段的形变程度，对于脉冲信号的发射位置也需根据待检测地铁区间段的结构合理设置，当设置完采样点个数、发射位置以后，即可启动激光扫描仪发射脉冲信号并捕获反射信号，从而实现对采样点的采样。
详细地，所述将所有的反射信号通过软件模拟得到所述采样点坐标集，包括：
求解出在所述三维坐标系的反射信号的垂直角度和水平角度；
计算出所述激光发生器与待检测地铁区间段的距离；
利用所述垂直角度、水平角度和距离计算出所述采样点坐标集，其中计算方法包括：
Figure 399856DEST_PATH_IMAGE032
其中，P表示所述采样点坐标集，
Figure 731611DEST_PATH_IMAGE009
表示所述采样点坐标集，m为所述激光发生器与待检测地铁区间段的距离，
Figure 595400DEST_PATH_IMAGE017
为反射信号的水平角度，
Figure 532263DEST_PATH_IMAGE018
为反射信号的垂直角度。
S3、获取所述待检测地铁区间段在修建完成的标准点坐标集，计算所述采样点坐标集与标准点坐标集的偏移向量。
需解释的是，在修建完成以后的待检测地铁区间段由于未受到任何外力的影响，其地铁轨道的规格为标准规格，本发明实施例为后续计算方法，将标准规格的数据同样的利用软件映射至三维坐标系中，得到标准点坐标集。
详细地，所述偏移向量的计算方法为：
Figure 998972DEST_PATH_IMAGE001
Figure DEST_PATH_IMAGE033
Figure 864028DEST_PATH_IMAGE034
Figure 344557DEST_PATH_IMAGE004
其中，
Figure 932664DEST_PATH_IMAGE005
表示所述偏移向量，
Figure 27397DEST_PATH_IMAGE006
为x轴的偏移向量，表示待检测地铁区间段的长度变形，
Figure 114171DEST_PATH_IMAGE007
为y轴的偏移向量，表示待检测地铁区间段的宽度变形，
Figure 86806DEST_PATH_IMAGE008
为z轴的偏移向量，表示待检测地铁区间段的深度变形，
Figure 293534DEST_PATH_IMAGE009
表示所述采样点坐标集，
Figure 795054DEST_PATH_IMAGE010
表示所述标准点坐标集，
Figure 369123DEST_PATH_IMAGE011
表示预设的深度阈值向量，
Figure 643985DEST_PATH_IMAGE012
表示预设的宽度阈值向量，n为所述采样点坐标集的采样点个数，s为所述采样点坐标集的采样点编号。
需解释的是，
Figure 941105DEST_PATH_IMAGE006
的计算方法与
Figure 733567DEST_PATH_IMAGE007
，
Figure 450725DEST_PATH_IMAGE008
不同，原因是因为待检测地铁区间段的长度变形、宽度变形及深度变形三个分量之间的形变是息息相关的，即：当待检测地铁区间段的宽度与深度发生较大程度的变形以后也会直接影响到待检测地铁区间段的长度发生变化；此外，相比于地铁轨道的宽度与深度来说，地铁轨道的长度的主动变化的可能性不大，一般地铁轨道的长度均是因为地铁轨道的宽度与深度的变化而被动变化。其中，地铁轨道的宽度因地铁滚轮的积压等容易产生变宽或变窄的现象，地铁轨道的深度因地铁的重要等容易产生凹陷的现象等。
S4、根据所述焦点坐标构建所述偏移向量的偏移方程。
详细地，所述偏移方程为：
Figure 76747DEST_PATH_IMAGE013
其中，
Figure 493953DEST_PATH_IMAGE014
表示所述采样点坐标集相对于焦点坐标的采样焦点向量，
Figure 366969DEST_PATH_IMAGE015
为偏移方程的平衡调节向量。
其中，
Figure 869625DEST_PATH_IMAGE014
的计算方法如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE035
Figure 142081DEST_PATH_IMAGE020
Figure 617056DEST_PATH_IMAGE021
Figure 660973DEST_PATH_IMAGE022
Figure 696931DEST_PATH_IMAGE036
其中，f为焦点坐标到待检测地铁区间段边缘的焦距，其中计算方法为：
Figure DEST_PATH_IMAGE037
其中，arg表示求平均值，F为所述焦点坐标，
Figure 535530DEST_PATH_IMAGE025
表示焦点坐标与第s个采样点的长度坐标的距离，
Figure 973333DEST_PATH_IMAGE026
表示焦点坐标与第s个采样点的宽度坐标的距离，
Figure 424037DEST_PATH_IMAGE027
表示焦点坐标与第s个采样点的深度坐标的距离。
需解释的是，
Figure 868663DEST_PATH_IMAGE015
为偏移方程的平衡调节向量，是调节偏移方程以保证偏移方程等式两边相等，若地铁轨道的形变程度不高，则对应的平衡调节向量的变量值相对较小，若地铁轨道的形变程度较高，为了保持偏移方程等式两边相等，则对应的平衡调节向量的变量值相对较大，因此通过平衡调节向量的大小可反映出地铁轨道形变程度。
进一步地，所述平衡调节向量的构建过程包括：
计算得到所述偏移向量及采样焦点向量的向量规模分别3行4列和6行4列；
根据所述偏移方程的等式成立条件，利用所述3行4列和6行4列计算得到平衡调节向量的向量规模为3行6列；
根据预设的平衡调节向量构建方法，构建得到3行6列的平衡调节向量，其中，所述平衡调节向量构建方法为：
Figure 374599DEST_PATH_IMAGE028
其中，
Figure 620904DEST_PATH_IMAGE038
为平衡调节向量中第i行第j列的平衡调节因子。
S5、求解所述偏移方程的平衡调节向量，根据所述平衡调节向量内各平衡调节因子的大小计算出所述待检测地铁区间段的形变情况，得到形变结果。
可理解的是，为了维持偏移方程左右两边等式的成立，需要依次计算出平衡调节向量中每个平衡调节因子的值，从而保证等式两边向量相同。进一步地，当求解得知所有平衡调节因子的值以后，可根据所有的平衡调节因子计算出待检测地铁区间段的形变程度，详细地，所述根据所述平衡调节向量内各平衡调节因子的大小计算出所述待检测地铁区间段的形变情况，得到形变结果，包括：
从所述平衡调节向量中提取所有平衡调节因子，按照正负值划分所有平衡调节因子，得到正调节因子和负调节因子；
相加所有的正调节因子得到正形变值，相加所有的负调节因子得到负形变值；
根据所述正形变值和负形变值所属于的预设形变区间段，得到形变程度评估结果。
示例性的，平衡调节向量中共有18组平衡调节因子，假设有7组正调节因子，11组负调节因子，其中7组正调节因子的总和即正形变值为67.21，11组负调节因子的负形变值为-703.93，其中正形变值的预设形变区间段为[0,50]低程度形变、[50,100]中程度形变、[100,150]高程度形变，由此可知67.21对应了中程度形变，以此类推，负形变值为-703.93可能对应高程度形变，故将两种方向的形变程度反馈至地铁轨道检测人员，方便其做进一步的检修判断。
本发明实施例为解决背景技术所述问题，先根据地铁轨道监测指令确定待检测地铁区间段，为了快速的判断轨道的形变结果，构建基于所述待检测地铁区间段的三维坐标系，在所述三维坐标系内确定待检测地铁区间段的焦点坐标，并收集待检测地铁区间段的采样点，得到采样点坐标集，其中每个采样点坐标可用于后续的形变判断，详细地包括获取所述待检测地铁区间段在修建完成的标准点坐标集，计算所述采样点坐标集与标准点坐标集的偏移向量，偏移向量的计算可通过计算机快速计算得到，相比于人工拟合所得到的监测数据来说，大幅度的节约了时间和人力消耗，此外，本发明实施例根据所述焦点坐标构建所述偏移向量的偏移方程，并求解所述偏移方程的平衡调节向量，根据所述平衡调节向量内各平衡调节因子的大小计算出所述待检测地铁区间段的形变情况，得到形变结果，可见整个过程智能化程度高，人为干预的步骤较少。因此本发明提出的地铁轨道形变监测方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质，可以解决地铁轨道形变监测时造成大量时间及人力资源浪费的问题。
如图3所示，是本发明一实施例提供的地铁轨道形变监测装置的功能模块图。
本发明所述地铁轨道形变监测装置100可以安装于电子设备中。根据实现的功能，所述地铁轨道形变监测装置100可以包括检测地铁确定模块101、采样模块102、偏移向量计算模块103、偏移方程构建模块104及形变判断模块105。本发明所述模块也可以称之为单元，是指一种能够被电子设备处理器所执行，并且能够完成固定功能的一系列计算机程序段，其存储在电子设备的存储器中。
所述检测地铁确定模块101，用于接收地铁轨道监测指令，根据所述地铁轨道监测指令确定待检测地铁区间段；
所述采样模块102，用于构建基于所述待检测地铁区间段的三维坐标系，在所述三维坐标系内确定待检测地铁区间段的焦点坐标，并收集待检测地铁区间段的采样点，得到采样点坐标集；
所述偏移向量计算模块103，用于获取所述待检测地铁区间段在修建完成的标准点坐标集，计算所述采样点坐标集与标准点坐标集的偏移向量，其中所述偏移向量为：
Figure 209886DEST_PATH_IMAGE001
Figure DEST_PATH_IMAGE039
Figure 813911DEST_PATH_IMAGE040
Figure 857960DEST_PATH_IMAGE004
其中，
Figure 427612DEST_PATH_IMAGE005
表示所述偏移向量，
Figure 780971DEST_PATH_IMAGE006
为x轴的偏移向量，表示待检测地铁区间段的长度变形，
Figure 436075DEST_PATH_IMAGE007
为y轴的偏移向量，表示待检测地铁区间段的宽度变形，
Figure 295532DEST_PATH_IMAGE008
为z轴的偏移向量，表示待检测地铁区间段的深度变形，
Figure 483806DEST_PATH_IMAGE009
表示所述采样点坐标集，
Figure 447214DEST_PATH_IMAGE010
表示所述标准点坐标集，
Figure 619307DEST_PATH_IMAGE011
表示预设的深度阈值向量，
Figure 739579DEST_PATH_IMAGE012
表示预设的宽度阈值向量，n为所述采样点坐标集的采样点个数，s为所述采样点坐标集的采样点编号；
所述偏移方程构建模块104，用于根据所述焦点坐标构建所述偏移向量的偏移方程，所述偏移方程为：
Figure 549403DEST_PATH_IMAGE013
其中，
Figure 244564DEST_PATH_IMAGE014
表示所述采样点坐标集相对于焦点坐标的采样焦点向量，
Figure 608681DEST_PATH_IMAGE015
为偏移方程的平衡调节向量；
所述形变判断模块105，用于求解所述偏移方程的平衡调节向量，根据所述平衡调节向量内各平衡调节因子的大小计算出所述待检测地铁区间段的形变情况，得到形变结果。
详细地，本发明实施例中所述地铁轨道形变监测装置100中的所述各模块在使用时采用与上述的图1中所述的基于区块链的产品供应链管理方法一样的技术手段，并能够产生相同的技术效果，这里不再赘述。
如图4所示，是本发明一实施例提供的实现地铁轨道形变监测方法的电子设备的结构示意图。
所述电子设备1可以包括处理器10、存储器11和总线12，还可以包括存储在所述存储器11中并可在所述处理器10上运行的计算机程序，如地铁轨道形变监测方法程序。
其中，所述存储器11至少包括一种类型的可读存储介质，所述可读存储介质包括闪存、移动硬盘、多媒体卡、卡型存储器（例如：SD或DX存储器等）、磁性存储器、磁盘、光盘等。所述存储器11在一些实施例中可以是电子设备1的内部存储单元，例如该电子设备1的移动硬盘。所述存储器11在另一些实施例中也可以是电子设备1的外部存储设备，例如电子设备1上配备的插接式移动硬盘、智能存储卡（Smart Media Card， SMC）、安全数字（SecureDigital， SD）卡、闪存卡（Flash Card）等。进一步地，所述存储器11还可以既包括电子设备1的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器11不仅可以用于存储安装于电子设备1的应用软件及各类数据，例如地铁轨道形变监测方法程序的代码等，还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所述处理器10在一些实施例中可以由集成电路组成，例如可以由单个封装的集成电路所组成，也可以是由多个相同功能或不同功能封装的集成电路所组成，包括一个或者多个中央处理器（Central Processing unit，CPU）、微处理器、数字处理芯片、图形处理器及各种控制芯片的组合等。所述处理器10是所述电子设备的控制核心（Control Unit），利用各种接口和线路连接整个电子设备的各个部件，通过运行或执行存储在所述存储器11内的程序或者模块（例如地铁轨道形变监测方法程序等），以及调用存储在所述存储器11内的数据，以执行电子设备1的各种功能和处理数据。
所述总线12可以是外设部件互连标准（peripheral component interconnect，简称PCI）总线或扩展工业标准结构（extended industry standard architecture，简称EISA）总线等。该总线12可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。所述总线12被设置为实现所述存储器11以及至少一个处理器10等之间的连接通信。
图4仅示出了具有部件的电子设备，本领域技术人员可以理解的是，图4示出的结构并不构成对所述电子设备1的限定，可以包括比图示更少或者更多的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
例如，尽管未示出，所述电子设备1还可以包括给各个部件供电的电源（比如电池），优选地，电源可以通过电源管理装置与所述至少一个处理器10逻辑相连，从而通过电源管理装置实现充电管理、放电管理、以及功耗管理等功能。电源还可以包括一个或一个以上的直流或交流电源、再充电装置、电源故障检测电路、电源转换器或者逆变器、电源状态指示器等任意组件。所述电子设备1还可以包括多种传感器、蓝牙模块、Wi-Fi模块等，在此不再赘述。
进一步地，所述电子设备1还可以包括网络接口，可选地，所述网络接口可以包括有线接口和/或无线接口（如WI-FI接口、蓝牙接口等），通常用于在该电子设备1与其他电子设备之间建立通信连接。
可选地，该电子设备1还可以包括用户接口，用户接口可以是显示器（Display）、输入单元（比如键盘（Keyboard）），可选地，用户接口还可以是标准的有线接口、无线接口。可选地，在一些实施例中，显示器可以是LED显示器、液晶显示器、触控式液晶显示器以及OLED（Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管）触摸器等。其中，显示器也可以适当的称为显示屏或显示单元，用于显示在电子设备1中处理的信息以及用于显示可视化的用户界面。
应该了解，所述实施例仅为说明之用，在专利申请范围上并不受此结构的限制。
所述电子设备1中的所述存储器11存储的地铁轨道形变监测方法程序是多个指令的组合，在所述处理器10中运行时，可以实现：
接收地铁轨道监测指令，根据所述地铁轨道监测指令确定待检测地铁区间段；
构建基于所述待检测地铁区间段的三维坐标系，在所述三维坐标系内确定待检测地铁区间段的焦点坐标，并收集待检测地铁区间段的采样点，得到采样点坐标集；
获取所述待检测地铁区间段在修建完成的标准点坐标集，计算所述采样点坐标集与标准点坐标集的偏移向量，其中所述偏移向量为：
Figure 267064DEST_PATH_IMAGE001
Figure DEST_PATH_IMAGE041
Figure 305296DEST_PATH_IMAGE042
Figure 640200DEST_PATH_IMAGE004
其中，
Figure 288350DEST_PATH_IMAGE005
表示所述偏移向量，
Figure 762143DEST_PATH_IMAGE006
为x轴的偏移向量，表示待检测地铁区间段的长度变形，
Figure 576253DEST_PATH_IMAGE007
为y轴的偏移向量，表示待检测地铁区间段的宽度变形，
Figure 317944DEST_PATH_IMAGE008
为z轴的偏移向量，表示待检测地铁区间段的深度变形，
Figure 420767DEST_PATH_IMAGE009
表示所述采样点坐标集，
Figure 889795DEST_PATH_IMAGE010
表示所述标准点坐标集，
Figure 59876DEST_PATH_IMAGE011
表示预设的深度阈值向量，
Figure 205424DEST_PATH_IMAGE012
表示预设的宽度阈值向量，n为所述采样点坐标集的采样点个数，s为所述采样点坐标集的采样点编号；
根据所述焦点坐标构建所述偏移向量的偏移方程，所述偏移方程为：
Figure 139751DEST_PATH_IMAGE013
其中，
Figure 694360DEST_PATH_IMAGE014
表示所述采样点坐标集相对于焦点坐标的采样焦点向量，
Figure 686325DEST_PATH_IMAGE015
为偏移方程的平衡调节向量；
求解所述偏移方程的平衡调节向量，根据所述平衡调节向量内各平衡调节因子的大小计算出所述待检测地铁区间段的形变情况，得到形变结果。
具体地，所述处理器10对上述指令的具体实现方法可参考图1至图4对应实施例中相关步骤的描述，在此不赘述。
进一步地，所述电子设备1集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读存储介质中。所述计算机可读存储介质可以是易失性的，也可以是非易失性的。例如，所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序在被电子设备的处理器所执行时，可以实现：
接收地铁轨道监测指令，根据所述地铁轨道监测指令确定待检测地铁区间段；
构建基于所述待检测地铁区间段的三维坐标系，在所述三维坐标系内确定待检测地铁区间段的焦点坐标，并收集待检测地铁区间段的采样点，得到采样点坐标集；
获取所述待检测地铁区间段在修建完成的标准点坐标集，计算所述采样点坐标集与标准点坐标集的偏移向量，其中所述偏移向量为：
Figure 550244DEST_PATH_IMAGE001
Figure DEST_PATH_IMAGE043
Figure 983586DEST_PATH_IMAGE044
Figure 607466DEST_PATH_IMAGE004
其中，
Figure 188357DEST_PATH_IMAGE005
表示所述偏移向量，
Figure 708331DEST_PATH_IMAGE006
为x轴的偏移向量，表示待检测地铁区间段的长度变形，
Figure 820513DEST_PATH_IMAGE007
为y轴的偏移向量，表示待检测地铁区间段的宽度变形，
Figure 949881DEST_PATH_IMAGE008
为z轴的偏移向量，表示待检测地铁区间段的深度变形，
Figure 417902DEST_PATH_IMAGE009
表示所述采样点坐标集，
Figure 76154DEST_PATH_IMAGE010
表示所述标准点坐标集，
Figure 144473DEST_PATH_IMAGE011
表示预设的深度阈值向量，
Figure 578997DEST_PATH_IMAGE012
表示预设的宽度阈值向量，n为所述采样点坐标集的采样点个数，s为所述采样点坐标集的采样点编号；
根据所述焦点坐标构建所述偏移向量的偏移方程，所述偏移方程为：
Figure 868902DEST_PATH_IMAGE013
其中，
Figure 199520DEST_PATH_IMAGE014
表示所述采样点坐标集相对于焦点坐标的采样焦点向量，
Figure 4403DEST_PATH_IMAGE015
为偏移方程的平衡调节向量；
求解所述偏移方程的平衡调节向量，根据所述平衡调节向量内各平衡调节因子的大小计算出所述待检测地铁区间段的形变情况，得到形变结果。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。
所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能模块的形式实现。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。
因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附关联图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。***权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种地铁轨道形变监测方法，其特征在于，所述方法包括：
接收地铁轨道监测指令，根据所述地铁轨道监测指令确定待检测地铁区间段；
构建基于所述待检测地铁区间段的三维坐标系，在所述三维坐标系内确定待检测地铁区间段的焦点坐标，并收集待检测地铁区间段的采样点，得到采样点坐标集；
获取所述待检测地铁区间段在修建完成的标准点坐标集，计算所述采样点坐标集与标准点坐标集的偏移向量，其中所述偏移向量为：
Figure 820147DEST_PATH_IMAGE001
Figure 495717DEST_PATH_IMAGE002
Figure 997236DEST_PATH_IMAGE003
Figure 571306DEST_PATH_IMAGE004
其中，
Figure 49430DEST_PATH_IMAGE005
表示所述偏移向量，
Figure 612129DEST_PATH_IMAGE006
为x轴的偏移向量，表示待检测地铁区间段的长度变形，
Figure 314244DEST_PATH_IMAGE007
为y轴的偏移向量，表示待检测地铁区间段的宽度变形，
Figure 329604DEST_PATH_IMAGE008
为z轴的偏移向量，表示待检测地铁区间段的深度变形，
Figure 893310DEST_PATH_IMAGE009
表示所述采样点坐标集，
Figure 605788DEST_PATH_IMAGE010
表示所述标准点坐标集，
Figure 714690DEST_PATH_IMAGE011
表示预设的深度阈值向量，
Figure 184723DEST_PATH_IMAGE012
表示预设的宽度阈值向量，n为所述采样点坐标集的采样点个数，s为所述采样点坐标集的采样点编号；
根据所述焦点坐标构建所述偏移向量的偏移方程，所述偏移方程为：
Figure 506114DEST_PATH_IMAGE013
其中，
Figure 632288DEST_PATH_IMAGE014
表示所述采样点坐标集相对于焦点坐标的采样焦点向量，
Figure 676206DEST_PATH_IMAGE015
为偏移方程的平衡调节向量；
求解所述偏移方程的平衡调节向量，根据所述平衡调节向量内各平衡调节因子的大小计算出所述待检测地铁区间段的形变情况，得到形变结果。
2.如权利要求1所述的地铁轨道形变监测方法，其特征在于，所述根据所述地铁轨道监测指令确定待检测地铁区间段，包括：
从所述地铁轨道监测指令中提取待检测地铁的位置信息，根据所述位置信息确定待检测地铁的长度；
判断所述待检测地铁的长度是否大于预设长度，若所述待检测地铁的长度未大于预设长度，根据待检测地铁的位置信息确定出待检测地铁区间段；
若所述待检测地铁的长度大于预设长度，根据待检测地铁的位置信息切分待检测地铁，得到多组切分待检测地铁，其中每组切分待检测地铁的长度均小于所述预设长度；
根据每组切分待检测地铁的位置信息确定出对应的待检测地铁区间段，得到多组待检测地铁区间段。
3.如权利要求2所述的地铁轨道形变监测方法，其特征在于，所述待检测地铁区间段设置为0.1米。
4.如权利要求3所述的地铁轨道形变监测方法，其特征在于，所述收集待检测地铁区间段的采样点，得到采样点坐标集，包括：
接收用户根据所述待检测地铁区间段输入的采样点个数；
启动激光扫描仪，其中所述激光扫描仪包括激光发生器和激光接收器；
根据所述采样点个数确定所述激光发生器发射脉冲信号的发射次数及发射位置；
利用所述激光发生器对所述待检测地铁区间段发射脉冲信号，并利用所述激光接收器接收待检测地铁区间段反射脉冲信号的反射信号；
直至按照所述发射次数及发射位置完成对所有的反射信号的接收，将所有的反射信号通过软件模拟得到所述采样点坐标集。
5.如权利要求4所述的地铁轨道形变监测方法，其特征在于，所述将所有的反射信号通过软件模拟得到所述采样点坐标集，包括：
求解出在所述三维坐标系的反射信号的垂直角度和水平角度；
计算出所述激光发生器与待检测地铁区间段的距离；
利用所述垂直角度、水平角度和距离计算出所述采样点坐标集，其中计算方法包括：
Figure 649847DEST_PATH_IMAGE016
其中，P表示所述采样点坐标集，
Figure 306087DEST_PATH_IMAGE009
表示所述采样点坐标集，m为所述激光发生器与待检测地铁区间段的距离，
Figure 993158DEST_PATH_IMAGE017
为反射信号的水平角度，
Figure 178283DEST_PATH_IMAGE018
为反射信号的垂直角度。
6.如权利要求5所述的地铁轨道形变监测方法，其特征在于，所述采样焦点向量的计算方法为：
Figure DEST_PATH_738387DEST_PATH_IMAGE039
Figure 551681DEST_PATH_IMAGE020
Figure 765363DEST_PATH_IMAGE021
Figure 121389DEST_PATH_IMAGE022
Figure 787731DEST_PATH_IMAGE023
其中，f为焦点坐标到待检测地铁区间段边缘的焦距。
7.如权利要求6所述的地铁轨道形变监测方法，其特征在于，所述焦点坐标到待检测地铁区间段边缘的焦距的计算方法为：
Figure 520195DEST_PATH_IMAGE024
其中，arg表示求平均值，F为所述焦点坐标，
Figure 588383DEST_PATH_IMAGE025
表示焦点坐标与第s个采样点的长度坐标的距离，
Figure 907455DEST_PATH_IMAGE026
表示焦点坐标与第s个采样点的宽度坐标的距离，
Figure 93717DEST_PATH_IMAGE027
表示焦点坐标与第s个采样点的深度坐标的距离。
8.如权利要求7所述的地铁轨道形变监测方法，其特征在于，所述平衡调节向量的构建过程包括：
计算得到所述偏移向量及采样焦点向量的向量规模分别3行4列和6行4列；
根据所述偏移方程的等式成立条件，利用所述3行4列和6行4列计算得到平衡调节向量的向量规模为3行6列；
根据预设的平衡调节向量构建方法，构建得到3行6列的平衡调节向量，其中，所述平衡调节向量构建方法为：
Figure 862828DEST_PATH_IMAGE028
其中，
Figure 818145DEST_PATH_IMAGE029
为平衡调节向量中第i行第j列的平衡调节因子。
9.如权利要求8所述的地铁轨道形变监测方法，其特征在于，所述根据所述平衡调节向量内各平衡调节因子的大小计算出所述待检测地铁区间段的形变情况，得到形变结果，包括：
从所述平衡调节向量中提取所有平衡调节因子，按照正负值划分所有平衡调节因子，得到正调节因子和负调节因子；
相加所有的正调节因子得到正形变值，相加所有的负调节因子得到负形变值；
根据所述正形变值和负形变值所属于的预设形变区间段，得到形变程度评估结果。
10.一种地铁轨道形变监测装置，其特征在于，所述装置包括：
检测地铁确定模块，用于接收地铁轨道监测指令，根据所述地铁轨道监测指令确定待检测地铁区间段；
采样模块，用于构建基于所述待检测地铁区间段的三维坐标系，在所述三维坐标系内确定待检测地铁区间段的焦点坐标，并收集待检测地铁区间段的采样点，得到采样点坐标集；
偏移向量计算模块，用于获取所述待检测地铁区间段在修建完成的标准点坐标集，计算所述采样点坐标集与标准点坐标集的偏移向量，其中所述偏移向量为：
Figure 76826DEST_PATH_IMAGE001
Figure 422488DEST_PATH_IMAGE030
Figure 995289DEST_PATH_IMAGE031
Figure 539534DEST_PATH_IMAGE032
其中，
Figure 703537DEST_PATH_IMAGE005
表示所述偏移向量，
Figure 802074DEST_PATH_IMAGE006
为x轴的偏移向量，表示待检测地铁区间段的长度变形，
Figure 991616DEST_PATH_IMAGE007
为y轴的偏移向量，表示待检测地铁区间段的宽度变形，
Figure 685640DEST_PATH_IMAGE008
为z轴的偏移向量，表示待检测地铁区间段的深度变形，
Figure 256430DEST_PATH_IMAGE009
表示所述采样点坐标集，
Figure 153848DEST_PATH_IMAGE010
表示所述标准点坐标集，
Figure 423829DEST_PATH_IMAGE011
表示预设的深度阈值向量，
Figure 942666DEST_PATH_IMAGE012
表示预设的宽度阈值向量，n为所述采样点坐标集的采样点个数，s为所述采样点坐标集的采样点编号；
偏移方程构建模块，用于根据所述焦点坐标构建所述偏移向量的偏移方程，所述偏移方程为：
Figure 995942DEST_PATH_IMAGE013
其中，
Figure 364344DEST_PATH_IMAGE014
表示所述采样点坐标集相对于焦点坐标的采样焦点向量，
Figure 115262DEST_PATH_IMAGE015
为偏移方程的平衡调节向量；
形变判断模块，用于求解所述偏移方程的平衡调节向量，根据所述平衡调节向量内各平衡调节因子的大小计算出所述待检测地铁区间段的形变情况，得到形变结果。
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