[实用新型]一种图像型隧道围岩变形智能检测仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种常规隧道施工中的围岩监测量测装置，尤其是通过数字图像处理技术对围岩监测点进行拍摄、处理、对比，监测隧道围岩形态的图像型隧道围岩变形智能检测仪。

背景技术

近年来随着中国国民经济的迅速发展，新建铁路、公路隧道、地下铁道及其它地下工程项目与日俱增。伴随着地下工程的的迅猛发展，施工期间地下工程结构体系的形变量测越来越受到重视。隧道形变监控量测是在隧道施工过程中对围岩、地表、支护结构的形变和稳定状态进行经常性观察和量测的工作，是保证工程安全、指导设计施工和优化施工工艺所必需的环节。隧道围岩的形变监测有助于修正工程设计，通过观测数据与理论上的工程特性指标进行比较，为信息化施工提供重要依据。目前最常用的形变观测方法包括收敛仪法、激光经纬仪交会法、支距法及求积仪法等。而它们共同的缺点是测量时间长，需要固定时间和人员进行测量，不能及时发现突发的安全隐患，同时常常与施工作业相冲突。因此，寻求一个既能保证测量精度同时又能减少测量时间的测量方法，便成为隧洞测量中一个既重要又很实际的问题。

发明内容

为解决隧道围岩监测耗时长，不能及时发现隐患的问题，本实用新型的目的在于，提供一种图像型隧道围岩变形智能检测仪，不仅能够实现快速实时可预警的围岩量测，而且能实现远程不接触的高精度围岩量测。

为了实现上述任务，本实用新型采取如下的技术解决方案：

一种图像型隧道围岩变形智能检测仪，其特征在于，包括在隧道围岩若干个观测点断面上方安装的亮度标记，该亮度标记连接有整体式图像测量仪，整体式图像测量仪通过高速平板式无线网桥连接隧道外部的监控计算机。

本实用新型的其它特点是：

所述的整体式图像测量仪包括有高清照相机、USB网络服务器、高速交换机和供电电源。

所述的亮度标记采用LED发光标记，LED发光标记由电池供电，有效发光持续时间大于一个月。

本实用新型的图像型隧道围岩变形智能检测仪，通过整体式图像测量仪对隧道围岩断面上若干个观测点进行拍摄，利用图像增强、图像预处理、图像识别等研究方法,经多级图像处理，提高了对比度，锐化了目标边缘，使围岩观测点更加清晰，从而把重点识别目标从隧道背景中有效分割出来，然后对处理后的图像进行坐标定位比对。改变了常规隧道施工中的围岩监测量测方式，实现了量测的自动化、实时化并可起到及时预警的目的，能够对围岩变形进行连续、智能、即时、稳定的量测，给非接触量测方法开辟了一条新的途径。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意框图，

图2是观测点断面上方安装亮度标记示意图。

图中的标记分别表示：1、整体式图像测量仪，2、高速平板式无线网桥，3监控计算机。

以下结合附图和发明人给出的实施例对本实用新型作进一步的详细描述。

具体实施方式

参见图1，本实施例给出一种图像型隧道围岩变形智能检测仪的硬件结构，包括在隧道围岩若干个观测点断面上方安装的亮度标记4，该亮度标记连接有整体式图像测量仪1，整体式图像测量仪1包括有高清照相机、USB网络服务器、高速交换机和供电电源。通过高速平板式无线网桥2连接隧道外部的监控计算机3。其中，整体式图像测量仪1位于隧道内，监控计算机位于隧道外，整体式图像测量仪与监控计算机的连接由高速平板式无线网桥实现。

参见图2，本实施例中，在观测断面上方安装3件亮度标记4，由监控计算机3运行围岩定位程序并配置参数，整体式图像测量仪1连接亮度标记4并安装于隧道断面侧壁上，整体式图像测量仪1得到的数据通过高速平板式无线网桥2将捕捉数据实时传至监控计算机3，监控计算机3内安装有图像处理软件和智能围岩量测预警系统软件，对监测的图像进行增强，对其中的观测特征，如边缘、轮廓、对比度等进行强调或锐化，以便显示观察和进一步分析与处理。再次，由于利用数码影像坐标定位特征点识别算法是基于二值化后观测到的围岩信息图像，采用最大类间方差法将直方图在某一阈值处分割成两组，当被分成的两组的方差为最大时，将该分割值定为分割阈值。最后将过预处理的围岩信息图像，利用形态学算法对背景图片进行降噪处理，再通过连通区域标记法得到围岩目标标记点的最终精细轮廓，并在像平面坐标系中定位，将坐标数据返回，得到围岩形变量测数据。通过监控计算机内设置的智能围岩量测预警系统软件以及自动预警装置软件，可以实时观测并预警。

本实用新型的图像型隧道围岩变形智能检测仪，于2010年6月经现场实验，实验依托工程为兰新铁路甘青段的祁连山隧道，位于青海省门源回族自治县及甘肃省山丹县，工点区域为祁连山中高山区，最高海拔4345m。实验从前期实验室模拟试验到图像型隧道围岩变形智能检测仪的完成，均在祁连山隧道进口施工处进行现场试验。