[发明专利]对隧道内管片进行定位和自动检测的系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种隧道检测系统，特别是涉及一种隧道内管片的检测系统，应用于隧道故障检测领域。

背景技术

盾构管片是盾构施工的主要装配构件，是隧道的最外层屏障，承担着抵抗土层压力、地下水压力以及一些特殊荷载的作用。因此，及时检测出管片的状态对于隧道安全十分重要，而目前的检测手段主要有以下两大难题：

一方面，一般隧道的高度为6~7米，这样管片上检测芯片的安装位置也就比较高，传统的手持设备很难达到这种高度的检测。并且人工检测劳动强度大，效率低。

另一方面，隧道检测中定位问题也是一个难点。对于十几千米甚至几十千米的隧道，由人工标记来定位显然是不太可取的。由于隧道环境单一，管片的特点也几乎一样，在一个长隧道中几米的定位误差也将会导致故障不能被及时排除，带来安全隐患。

Building Information Modeling，简称BIM，即建筑信息模型。BIM可以通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息，不仅包括三维几何形状信息，还包含大量的其他信息，如建筑构件的材料、重量、价格和进度等。BIM集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型，是对该工程项目相关信息的详尽表达，但如何使隧道的大量的管片现场检测信息与BIM数据库建立一一对应的关系，成为BIM在实际应用过程中的难题。这在很大程度上限制了BIM强大的软件数据分析和管理功能，影响及时发现隧道存在的安全隐患，不能适应现实工程中检测的需要。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种对隧道内管片进行定位和自动检测的系统，实现对隧道内高位置的管片信息自动化采集，同时记录每一个管片的位置以及状态，出现故障时能及时准确的对故障位置定位，提高隧道设施的管理和维护能力。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种对隧道内管片进行定位和自动检测的系统，包括定位机构和自动检测系统，自动检测系统包括RFID超高频读写器、照相机、控制器和管片信息检测软件系统，预先对隧道内每一片管片上设置位置唯一对应的RFID标签，通过定位机构，同时将RFID超高频读写器和照相机送达待采集信息所对应的目标隧道管片的位置，RFID超高频读写器从目标隧道管片上的RFID标签上读取RFID检测信息，照相机从目标隧道管片获取的图像信息，然后将采集到的目标隧道管片的RFID检测信息和图像信息分别通过无线数据传输方式，向控制器发送，控制器通过调用信息检测软件系统对自动检测系统采集的信息数据进行分析处理，最终得到隧道管片的定位和自动检测的处理结果，定位机构由俯仰摆杆、连杆、水平滑块和机架构成曲柄滑块机构，俯仰摆杆的底端通过铰链支撑转动并连接在机架上，俯仰摆杆中部与连杆的一端转动连接形成曲柄滑块机构的一个转动连接副，在俯仰摆杆的自由端固定安装RFID超高频读写器和照相机，俯仰摆杆为伸缩杆，当进行作业时，水平滑块在水平方向移动牵引连杆，控制俯仰摆杆的俯仰角变化，结合俯仰摆杆通过伸缩调节长度变化，使俯仰摆杆的自由端到达待检测的目标隧道管片的检测高度，使RFID超高频读写器和照相机到达对待测目标隧道管片进行检测的要求位置，使俯仰摆杆的自由端到达对待测目标隧道管片进行检测的要求位置，进行检测作业，当作业结束后，俯仰摆杆的俯仰角和长度回复初始状态。

作为本发明技术方案的改进，通过螺旋传动机构调节俯仰摆杆的伸缩长度。螺旋传动机构优选螺杆和螺母啮合传动，采用梯形螺纹，并使螺纹升角小于摩擦角，使定位机构在间歇式工作过程中，通过螺旋传动机构的自锁实现对俯仰摆杆长度调节。

上述RFID超高频读写器与控制器之间优选使用蓝牙方式进行通信，照相机与控制器之间优选使用Wi-Fi进行通信。

作为上述本发明技术方案的改进，RFID超高频读写器不同方位的采集功能优选通过单独的电机驱动控制，实现360°的旋转的全方位采集。

作为上述本发明技术方案的改进，采用无线信号控制方式操作照相机进行拍摄，照相机能自动调焦并带有能自适应环境亮度的闪光灯。

上述控制器优选采用计算机，信息检测软件系统优选主要包括BIM软件系统。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：

1．本发明实现对隧道内高位置的管片信息自动化采集，出现故障时能及时准确的对故障位置定位，提高隧道设施的管理和维护能力；

2. 本发明采用伸缩机构可实现一般隧道任何高度的管片检测，并应用BIM技术可实现任何一个管片的精确定位；