[发明专利]一种动态三维隧道断面形变检测及分析系统、方法及装置

说明书

本发明公开一种动态三维隧道断面形变检测及分析系统、方法及装置。方法包括：控制扫描仪采集隧道断面信息以及轨道断面信息，以获取点云数据集；扫描仪位于检测装置的车载平台上；控制惯性导航器获取检测装置的三维姿态数据；控制驱动电机获取检测装置的行程数据；基于同步信号将三维姿态数据、行程数据进行数据同步整合，以生成定位信息；根据点云数据集以及定位信息生成隧道的三维空间信息数据集，以对隧道进行形变分析。通过本发明，可以在较短的维护期间内，快速获取三维空间信息数据集，以对隧道进行形变分析，提高了获取数据的效率。且可通过扫描仪与车载平台的共同移动，提高数据的采集精度，从而实现对隧道安全状态的准确评估。

技术领域

本发明涉及隧道检测技术领域，具体而言，涉及一种动态三维隧道断面形变检测及分析系统、方法及装置。

背景技术

随着我国经济的发展和城市化水平的提高，交通阻塞己经成为我国各大城市的普遍问题。交通阻塞的关键在于城市道路容量不足，道路扩建的速度跟不上车流量增加的速度。为了解决交通拥挤的问题，以减少单位面积道路内的汽车密度为原则，有增加道路容量、减少道路交叉、限制车辆驶入和发展公共运输系统等方法，其中发展高效的地下轨道公共交通，形成四通八达的地下公共交通网是最为主要的措施之一。作为城市中运送旅客的主要载体，其安全问题一直是人们所关注的重点。就地下隧道的轨道交通而言，随着运营时间的增加，隧道建筑空间会发生形变，隧道的变形还会引起的一系列病害问题严重影响地铁隧道的正常运营。隧道中两侧墙壁上安装有通信光缆和动力电缆及其安装支撑结构，隧道顶端有受电弓接触网及安装挂件，其为地铁车辆在隧道内的靠站与正常行驶提供通信与动力保证。因此隧道内建筑空间变形对于轨道交通安全运营环境具有重大的影响。

为保证隧道建筑空间的有效维护与快速检测，在数字城市的概念下，城轨维护保障体系的“数字化”发展过程中，主要体现在使用数字化手段，实现隧道建筑空间内部的相对变化检测，获取隧道的三维建筑空间数据可以进一步提高轨道运营安全的科学管理水平，通过隧道建筑空间的三维数据可以及时了解隧道的形变状态。目前，对隧道空间结构进行检测的测量方法主要有接触式测量和非接触式测量两种方法。接触式测量包括人工量具测量法和传感器测量法，非接触式测量包括三维激光扫描、近景摄影测量、全站仪自由设站测量、精密水准检测、探地雷达检测、红外线热成像测量等。

采用全站仪以及其他辅助设备进行三维数据的获取需要设置扫描仪站点以及布置标靶，在数据采集期间需要搬站，降低了工作效率。

目前，针对现有技术中如何高效准确获取隧道真三维信息数据问题，尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例中提供一种动态三维隧道断面形变检测及分析系统、方法及装置，以解决现有技术中采用全站仪以及其他辅助设备进行三维数据的获取需要设置扫描仪站点以及布置标靶，在数据采集期间需要搬站，降低了工作效率的问题。

为解决上述技术问题，第一方面，本发明提供了一种动态三维隧道断面形变检测及分析系统，所述系统包括检测装置及同步定位装置、三维空间信息重建装置以及数据处理装置，

所述检测装置包括：车载平台、扫描仪、控制器、惯性导航器、驱动电机、驱动轮以及从动轮，

所述扫描仪位于所述车载平台上，用于采集隧道断面信息以及轨道断面信息，以获取点云数据集；

所述惯性导航器，与所述车载平台连接，用于获取所述检测装置的三维姿态数据；

所述控制器，与所述驱动电机连接，用于控制所述驱动电机的转速；

所述驱动电机，与所述驱动轮连接，用于采集所述检测装置的行程数据，并带动所述驱动轮运动；

所述驱动轮以及所述从动轮位于所述车载平台的下方，

所述驱动轮以及所述从动轮位于所述车载平台的下方，所述驱动轮用于带动所述车载平台在所述隧道的轨道上移动；