[发明专利]一种基于红外靶标技术的隧道变形自动监测系统及方法

权利要求书

1.一种基于红外靶标技术的隧道变形自动监测系统，其特征在于，包括：红外靶标、图像数字位移监测传感器和数据采集处理中心；

在选定的每个隧道监控量测断面的左侧拱腰位置、右侧拱腰位置和拱顶位置均各可转动的安装一个所述红外靶标；在隧道施工稳定部位固定安装所述图像数字位移监测传感器；各个所述红外靶标的红外发射方向朝向所述图像数字位移监测传感器，使各个所述红外靶标位于所述图像数字位移监测传感器的图像采集范围内；所述图像数字位移监测传感器通过无线通信模块与所述数据采集处理中心无线连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于红外靶标技术的隧道变形自动监测系统，其特征在于，所述红外靶标为红外LED灯。

3.根据权利要求1所述的一种基于红外靶标技术的隧道变形自动监测系统，其特征在于，选定的所述隧道监控量测断面的数量为2～4个。

4.一种权利要求1-3任一项所述的一种基于红外靶标技术的隧道变形自动监测系统的隧道变形自动监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，对于同一个隧道，选定n个隧道监控量测断面，并获得每个隧道监控量测断面对应的预留变形量值；其中，n为大于1的自然数；

步骤2，在每个选定的隧道监控量测断面的左侧拱腰位置、右侧拱腰位置和拱顶位置均各可转动的安装一个红外靶标；在隧道施工稳定部位固定安装图像数字位移监测传感器；

步骤3，开启所述图像数字位移监测传感器，调节各个红外靶标的红外发射方向，使各个红外靶标的红外发射方向朝向所述图像数字位移监测传感器，同时，使各个所述红外靶标位于所述图像数字位移监测传感器的图像采集视野内；

步骤4，初始时，通过所述图像数字位移监测传感器采集到初始监测图片，然后，判断各个所述红外靶标在所述初始监测图片的红外靶标像点是否存在重合的红外靶标像点，如果有，则返回步骤3，继续调整各个红外靶标的红外发射方向，直到满足要求；如果没有，则进一步判断所述初始监测图片中相邻的两个红外靶标像点之间的距离是否均大于设定阈值，如果是，则执行步骤5；如果不是，则返回步骤3，继续调整各个红外靶标的红外发射方向，直到满足要求；

步骤5，以拍摄到合格的初始监测图片为第1张监测图片；然后，保持图像数字位移监测传感器的位置不变，设定拍摄时间间隔，每当达到所述拍摄时间间隔后，所述图像数字位移监测传感器即拍摄到一张监测图片，并实时将拍摄到的监测图片以及监测图片的拍摄时间信息通过无线通信模块上传给数据采集处理中心；

步骤6，对于所述数据采集处理中心，首先接收到合格的所述第1张监测图片，并获得在拍摄所述第1张监测图片时每个红外靶标布置的位置信息、每个红外靶标布置的发射方向信息以及所述图像数字位移监测传感器的位置信息；

然后，基于每个红外靶标布置的位置信息、每个红外靶标布置的发射方向信息以及所述图像数字位移监测传感器的位置信息，从所述第1张监测图片中识别出与每个隧道监控量测断面对应的左侧拱腰红外靶标像点、右侧拱腰红外靶标像点和拱顶红外靶标像点；

步骤7，所述数据采集处理中心依据所述第1张监测图片中每个红外靶标像点的属性，定义所述红外靶标像点的运动区域框；其中，所述红外靶标像点的属性包括：红外靶标像点所属的隧道监控量测断面距离所述图像数字位移监测传感器的距离，所述红外靶标像点在所述隧道监控量测断面的安装位置；其中，所述红外靶标像点在所述隧道监控量测断面的安装位置包括：安装于左侧拱腰位置、右侧拱腰位置或拱顶位置；

步骤8，然后，每当所述数据采集处理中心接收到一张来自于所述图像数字位移监测传感器的第i张监测图片时，其中，i为大于1的自然数，所述第i张监测图片对应的拍摄时间为第i拍摄时刻，所述数据采集处理中心比对所述第i张监测图片和所述第1张监测图片，判断所述第i张监测图片相对于所述第1张监测图片，各个隧道监控量测断面的变形量是否在设定范围内，如果均在设定范围内，则继续进行监测；如果存在任意一个隧道监控量测断面的变形量超过设定范围，则发出报警信息。