[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

说明书

本发明提供一种基于红外靶标技术的隧道变形自动监测系统及方法，监测系统包括：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。本发明提出一种基于红外靶标技术的隧道变形自动监测系统及方法，该作业方法测量简单，不影响隧道施工进度，受施工现场灰尘影响较小，可进行数据无线传输，提高数据反馈效率等特点，该方法具有很强的现实意义和适用性。

技术领域

本发明属于隧道工程建设技术领域，具体涉及一种基于红外靶标技术的隧道变形自动监测系统及方法。

背景技术

隧道监控量测是新奥法施工的三大要素之一，隧道施工通过监控量测结果，进行信息化施工，最大限度地利用围岩自承作用，从而使隧道施工处于动态管理体系之中。监控量测的目的是在隧道施工过程中对围岩和支护结构变形状态，通过对隧道拱顶下沉以及周边收敛进行监测，据此了解隧道围岩及支护变形的发展趋势，对围岩稳定性作出判断，为隧道施工提供依据。

目前隧道监控量测工作主要通过收敛计和水准仪等测量仪器，对安装在隧道拱腰、拱顶测点处的预埋件进行量测。此种隧道监控量测方法，具有以下问题：(1)操作繁琐；(2)监控量测工作影响隧道施工进度；(3)监控量测结果反馈及时性较差，很难及时反馈至设计方、施工方、业主方等，从而无法在隧道施工过程中及时跟进隧道监控量测结果，进而无法及时有效的指导隧道施工。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种基于红外靶标技术的隧道变形自动监测系统及方法，可有效解决上述问题。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种基于红外靶标技术的隧道变形自动监测系统，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。

优选的，所述红外靶标为红外LED灯。

优选的，选定的所述隧道监控量测断面的数量为2～4个。

本发明还提供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，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；