[发明专利]一种基于双护盾TBM工艺的建立隧道三维模型的系统

说明书

本发明公开了一种基于双护盾TBM工艺的建立隧道三维模型的系统，至少包括上位机和扫描仪，上位机由无线通信模块、定位模块、数据采集、处理、显示模块和数据存储模块组成，所述上位机通过无线通信连接的下位机与所述扫描仪进行信号传输，所述上位机还能够按照控制所述扫描仪的运行状态的方式对所述扫描仪监测到的隧道的局部位置进行详细观测，其中，上位机中心为基准坐标系原点，其坐标通过隧道内激光导向系统中的安装于管片上的激光指向仪的坐标进行标定，从而将地面监测控制网的坐标引入，扫描仪中心为临时坐标系原点，隧道围岩断面轮廓测量数据使用极坐标进行表示，另外扫描仪和上位机采用模块化安装，可根据需要更换内部不同的模块化测量装置。

本发明是申请号为201811091211.5，申请日为2018年09月19日，申请类型为发明，申请名称为基于双护盾TBM工艺的隧道围岩扫描与观测系统的分案申请。

技术领域

本发明涉及双护盾TBM技术领域，具体为一种基于双护盾TBM工艺的建立隧道三维模型的系统。

背景技术

双护盾掘进机施工实质上是非钻爆法开挖隧道的一种掘进技术，其适用于多种不良地质条件的硬岩洞段的长隧道施工，双护盾掘进机是掘进机中的一种类型，其施工特点是隧洞的开挖和衬砌可以同步进行，掘进方式有两种模式(双护盾模式和单护盾模式)，便于通过软弱地质破碎带地层，从双护盾掘进机的施工特点中可以看出掘进效率高、成洞质量好、经济、安全、环保等优点，在双护盾掘进机施工过程中，需要对隧道围岩断面轮廓，但现有技术存在着接触界面处理困难、信号衰减和测量参数较少，无法实时观测和采集刚开挖围岩的形貌特征，同时也缺少隧道内轮廓的三维模型建立功能的缺点，为此，我们提出一种建立隧道三维模型的系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于双护盾TBM工艺的建立隧道三维模型的系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于双护盾TBM工艺的建立隧道三维模型的系统，包括多个扫描仪和一个上位机，且上位机位于辅助推进油缸位置的护盾轴线处，扫描仪安装在辅助推进油缸截面处的护盾的各个观测孔处，扫描仪中心为临时坐标系原点，同时上位机与扫描仪可在不同的隧道断面内，所述扫描仪采用模块化设计，主要包括围岩轮廓扫描模块、围岩形貌观测模块、无线通信模块和控制模块，硬件组成有测距仪、侧斜仪、摄像头、光源、电子伸缩和转动平台、电池、微处理器、信号调理和转换电路，所述上位机由无线通信模块、定位模块、数据采集、处理、显示模块和数据存储模块组成，且扫描仪通过下位机与上位机之间通过无线通信进行信号传输，下位机封装扫描仪内，主要由微处理器等组成(控制模块)。

优选的，所述扫描仪具有自诊断功能，在自身产生问题时可将问题报警信息及诊断信息通过下位机报告给上位机，方便做进一步处理与解决，同时微处理器完成数据的采集、发送以及接受上位机的指令等一系列过程，且整个扫描仪由高性能高温锂电池供电，可适应井下恶劣环境，可实现自动启动测量、结束测量、启动数据传输、停止数据传输，接受上位机指令等一系列工作，而测距仪和侧斜仪分别可以获取以电子伸缩和转动平台中心为临时坐标原点的距离和角度信号，通过摄像头和光源可以对一定范围内的围岩的形貌进行实时拍摄与观测，电子伸缩与转动平台可实现不同工作方向的连续切换、伸出与缩回观测孔，有助于测距仪和侧斜仪工作位置的转换，从而观测一定范围内的围岩，电子伸缩和转动平台的运行状态由上位机进行控制，其运行范围在过观测孔处护盾的切线范围内，测量范围由观测孔所处于护盾的位置决定。