[发明专利]一种基于自动寻靶测距系统的隧道围岩大变形监测方法

说明书

本发明涉及隧道工程技术领域，公开了一种基于自动寻靶测距系统的隧道围岩大变形监测方法，可以通过摄像模块采集获取靶标监测图像，然后从靶标监测图像中识别出靶心成像位置，然后再根据该靶心成像位置，完成激光测距模块的自动寻靶及测距任务，最后基于与左侧洞壁靶标、右侧洞壁靶标和拱顶靶标对应的自动寻靶测距结果，计算得到所有靶标的变形偏移量，从而可以解决激光测距装置在固定测角下测不到靶标的问题，确保能够得到真实精确的变形偏移量，大大提升了隧道围岩大变形监测结果的可靠性。此外，在计算靶标的变形偏移量算法中，通过代入相对侧边墙的变形偏移量，可针对激光测距装置的安装位置为变形点这一实际情况，进行补偿计算。

技术领域

本发明属于隧道工程技术领域，具体地涉及一种基于自动寻靶测距系统的隧道围岩大变形监测方法。

背景技术

我国隧道建设无论是从长度上还是里程上都在不断地刷新世界记录，随之而来的，就是隧道在施工期的安全问题，这其中，隧道围岩大变形问题较为突出，主要发生在大埋深、高地应力隧道。隧道围岩大变形是指隧道围岩在高地应力的情况下出现的一种极端变形破坏情况,属于塑性流动和塑性破坏的范畴,对隧道工程的正常施工有比较大的影响。

目前，现有针对隧道围岩大变形的激光测距自动化监测技术，是将靶标安装在洞壁上，然后通过位于安装位置上的激光测距装置周期性地获取测距装置至靶标的激光测距结果，最后基于激光测距结果监测隧道围岩大变形情况。但是由于隧道围岩大变形具有变形量大、变形持续时间长、变形速率大和围岩破坏范围广等特点，使得靶标在一定时间后会与初始位置相差较大，导致激光测距装置在固定测角下测不到靶标，进而会使测量数据产生较大误差，影响隧道围岩大变形监测结果的可靠性。此外，现有变形计算方法是假定激光测距装置的安装位置为不变形点，也不能够反映出真实变形，进一步会导致测量数据产生误差。

发明内容

为了解决现有针对隧道围岩大变形的激光测距自动化监测技术，所存在的测量数据误差大和影响监测结果可靠性的问题，本发明目的在于提供一种基于自动寻靶测距系统的隧道围岩大变形监测方法，可以通过摄像模块采集获取靶标监测图像，然后从靶标监测图像中识别出靶心成像位置，然后再根据该靶心成像位置，完成激光测距模块的自动寻靶及测距任务，最后基于与左侧洞壁靶标、右侧洞壁靶标和拱顶靶标对应的自动寻靶测距结果，计算得到所有靶标的变形偏移量，从而可以解决激光测距装置在固定测角下测不到靶标的问题，确保能够得到真实精确的变形偏移量，大大提升了隧道围岩大变形监测结果的可靠性。

本发明提供了一种基于自动寻靶测距系统的隧道围岩大变形监测方法；

所述自动寻靶测距系统包括有左侧摄像模块、左侧激光测距模块、左侧洞壁靶标、右侧摄像模块、右侧激光测距模块、右侧洞壁靶标和拱顶靶标，其中，所述左侧摄像模块和所述左侧激光测距模块绑定布置在隧道横切面的左侧边墙上且可在所述隧道横切面上进行同步的逆时针旋转，所述左侧洞壁靶标的数目为若干且间隔布置在所述隧道横切面的左侧洞壁上，所述右侧摄像模块和所述右侧激光测距模块绑定布置在所述隧道横切面的右侧边墙上且可在所述隧道横切面上进行同步的顺时针旋转，所述右侧洞壁靶标的数目为若干且间隔布置在所述隧道横切面的右侧洞壁上，所述拱顶靶标布置在所述隧道横切面的隧道拱顶位置；

所述隧道围岩大变形监测方法，包括有自动寻靶测距阶段和隧道变形计算阶段；

所述自动寻靶测距阶段，针对所述左侧洞壁靶标、所述右侧洞壁靶标和所述拱顶靶标中的各个靶标，分别包括：

从水平位置开始旋转与所述靶标对应的摄像模块及激光测距模块，其中，所述摄像模块为与所述左侧洞壁靶标或所述拱顶靶标对应的右侧摄像模块，同时所述激光测距模块为与所述左侧洞壁靶标或所述拱顶靶标对应的右侧激光测距模块，或者，所述摄像模块为与所述右侧洞壁靶标或所述拱顶靶标对应的左侧摄像模块，同时所述激光测距模块为与所述右侧洞壁靶标或所述拱顶靶标对应的左侧激光测距模块；