[发明专利]一种公路隧道变形情况监测预警系统及方法

权利要求书

1.一种公路隧道变形情况监测预警系统，其特征在于，所述监测预警系统包括衬砌划分模块、图像采集模块、图像分析模块、监测点设置模块和变形判断模块，所述衬砌划分模块用于预先沿着隧道轴线方向将隧道的衬砌划分成m段宽度相等的分衬砌，m为自然数，所述图像采集模块用于采集各段分衬砌的表面图像为第一图像，所述图像分析模块对第一图像进行分析，并从中选取分衬砌为监测段，所述监测点设置模块用于在监测段上设置沉降监测点，在监测段上设置沉降监测点，间隔预设时间段获取沉降监测点的沉降值，所述变形判断模块用于判断沉降值与沉降阈值的关系，在沉降值大于等于沉降阈值，传输信息对该监测段进行检修；

所述图像分析模块包括裂缝信息提取模块、裂缝指数计算模块、裂缝指数比较模块和监测段选取模块，所述裂缝信息提取模块用于从各段分衬砌所对应的第一图像中提取各条裂缝信息，所述裂缝指数计算模块计算某段分衬砌的裂缝指数，其中，n为该段分衬砌的裂缝的条数，N为所有分衬砌的裂缝的条数之和，L为分衬砌沿着隧道断面方向上的长度，K为分衬砌沿着隧道轴线方向上的宽度，为第i条裂缝在沿着隧道断面方向上的长度，为第i条裂缝在沿着隧道轴线方向上的宽度，其中，隧道轴线方向与隧道断面方向垂直，所述裂缝指数比较模块将某段分衬砌的裂缝指数与裂缝阈值进行比较，在裂缝指数大于裂缝阈值时，令监测段选取模块判断与该段分衬砌两侧相邻的分衬砌的裂缝指数是否均大于裂缝阈值，如果均大于裂缝阈值，那么选取该段分衬砌为监测段。

2.根据权利要求1所述的一种公路隧道变形情况监测预警系统，其特征在于：所述图像分析模块还包括裂缝类型获取模块和斜向裂缝处理模块，所述裂缝类型获取模块用于获取各条裂缝的裂缝类型，所述裂缝类型包括纵向裂缝、环向裂缝和斜向裂缝，所述斜向裂缝处理模块用于在某条裂缝的裂缝类型为斜向裂缝时，对该条裂缝在隧道轴线方向上投影得到该条裂缝在沿着隧道轴线方向上的宽度，在隧道断面方向上进行投影得到该条裂缝沿着隧道断面方向上的长度。

3.根据权利要求2所述的一种公路隧道变形情况监测预警系统，其特征在于：所述监测预警系统还包括纵向裂缝分析模块，所述纵向裂缝分析模块包括监管裂缝选取模块、观测衬砌选取模块和裂缝连续性采集评估模块，所述监管裂缝选取模块用于从各个分衬砌的裂缝中筛选出纵向裂缝，并采集各个分衬砌上的各条纵向裂缝的长度，在某条纵向裂缝的长度大于等于长度阈值时，选取该条纵向裂缝为监管裂缝，所述观测衬砌选取模块用于判断隧道的衬砌中是否存在连续的分衬砌均为第一分衬砌，并在存在时设连续为第一分衬砌的分衬砌的整体为观测衬砌，设观测衬砌中第一分衬砌的连续个数为b个，其中，当检测到某个分衬砌上存在监管裂缝时，该分衬砌为第一分衬砌，所述裂缝连续性采集模块用于采集观测衬砌中的相连的分衬砌上的裂缝之间的距离，并据此判断是否要对该隧道进行检修。

4.一种公路隧道变形情况监测预警方法，其特征在于：所述监测预警方法包括以下步骤：

预先沿着隧道轴线方向将隧道的衬砌划分成m段宽度相等的分衬砌，m为自然数，采集各段分衬砌的表面图像为第一图像，对第一图像进行分析，从中选取分衬砌为监测段；

在监测段上设置沉降监测点，间隔预设时间段获取沉降监测点的沉降值，如果沉降值大于等于沉降阈值，那么传输信息对该监测段进行检修；

所述对第一图像进行分析包括：

从某段分衬砌所对应的第一图像中提取各条裂缝信息，

计算某段分衬砌的裂缝指数，其中，n为该段分衬砌的裂缝的条数，N为所有分衬砌的裂缝的条数之和，L为分衬砌沿着隧道断面方向上的长度，K为分衬砌沿着隧道轴线方向上的宽度，为第i条裂缝在沿着隧道断面方向上的长度，为第i条裂缝在沿着隧道轴线方向上的宽度，其中，隧道轴线方向与隧道断面方向垂直；

如果某段分衬砌的裂缝指数大于裂缝阈值，判断与该段分衬砌两侧相邻的分衬砌的裂缝指数是否均大于裂缝阈值，如果均大于裂缝阈值，那么该段分衬砌为监测段。