[发明专利]基于视觉识别的隧道沉降及收敛的实时监测系统及方法

说明书

本发明属于安全监控检测仪器技术领域，具体涉及一种基于视觉识别的隧道沉降及收敛的实时监测系统及方法，其中系统包括激光光源、摄像头、后台系统和若干光板，摄像头连接至后台系统，光板包括透光的基板，基板的一面设有光致发光层，基板的另一面设有反光层，反光层的背面设有角度调节装置，角度调节装置远离反光层的一端设有连接部。使用本发明的技术方案可以在不影响正常施工的前提下实时监测隧道的沉降和收敛。

技术领域

本发明属于安全监控检测仪器技术领域，具体涉及一种基于视觉识别的隧道沉降及收敛的实时监测系统及方法。

背景技术

暗挖隧道由于其工艺特点，结构本身不可避免的存在侧壁收敛及拱顶沉降等变形。传统的监测是隧道两侧边墙上预埋收敛环，拱顶位置预埋沉降挂钩，分别采用收敛计监测侧壁收敛，以及采用倒挂钢尺监测拱顶沉降。采用收敛计将影响现场的正常施工生产，且收敛计易受损坏；收敛钩经常被工人作为挂钩使用，上面挂设杂物而变形，致使监测数据失效。

对于轨道交通中的地下站台来说，断面高度能够达到20m～30m，拱顶沉降监测时，挂钩高度过高，十分危险，不宜使用钢尺监测沉降，只能采用全站仪进行监测。在现行的全站仪监测方法中，在每一段隧道只能监测3到7个点，非常稀疏，并且监测形变时间间隔比较长，如果在监测窗口期发生灾害事故，则无法有效预警。

发明内容

本发明意在提供一种基于视觉识别的隧道沉降及收敛的实时监测系统及方法，以在不影响正常施工的前提下实时监测隧道的沉降和收敛。

为了解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是提供一种基于视觉识别的隧道沉降及收敛实时监测系统，包括激光光源、摄像头、后台系统和若干光板，摄像头连接至后台系统，光板包括透光的基板，基板的一面设有光致发光层，基板的另一面设有反光层，反光层的背面设有角度调节装置，角度调节装置远离反光层的一端设有连接部。

本方案的工作原理及有益效果在于：将光板通过连接部分布式地固定到隧道内需要检测沉降和收敛的部位上，将摄像头安装固定，然后将激光光源发出的激光照射在端侧的一个光板上，由于光板的基板具有透光性，光致发光层通常也具有透光性，激光照射到光致发光层后会在光板上形成主动发光的光斑，并且一部分激光会穿过光致发光层后再被反光层反射，此时只需要通过角度调节装置调节光板的倾斜角度，就能调整该光板反射光的反射路径。逐一地完成光板倾斜角度的调节，就可以用激光光路将光板串联起来，并且在激光光路上形成若干被激光激发而主动发光的光斑。然后再调整摄像头的角度，让该激光光路上所有具有光斑的光板都位于摄像头的视野范围内，通过后台系统就可实时地查看和分析光斑的位置。

当某个光板所处的位置发生侧壁收敛或者拱顶沉降等变形时，该位置处的光板将发生位移，此时该光板的位移会导致激光的光路发生变化，尤其是由于光板的串联设置，某个光板位移的变化会导致后续光路的变化被成倍地放大，对于面积较大的光板来说，表现出来的情况就是后续光板上的光斑的位移距离逐个增大，对于面积较小的光板来说，则表现出来的情况是从该光板之后的光板上的光斑消失，由此可根据光斑消失的位置和光斑位移量的大小来判断何处发生了侧壁收敛或者拱顶沉降等变形。

在本发明中，整个实时监测依赖的是光路，而且其他各个零部件占用的隧道内的空间都非常小，不会对隧道施工造成阻碍，因此在实时监测的同时并不影响隧道正常施工。而且，在需要增加监测点时，只需要在相应的监测点加装光板后再调整倾斜度即可，减少监测点则反之，非常便于随时增减监测点。摄像头和后台系统本身还可以视频监控系统，或者说本发明可以用常规的视频监控系统改造而成，成本低，使用方便。

可选地，角度调节装置包括连接球和连接座，连接座上开有与连接球形状相匹配的半球形的凹槽，凹槽或者连接球中的一个具有永磁性，另一个则由能够被磁性吸附的材料制成。将连接球或连接座与光板的背面固定，则可利用连接球和连接座吸附固定并调整光板的倾斜角度。

可选地，角度调节装置为金属杆或者金属管。金属杆和金属杆均能够发生塑性变形并保持形变，结构简单、稳定，制造成本低，优选材质为纯铜材质。