[发明专利]一种盾构隧道监测装置及方法

说明书

本申请公开了一种盾构隧道监测装置及方法，该装置包括三维扫描设备、滑轨、滑台与控制主机；其中，三维扫描装置与滑台固定连接，滑台置于滑轨之上，滑轨安装于盾构内壁上，在滑台的作用下，三维扫描设备沿滑轨定向移动，扫描盾构内壁得到三维图像与盾构管片坐标，并实时上传至控制主机；控制主机用于对同一位置不同时间段的三维图像与盾构管片坐标进行对比，以实现盾构内壁的监测。本申请通过将各周期平扫完成的盾构区域三维模型从图像和坐标进行对比，实现了一台设备完成传统人工加多种设备才能完成的功能，实现同时监测位移、形变、渗漏等隐患的目标，节约了设备和人工投入。

技术领域

本申请涉及隧道监测技术领域，更具体地，涉及一种盾构隧道监测装置及方法。

背景技术

针对盾构施工作业期间的盾构管片位移、变形、渗漏等问题，管片的变形监测系统是保障施工人员及设备的安全的重要手段。其传统的监测手段主要包括人工监测、全站仪自动化监测、静力水准沉降监测等，人工监测的方法受人为的因素的影响较大，可能因为人员安全意识淡薄导致忽略了某些事故隐患。全站仪自动化监测广泛被用于变形监测的需求，但其需要在隧道内多点布设观测点，同时全站仪测量点无法对整个管片区域全方位覆盖，同时也需要配备专人持续进行测量和数据分析工作。静力水准沉降监测只能监测隧道管片的沉降变形，无法获取隧道管片的水平位移。同时随着智慧工地建设的不断深入，以及三维BIM模型的引入，现场的智慧工地管理对三维可视化的要求逐渐提高，上述这三种传统监测手段均无法满足智慧工地的三维可视化的要求。

目前并无与本发明接近的专利，仅有关于盾构车架段的管片变形的专利：CN113983941“盾构管片变形监测系统及其监测方法”和CN114166178“一种在建隧道盾构机车架段的实时变形监测方法及其系统”，上述两个专利主要基于盾构车架段的变形监测而不是隧道段的变形监测，与本专利的发明思路也截然不同。

发明内容

针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本发明提供了一种盾构隧道监测装置及，实现了对盾构内壁的实时监测。

为实现上述目的，按照本发明的第一个方面，提供了一种盾构隧道监测装置，包括三维扫描设备、滑轨、滑台与控制主机；其中，

所述三维扫描装置与滑台固定连接，所述滑台置于滑轨之上，所述滑轨安装于盾构内壁上，在滑台的作用下，所述三维扫描设备沿滑轨定向移动，扫描盾构内壁得到三维图像与盾构管片坐标，并实时上传至所述控制主机；

所述控制主机用于对同一位置不同时间段的三维图像与盾构管片坐标进行对比，以实现盾构内壁的监测。

进一步地，上述盾构隧道监测装置，其中，所述滑台上还固定有电机驱动装置，用于驱动所述滑台在滑轨上定向移动。

进一步地，上述盾构隧道监测装置，还包括无线通信基站，所述无线通信基站安装于盾构内壁，通过光缆与所述控制主机连接。

进一步地，上述盾构隧道监测装置，其中，所述三维扫描设备包括存储模块与无线通信模块，所述存储模块用于存储所述三维图像与盾构管片坐标；所述无线通信模块与所述存储模块连接，将存储的所述三维图像与盾构管片坐标通过无线通信基站上传至所述控制主机。

进一步地，上述盾构隧道监测装置，其中，所述三维扫描设备还包括坐标获取模块，所述坐标获取模块用于以所述三维扫描设备起始位置为原点，建立第一空间坐标系，预设若干个坐标点形成所述三维扫描设备的定向移动的路径，以及，在所述三维图像上建立第二空间坐标系，以获得三维图像上盾构管片轮廓点的坐标。

进一步地，上述盾构隧道监测装置，其中，所述三维扫描设备还包括图像对比模块，所述图像对比模块用于将所述预设坐标点位置的不同时间段的三维图像进行对比，以及，将所述预设坐标点位置的不同时间段的盾构管片轮廓点的坐标进行对比。