[发明专利]基于激光雷达地铁隧道沉降快速检测系统及其检测方法

权利要求书

1.一种基于激光雷达地铁隧道沉降快速检测系统，其特征是：检测车(2)一侧设置有激光校准仪(3)，检测车(2)顶部设有激光扫描仪(5)，还包括多个反射板，反射板设置在隧道管体(1)顶部和侧面；

自动控制模块与检测车(2)的驱动系统连接，激光扫描仪(5)与数据采集模块连接，数据采集模块与计算模块连接，计算模块计算沉降数据。

2.根据权利要求1所述一种基于激光雷达地铁隧道沉降快速检测系统，其特征是：反射板包括基准反射板(4)、第一反射板(6)和第二反射板(7)，多个反射板(4)设置在隧道底部侧面的基准墩上。

3.根据权利要求2所述一种基于激光雷达地铁隧道沉降快速检测系统，其特征是：第一反射板(6)设置在隧道管体(1)顶部，且多个第一反射板(6)沿隧道纵向均匀布置，第一反射板(6)两侧设置第二反射板(7)。

4.根据权利要求2所述一种基于激光雷达地铁隧道沉降快速检测系统，其特征是：计算模块包括距离计算模块、坐标数据计算模块和沉降计算模块；

距离计算模块用于计算激光扫描仪(5)与第一反射板(6)和第二反射板(7)之间的距离；

坐标数据计算模块计算相邻的第一反射板(6)之间的距离；

沉降计算模块计算隧道的沉降量。

5.根据权利要求1-4任一项所述一种基于激光雷达地铁隧道沉降快速检测系统的控制方法，其特征是：该方法包括：

S1、检测车(2)的激光校准仪(3)扫描基准反射板(4)，确定检测车(2)的基准位置；

S2、激光扫描仪(5)扫描第一反射板(6)，激光扫描仪(5)与第一反射板(6)之间的距离为D₁，激光扫描仪(5)扫描两侧的第二反射板(7)，距离分别为D₃、D₄，其中激光速度为C，往返时间间隔为t；

激光扫描仪(5)与第二反射板(7)之间的距离计算公式为：

式中，f为调制频率，N为光波往返过程的整数周期，为总的相位差；

S3、第一反射板(6)和第二反射板(7)的距离求出后，根据D₁、D₃、D₄可以得出隧道拱度是否变形；

S4、根据步骤S2测出第一反射板(6)与激光扫描仪(5)之间的距离，激光扫描仪(5)同时扫描三个第一反射板(6)，第一反射板(6)与前后反射板之间的距离分别为A1、B1，扫描中间的第一反射板(6)后，计算第一反射板(6)前后的间隔的反射板之间的距离；

激光扫描仪(5)与前后反射板之间的测量夹角为α、β，其中，计算公式如下：

S5、每个间隔的第一反射板(6)之间的距离计算后，通过与之前的数据进行比对，间隔的数据能够反应出隧道输出出现变形的情况；

S6、多个第一反射板(6)沿着隧道X轴方向布置，且间隔的第一反射板(6)之间的距离为A，多个第一反射板(6)形成检测点，检测点为B₁、B₂、B₃、B_n，即在X轴方向的坐标位置；

第一反射板(6)与激光扫描仪(5)之间的平均距离为D，每个第一反射板(6)与激光扫描仪(5)所有的距离值为D_n1、D_n2、D_n3、D_nk，即在Y轴方向的坐标位置；

S7、将多个第一反射板(6)的坐标数据(B_N，D_nk)输送到坐标数据计算模块，坐标数据计算模块将最新的坐标数据与前一次的坐标数据进行比对；

最新坐标输送与前一次的坐标数据进行比对后，沉降计算模块计算沉降量，然后将最新坐标输送与前一次的坐标数据生成曲线对比数据。