CN103047930A - 一种车载式地铁隧道病害数据自动化采集系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种车载式地铁隧道病害数据自动化采集系统，包括图像采集装置、测距仪、电机组件、中控主板、蓄电池电源、照明装置、安装支架、编码器、主控计算机和平板车，所述的中控主板分别连接图像采集装置、测距仪、电机组件、编码器和主控计算机，所述的电机组件与测距仪连接，所述的照明装置与蓄电池电源连接，所述的安装支架和照明装置设在平板车上；中控主板控制图像采集装置实时采集地铁隧道图像，电机组件带动测距仪测量图像采集装置的实时位置并记录，编码器计算平板车的行驶距离，并采集当前图像采集装置的纵向定位数据，中控主板读取数据后送往主控计算机。与现有技术相比，本发明具有信息采集准确、病害检测工作效率高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种自动化的数据采集系统，尤其是涉及一种车载式地铁隧道病害数据自动化采集系统。
背景技术
随着隧道运营时间的增长，几乎所有的隧道结构都暴露出不同程度的病害，主要包括以下几类：渗漏、衬砌腐蚀、衬砌裂损、隧道冻害等，影响运营的安全。为及时掌握隧道病害的发生和发展情况，隧道运营维护和管理部门通常采用定期或专项的病害调查活动，收集隧道结构的病害信息，基于收集的隧道病害信息进行维护决策。
虽然目前自动化、信息化、数字化的病害调查设备和方法逐步得到重视和应用，但由于隧道环境的特殊性及各类技术应用的局限性，自动化的病害信息采集方法往往难以获取精度较高的病害信息，从而影响先进的隧道病害信息采集仪器设备的推广。目前采用较多的地铁隧道病害检测方式仍然是现场人工检测，配合常用的仪器设备，如：钢尺、游标卡尺、裂缝测深仪、裂缝测宽仪等，人工书面记录调查信息。传统的人工定期检测法，不仅效率不高，耗费人力、物力大；对于前期病害现象也很难发现，无法保证盾构隧道长期安全运行；另外，由于部分病害无法获取详细的几何形状信息，造成病害信息的失真或者丢失。
因此，迫切需要开发一种地铁隧道病害检测系统，以达到病害信息快速、准确的采集，提高病害检测工作的效率。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种信息采集准确、提高病害检测工作效率的车载式地铁隧道病害数据自动化采集系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种车载式地铁隧道病害数据自动化采集系统，该装置安装于车辆顶部，该装置包括图像采集装置、测距仪、电机组件、中控主板、蓄电池电源、照明装置、安装支架、编码器、主控计算机和平板车，所述的中控主板分别连接图像采集装置、测距仪、电机组件、编码器和主控计算机，所述的电机组件与测距仪连接，所述的照明装置与蓄电池电源连接，所述的安装支架和照明装置设在平板车上；
平板车每行驶设定的距离后，中控主板控制图像采集装置实时采集地铁隧道图像，电机组件带动测距仪测量图像采集装置的实时位置并记录，编码器计算平板车的行驶距离，并采集当前图像采集装置的纵向定位数据，中控主板读取测距仪和编码器中的数据后送往主控计算机，照明装置用于图像采集装置采集图像时的照明。
所述的图像采集装置包括六台相机，所述的六台相机成一定角度安装，每台相机的视角大于45度。
所述的中控主板包括图像采集控制模块、电机驱动控制模块、测距仪数据采集控制模块、编码器数据采集模块、主控模块、平板车控制模块、数据通讯模块和电源模块，所述的主控模块分别连接图像采集控制模块、电机驱动控制模块、测距仪数据采集控制模块、编码器数据采集模块、平板车控制模块、数据通讯模块和电源模块，所述的图像采集控制模块与图像采集装置连接，所述的电机驱动控制模块与电机组件连接，所述的测距仪数据采集控制模块与测距仪连接，所述的编码器数据采集模块与编码器连接，所述的平板车控制模块与平板车连接。
所述的电源模块包括采集板供电模块、测距仪电源接口和主控板电源模块，所述的采集板供电模块与图像采集装置连接，所述的测距仪电源接口与测距仪连接，所述的主控板电源模块包括电池电源和电量检测单元。
所述的数据通讯模块包括USB接口或RJ45接口。
所述的电机组件包括相连接的电机和电机驱动板，所述的电机与测距仪连接，所述的电机驱动板与中控主板连接。
所述的电机为两相混合式步进电机，所述的电机驱动板为16细分的驱动板。
所述的测距仪为激光测距仪，所述的编码器为增量式光电编码器。
所述的安装支架包括安装台、电机固定支架、相机安装支架和测距仪固定支架，所述的电机固定支架和相机安装支架设置在安装台上，所述的测距仪固定支架设置在电机固定支架上。
所述的照明装置为无影灯照明。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)通过本发明可自动化地对地铁隧道病害信息进行采集，提高了病害检测工作的效率；
(2)本发明采用六台相机进行拍照，同时运用测距仪和编码器进行定位，病害信息采集快速、准确。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明相机的安装示意图；
图3为本发明中控主板的结构示意图；
图4为本发明中安装支架的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
如图1所示，一种车载式地铁隧道病害数据自动化采集系统，该装置安装于车辆顶部，该装置包括图像采集装置1、测距仪2、电机组件、中控主板5、蓄电池电源7、照明装置8、安装支架9、编码器4、主控计算机6和平板车10，所述的中控主板5分别连接图像采集装置1、测距仪2、电机组件、编码器4和主控计算机6，所述的电机组件与测距仪2连接，所述的照明装置8与蓄电池电源7连接，所述的安装支架9和照明装置8设在平板车10上。平板车10每行驶设定的距离后，中控主板5控制图像采集装置1实时采集地铁隧道图像，电机组件带动测距仪2测量图像采集装置1的实时位置并记录，编码器4计算平板车的行驶距离，并采集当前图像采集装置1的纵向定位数据，中控主板5读取测距仪2和编码器4中的数据后送往主控计算机6，照明装置8用于图像采集装置1采集图像时的照明。
图像采集装置1包括六台相机，本实施例中的相机采用佳能的EOS60D，镜头采用佳能的18-135镜头。相机的电源由中控主板接入，拍照也通过中控主板控制，通过中控主板控制六台相机的同时拍照，实现对隧道同一位置的270度范围的覆盖。相机拍照的照片暂时保存在相机的内存卡中，一个区段的采集任务完成后再下载到计算机的硬盘中。每个相机有不同的ID标识，系统初始化时要获取这个参数，用于下载照片时区分哪一台相机的照片。所述的六台相机成一定角度安装，如图2所示，六台相机安装的角度分别为337.5度、22.5度、67.5度、112.5度、157.5度和202.5度，每台相机的视角大于45度。
所述的电机组件包括相连接的电机31和电机驱动板32，所述的电机31与测距仪2连接，所述的电机驱动板32与中控主板5连接。本实施例中，所述的电机31为两相混合式步进电机，主要来用实现测距仪的扫描测距；所述的电机驱动板32采用16细分的驱动板，一般两相混合式步进电机的步距角为1.8度，采用16细分后，步距角为1.8度/16等于0.1125度，可以满足变形测距扫描的需要。
本实施例中，测距仪2采用MSE-D150激光测距仪(LDM42)，用来对隧道进行270度旋转测距。单测距数据用于计算拍照距离间隔时，只需要测0度、90度和180度等三个位置的距离，单测距数据用于计算隧道变形时，测距的角度有程序设定(每个测距点的角度间隔为0.1125度的倍数)。测距仪的工作方式由计算机设定，测距数据经中控主板5读取后送往中控计算机6。
本实施例中，编码器4为增量式光电编码器，主要用于平板车行驶距离的计算和纵向定位，中控主板5根据设定的拍照距离间隔，通过对平板车行驶距离的计算实现纵向定位拍照，并保存当前拍照的纵向定位数据。
如图3所示，中控主板5包括图像采集控制模块51、电机驱动控制模块52、测距仪数据采集控制模块53、编码器数据采集模块54、主控模块55、平板车控制模块510、数据通讯模块56和电源模块，所述的主控模块55分别连接图像采集控制模块51、电机驱动控制模块52、测距仪数据采集控制模块3、编码器数据采集模块54、平板车控制模块510、数据通讯模块56和电源模块，所述的图像采集控制模块51与图像采集装置1连接，所述的电机驱动控制模块52与电机组件连接，所述的测距仪数据采集控制模块53与测距仪2连接，所述的编码器数据采集模块54与编码器4连接，所述的平板车控制模块510与平板车10连接。中控主板5可通过平板车控制模块510实现平板车的启动、停止、暂停和继续行驶等操作。
所述的电源模块包括采集板供电模块57、测距仪电源接口58和主控板电源模块59，所述的采集板供电模块57与图像采集装置1连接，所述的测距仪电源接口58与测距仪2连接，所述的主控板电源模块59包括电池电源和电量检测单元。
所述的数据通讯模块56包括USB接口或RJ45接口。所述的主控模块55包括FPGA和MCU。
如图4所示，安装支架包括安装台91、电机固定支架92、相机安装支架93和测距仪固定支架94，所述的电机固定支架92和相机安装支架93设置在安装台上，所述的测距仪固定支架94设置在电机固定支架92上。
主控计算机6是整个采集系统的控制中心，负责系统的初始化、数据的采集和保存、异常报警以及人机交互等工作。主控计算机6与中控主板5的连接通过串口或USB接口或RJ45接口，与相机的连接通过USB接口。
照明装置8为无影灯照明，作为相机拍照时的灯光，通过蓄电池电源单独供电。
Claims (10)
1.一种车载式地铁隧道病害数据自动化采集系统，该装置安装于车辆顶部，其特征在于，该装置包括图像采集装置、测距仪、电机组件、中控主板、蓄电池电源、照明装置、安装支架、编码器、主控计算机和平板车，所述的中控主板分别连接图像采集装置、测距仪、电机组件、编码器和主控计算机，所述的电机组件与测距仪连接，所述的照明装置与蓄电池电源连接，所述的安装支架和照明装置设在平板车上；
平板车每行驶设定的距离后，中控主板控制图像采集装置实时采集地铁隧道图像，电机组件带动测距仪测量图像采集装置的实时位置并记录，编码器计算平板车的行驶距离，并采集当前图像采集装置的纵向定位数据，中控主板读取测距仪和编码器中的数据后送往主控计算机，照明装置用于图像采集装置采集图像时的照明。
2.根据权利要求1所述的一种车载式地铁隧道病害数据自动化采集系统，其特征在于，所述的图像采集装置包括六台相机，所述的六台相机成一定角度安装，每台相机的视角大于45度。
3.根据权利要求1所述的一种车载式地铁隧道病害数据自动化采集系统，其特征在于，所述的中控主板包括图像采集控制模块、电机驱动控制模块、测距仪数据采集控制模块、编码器数据采集模块、主控模块、平板车控制模块、数据通讯模块和电源模块，所述的主控模块分别连接图像采集控制模块、电机驱动控制模块、测距仪数据采集控制模块、编码器数据采集模块、平板车控制模块、数据通讯模块和电源模块，所述的图像采集控制模块与图像采集装置连接，所述的电机驱动控制模块与电机组件连接，所述的测距仪数据采集控制模块与测距仪连接，所述的编码器数据采集模块与编码器连接，所述的平板车控制模块与平板车连接。
4.根据权利要求3所述的一种车载式地铁隧道病害数据自动化采集系统，其特征在于，所述的电源模块包括采集板供电模块、测距仪电源接口和主控板电源模块，所述的采集板供电模块与图像采集装置连接，所述的测距仪电源接口与测距仪连接，所述的主控板电源模块包括电池电源和电量检测单元。
5.根据权利要求3所述的一种车载式地铁隧道病害数据自动化采集系统，其特征在于，所述的数据通讯模块包括USB接口或RJ45接口。
6.根据权利要求1所述的一种车载式地铁隧道病害数据自动化采集系统，其特征在于，所述的电机组件包括相连接的电机和电机驱动板，所述的电机与测距仪连接，所述的电机驱动板与中控主板连接。
7.根据权利要求6所述的一种车载式地铁隧道病害数据自动化采集系统，其特征在于，所述的电机为两相混合式步进电机，所述的电机驱动板为16细分的驱动板。
8.根据权利要求1所述的一种车载式地铁隧道病害数据自动化采集系统，其特征在于，所述的测距仪为激光测距仪，所述的编码器为增量式光电编码器。
9.根据权利要求1所述的一种车载式地铁隧道病害数据自动化采集系统，其特征在于，所述的安装支架包括安装台、电机固定支架、相机安装支架和测距仪固定支架，所述的电机固定支架和相机安装支架设置在安装台上，所述的测距仪固定支架设置在电机固定支架上。
10.根据权利要求1所述的一种车载式地铁隧道病害数据自动化采集系统，其特征在于，所述的照明装置为无影灯照明。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20190319 Address after: Room 408, 1388 Siping Road, Yangpu District, Shanghai 200092 Patentee after: Shanghai same rock civil engineering Polytron Technologies Inc Address before: Room 408, 1388 Siping Road, Yangpu District, Shanghai 200092 Co-patentee before: Tongji University Patentee before: Shanghai Tongyan Civil Engineering Technology Co., Ltd. |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: An automatic data acquisition system for vehicle mounted subway tunnel diseases Effective date of registration: 20220310 Granted publication date: 20160106 Pledgee: Agricultural Bank of China Limited Shanghai Wujiaochang sub branch Pledgor: SHANGHAI TONGYAN CIVIL ENGINEERING TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2022310000048 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |