CN104792275A - 一种隧道形变检测装置及方法 - Google Patents

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本发明涉及隧道安全领域，尤其涉及一种隧道形变检测装置及方法，包括：沿预定轨迹移动的检测载具，复数个测距仪设置在检测载具的外表面的至少三个预设位置上，预设位置分别位于所述检测载具外表面的正上方以及两个侧面上；绘制装置在预定时段内接收到的实时测量数据，绘制对应每个测距仪的距离变化曲线，分析装置用于对距离变化曲线进行曲线随时间变化的趋势分析，从而得到隧道形变点。本发明的有益效果是：利用正常运行的地铁进行隧道的日常数据监测，不仅对隧道监测的更完整全面，节省成本不需要再专门安排时间或人力进行监测，而且使用上对载具没有特殊限制，可以使用在各种隧道的监测上，便于推广和使用。

Description

一种隧道形变检测装置及方法
技术领域
本发明涉及隧道安全领域，尤其涉及一种隧道形变检测装置及方法。
背景技术
隧道是埋置于地层内的工程建筑物，可分为交通隧道，水工隧道，市政隧道，矿山隧道。隧道的结构包括主体建筑物和附属设备两部分，其中，交通隧道是使用最多且与百姓的生活息息相关，地铁隧道更是成为了现在必不可少的一种交通工具，地铁隧道的安全一直是平时隧道养护中的重中之重，特别是对隧道壁体形变的监测。
目前对隧道形变方面的监测，有将检测器设置在壁顶形成定点监测，但这样不能对整个隧道形成一个连贯完整的监测；还有设置监测车进行监测，但因为地铁的运行，监测车也只能每次针对隧道的一部分进行检测，且需要付出一定的人力和财力，另外受轨道的限制，监测车无法在其他相关领域得到的推广使用。
发明内容
针对上述存在的问题，现提供一种只在利用现行地铁模式对地铁隧道进行隧道形变检测的装置及方法。
本发明的具体实施方案为：
一种隧道形变检测装置，其中，包括：
检测载具，所述检测载具沿预定轨迹移动；
复数个测距仪，设置在所述检测载具的外表面的至少三个预设位置上，用于在所述检测载具运行时测量相应的所述预设位置到隧道壁的距离，对应每个所述测距仪输出相应的实时测距数据；
所述预设位置分别位于所述检测载具外表面的正上方以及两个侧面上；
绘制装置，根据预定时段内接收到的所述实时测量数据，绘制对应每个所述测距仪于所述预定时段内的距离变化曲线；
分析装置，与所述绘制装置连接，用于根据每个所述测距仪于不同的所述预定时段内绘制的所述距离变化曲线进行曲线随时间变化的趋势分析，从而得到并输出关联于隧道形变点的分析结果。
上述的隧道形变检测装置，其中，还包括：
存储装置，与所述测距仪连接，用于存储所述复数个测距仪在预定时段内测量的所述实时测距数据。
无线传输装置，与所述存储器连接，用于输出所述存储装置测量的所述实时测距数据；
无线接收装置，与所述绘制装置连接，用于接收所述无线传输装置传输的所述实时测距数据。
上述的隧道形变检测装置，其中，所述测距仪为激光传感器。
上述的隧道形变检测装置，其中，所述预设位置还包括两个分别位于所述检测载具外表面正上面与左右两侧相交的顶角位置。
上述的隧道形变检测装置，其中，所述分析装置包括：
趋势分析器，与所述绘图装置连接，用于对每个所述测距仪随时间变化而绘制的所述距离变化曲线进行趋势分析，得到所述隧道形变点的分析结果；
存储器，与所述趋势分析器连接，用于存储所述趋势分析器分析结果及所述实时测量数据；
报警器，与所述趋势分析器连接，用于对所述趋势分析器分析的结果满足预设条件时进行报警；
纠正器，与所述报警器和所述存储器连接，用于对发生报警所对应的所述实时测量数据进行纠正，并将结果保存在所述存储器内。
隧道形变检测装置包括一种隧道形变检测方法，其中，提供一检测载具，并在所述检测载具上设定至少三个预设位置，每个所述预设位置上包括一个相应的测距仪；
步骤S1，获取每个所述测距仪于一个预定时段内采集得到的实时测距数据；
步骤S2，根据所述实时测距数据，分别得到对应每个所述测距仪于不同的所述预定时段内得到的距离变化曲线；
步骤S3，根据于不同的所述预定时段内得到的所述距离变化曲线，分别对应每个所述测距仪进行曲线随时间变化的趋势变化分析，并输出分析结果；
步骤S4，根据所述分析结果，获取相应的隧道形变点。
上述的隧道形变检测的方法，其中，所述步骤S3包括：
步骤S31，每个所述测距仪将一个预定时段内采集到的第一个所述实时测距数据设置为基准数据；
步骤S32，根据所述基准数据得到每个所述测距仪于一预定时段内的基准曲线；
步骤S33，根据每个所述测距仪对应的所述基准曲线与所述预定时段内得到的所述距离变化曲线进行对比，根据对比得到所述距离变化曲线在对应点上的距离差；
步骤S34，根据所述测距仪在相邻时间所述距离变化曲线上的所述距离差的变化，得到所述测距仪随时间变化的趋势变化分析结果。
上述的隧道形变检测的方法，其中，根据所述分析结果在满足预设条件时进行报警；
上述的隧道形变检测的方法，其中，对报警的所述隧道形变点进行处理，并采集所述隧道形变点的所述实时测量数据，形成基准数据和基准曲线并存储。
本发明的有益效果是：利用正常运行的地铁进行隧道的日常数据监测，不仅对隧道监测的更完整全面，节省成本不需要再专门安排时间或人力进行监测，而且使用上对载具没有特殊限制，可以使用在各种隧道的监测上，便于推广和使用。
附图说明
图1为本发明一种隧道形变检测装置及方法的一种实施例；
图2为本发明一种隧道形变检测装置及方法的一种结构实施例；
图3为本发明一种隧道形变检测装置及方法的一种流程示意图；
图4为本发明一种隧道形变检测装置及方法的一种分析流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
如图1、图2所示；
一种隧道形变检测装置，包括用以检测隧道的检测载具1，该检测载具1沿预定轨迹移动，并适合高速移动的情况，如高速运行的地铁，高铁，火车，也可以是适用汽车通行的隧道检测载具1，为了节省人力财力，可将用于检测隧道的装置直接设置在正常运行的交通工具上；
具体为在检测载具1的外表面至少在三个预设位置A、E、F上设置测距仪3，其中在检测载具1外表面的正上方设置一个测距仪点A，在两个侧面各设置一个测距仪点E、F，用于在检测载具1运行时测量检测载具1通过路段上每个测距仪3所对应的预设位置到隧道壁2的实时距离数值集合，并将测量的实时数据集合存储在存储装置内，通过无线传输装置对每个测距仪3输出相应的实时测距数据；绘制装置4通过无线接收装置接收到预定时段内的实时测量数据，并根据对应每个测距仪3的实时测量数据绘制距离变化曲线，将距离变化曲线通过与绘图装置连接的分析装置5，对每个测距仪3在隧道壁的不同预定时段内绘制的距离变化曲线进行曲线随时间变化的趋势分析，从而得到并输出关联于隧道形变点的分析结果。
作为一种优选的实施方式，分析装置5包括，与绘图装置连接的趋势分析器；与趋势分析器连接存储器，用于存储趋势分析器结果及实时测量数据；与趋势分析器连接报警器，当趋势分析器分析的结果满足预设条件时，表面隧道发生可能形变或实质形变，预设条件指分析的结果达到一个预设数值或超过一预设范围时，报警器通过显示不同颜色进行报警提示，如发生可能形变时显示为蓝色，当发生实质形变时显示为红色。根据提示不同的颜色进行判断，并进行相应的处理。
当对报警所对应的监测点进行处理后，通过检测载具1上测距仪3对报警对应的隧道壁进行重新测量，得到的新测量数据作为该隧道壁上测量的基准数据，并根据该基准数据对基准曲线进行调整并存储在存储器内，作为之后的隧道壁相应点的检测距离的对比基数；
同时用于警报提示的不同显示颜色恢复为报警前的统一颜色，如黑色等，警报解除。
作为一种优选的实施方式，上述距离变化曲线趋势分析可为：
首先，获取每个测距仪3于一个预定时段内采集得到的实时测距数据；
其次，根据实时测距数据，分别得到对应每个测距仪3于不同的预定时段内得到的距离变化曲线；
再次，根据于不同的预定时段内得到的距离变化曲线，分别对应每个测距仪3进行曲线随时间变化的趋势变化分析，并输出分析结果；
最后，根据分析结果，获取相应的隧道形变点。
在上述技术方案的基础上，进一步的，通过检测载具1沿着预定轨迹采集每个测距仪3对欲检测位置的测量数据，形成基准数据。
基准数据是每个测距仪3在实际测量前，通过检测载具1预先对需检测的路段按预定轨迹采集由预设测距仪3到对应隧道壁的距离数据，形成采集相同路段对应检测点实时测量数据的一个数据参考值，当检测载具1高速通过需检测的路段时，测距仪3采集了欲检测路段所有相对应位置的数据，采集的全部数据形成欲检测路段中检测仪对应一系列测量点的完整数据集合。
在上述技术方案的基础上，进一步的，根据基准数据绘制对应路段所测距离变化的基准曲线。
根据测距仪3所测量的基准数据在坐标里绘制出对应的基准曲线，该基准曲线能直观的反映出基准数据对应整个欲测隧道壁的距离变化，更重要的是为每次采集的实时测量数据形成的距离变化曲线提供一个用于对比的基础曲线，实现通过对数据采集完成对欲检测隧道形变的分析基础。
在上述技术方案的基础上，进一步的，在检测载具1正常运行时，每个测距仪3对检测载具1通过欲检测路段进行对应点的测量，并采集所测量路段的连续距离数值绘制距离变化曲线；当检测载具1高速运行时，测距仪3得到的测量值为整个欲检测路段连续的距离数值集合。
将上述距离数值集合绘制在坐标里形成对应的距离变化曲线，该距离变化曲线起到对同一路段相同监测点的日常监测，并将绘制的距离变化曲线与基准曲线相对比，可以得到同一路段同一监测点的距离变化的趋势。
在上述技术方案的基础上，进一步的，将每次采集的距离数值所绘制的距离变化曲线进行对比后得到检测对应点的变化趋势分析结果，进而判断对应点是否发生了形变。
作为一种优选的实施方式，对距离变化曲线进行变化趋势分析包括但不限于以下方式：
第一种方式
每个测距仪3在对同一检测隧道壁所对应的基准数据和基准曲线的基础上，采集新测量数据所形成的距离变化曲线与基础曲线进行对比，根据对比得到距离变化曲线在对应点上的距离差，将该距离差与相邻时间采集并绘制的距离变化曲线形成的数据差进行对比分析，当距离差为一个连续增大的值时，则说明对应的隧道壁的测量点发生了形变可能，需要进行一定的维护或处理；或当距离差超过一定范围时，则对应的隧道壁测量点发生了形变可能，需要进行一定的维护或处理。
当距离变化曲线突然出现一较大的距离差，亦或距离变化曲线出现明显波动，则需对隧道壁所对应点进行多次距离数据的测量，排除由误差引起的数值错误。
第二种方式
在每个测距仪3所测距离形成基准曲线的上下两边分别设置一个安全范围，将测距仪3采集的相同路段的测量的距离变化曲线与基准曲线相比，当绘制的距离变化曲线中的某一部分有持续超过安全范围的趋势时，对应的测量点有发生形变的可能，可以进行一定的维护或重点监测，当测量点在该趋势下超过了安全范围，则对应的测量点的隧道壁发生了形变，应及时处理；当距离变化曲线突然有较大的变化时，应对变化点进行多次的数据测量以排除误差的情形。
上述两种实施方案仅为对距离变化曲线趋势分析得出的隧道对应点形变技术方案中的一部分，所有根据数据或曲线分析得出形变结果的方式均可作为本专利检测隧道壁形变的技术方案。
在上述技术方案的基础上，进一步的，测距仪3采用激光传感器，其发射频率为9.4K/S的高频率，在高速运行的检测载具1上通过激光测量距离有准确度高，稳定性强的特点。
在上述技术方案的基础上，进一步的，预设位置还可以在检测载具1外表面正上面与左右两侧相交的顶角B、C位置各设置一个测距仪3，在检测载具1的两个顶角各设置一个测距仪3能高提高检测数据的全面性，提高安全保障，其数据分析方式与上述数据和距离变化曲线相同。
如图3所示，
一种隧道形变检测方法，其中，
提供一检测载具1，并在检测载具1上设定至少三个预设位置，每个预设位置上包括一个相应的测距仪3；
步骤S1，获取每个测距仪3于一个预定时段内采集得到的实时测距数据；
步骤S2，根据实时测距数据，分别得到对应每个测距仪3于不同的预定时段内得到的距离变化曲线；
步骤S3，根据于不同的预定时段内得到的距离变化曲线，分别对应每个测距仪3进行曲线随时间变化的趋势变化分析，并输出分析结果；
步骤S4，根据分析结果，获取相应的隧道形变点。
如图4所示，
作为一种优选的实施方式，步骤3包括以下具体步骤：
步骤S31，每个测距仪3将一个预定时段内采集到的第一个实时测距数据设置为基准数据；
步骤S32，根据基准数据得到每个测距仪3于一预定时段内的基准曲线；
步骤S33，根据每个测距仪3对应的基准曲线与预定时段内得到的距离变化曲线进行对比，根据对比得到距离变化曲线在对应点上的距离差；
步骤S34，根据测距仪3在相邻时间距离变化曲线上的距离差的变化，得到测距仪3随时间变化的趋势变化分析结果。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种隧道形变检测装置，其特征在于，包括：
检测载具，所述检测载具沿预定轨迹移动；
复数个测距仪，设置在所述检测载具的外表面的至少三个预设位置上，用于在所述检测载具运行时测量相应的所述预设位置到隧道壁的距离，对应每个所述测距仪输出相应的实时测距数据；
所述预设位置分别位于所述检测载具外表面的正上方以及两个侧面上；
绘制装置，分别连接所述测距仪，根据预定时段内接收到的所述实时测量数据，绘制对应每个所述测距仪于所述预定时段内的距离变化曲线；
分析装置，与所述绘制装置连接，用于根据每个所述测距仪于不同的所述预定时段内绘制的所述距离变化曲线进行曲线随时间变化的趋势分析，从而得到并输出关联于隧道形变点的分析结果。
2.如权利要求1所述的隧道形变检测装置，其特征在于，还包括：
存储装置，与所述测距仪连接，用于存储所述复数个测距仪在预定时段内测量的所述实时测距数据；
无线传输装置，与所述存储器连接，用于输出所述存储装置测量的所述实时测距数据；
无线接收装置，与所述绘制装置连接，用于接收所述无线传输装置传输的所述实时测距数据。
3.如权利要求1所述的隧道形变检测装置，其特征在于，所述测距仪为激光传感器。
4.如权利要求1所述的隧道形变检测装置，其特征在于，所述预设位置还包括两个分别位于所述检测载具外表面正上面与左右两侧相交的顶角位置。
5.如权利要求1所述的隧道形变检测装置，其特征在于，所述分析装置包括：
趋势分析器，与所述绘图装置连接，用于对每个所述测距仪随时间变化而绘制的所述距离变化曲线进行趋势分析，得到所述隧道形变点的分析结果；
存储器，与所述趋势分析器连接，用于存储所述趋势分析器分析结果及所述实时测量数据；
报警器，与所述趋势分析器连接，用于对所述趋势分析器分析的结果满足预设条件时进行报警；
纠正器，与所述报警器和所述存储器连接，用于对发生报警所对应的所述实时测量数据进行纠正，并将结果保存在所述存储器内。
6.一种隧道形变检测方法，其特征在于，提供一检测载具，并在所述检测载具上设定至少三个预设位置，每个所述预设位置上包括一个相应的测距仪；
步骤S1，获取每个所述测距仪于一个预定时段内采集得到的实时测距数据；
步骤S2，根据所述实时测距数据，分别得到对应每个所述测距仪于不同的所述预定时段内得到的距离变化曲线；
步骤S3，根据于不同的所述预定时段内得到的所述距离变化曲线，分别对应每个所述测距仪进行曲线随时间变化的趋势变化分析，并输出分析结果；
步骤S4，根据所述分析结果，获取相应的隧道形变点。
7.如权利要求6所述的隧道形变检测的方法，其特征在于，所述步骤S3包括：
步骤S31，每个所述测距仪将一个预定时段内采集到的第一个所述实时测距数据设置为基准数据；
步骤S32，根据所述基准数据得到每个所述测距仪于一预定时段内的基准曲线；
步骤S33，根据每个所述测距仪对应的所述基准曲线与所述预定时段内得到的所述距离变化曲线进行对比，根据对比得到所述距离变化曲线在对应点上的距离差；
步骤S34，根据所述测距仪在相邻时间所述距离变化曲线上的所述距离差的变化，得到所述测距仪随时间变化的趋势变化分析结果。
8.如权利要求7所述的隧道形变检测的方法，其特征在于，根据所述分析结果在满足预设条件时进行报警。
9.如权利要求8所述的隧道形变检测的方法，其特征在于，对报警的所述隧道形变点进行处理，并采集所述隧道形变点的所述实时测量数据，形成基准数据和基准曲线并存储。
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