CN110057344B - 沉降检测方法及平台 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种沉降检测方法及平台，涉及地质勘测技术领域。该方法包括：在沉降检测平台到达第一测量点时，采集隧道的第一侧壁的第一图像信息；在第一图像信息中识别出第一水准仪定位标识时，获取第一水准仪标尺的第一测量数据；在第一测量点采集隧道的第二侧壁的第二图像信息，第一侧壁与第二侧壁相对；在第二图像信息中识别出第二水准仪定位标识时，获取第二水准仪标尺的第二测量数据；基于第一测量数据和第二测量数据获得第二水准仪标尺的高程值，高程值用于确定第二水准仪标尺处相对于所述第一水准仪标尺处的沉降量。能够简单、快捷、自动化地获得关联的沉降数据，在保证测量精度的同时降低了安装及设备成本。

Description

沉降检测方法及平台

技术领域

本申请涉及地质勘测技术领域，具体而言，涉及一种沉降检测方法及平台。

背景技术

目前,我国大部分地铁隧道建在软弱的第四纪沉(冲)积土层中,该土层属软土地质条件，土体主要由天然含水量大、压缩性高、承载能力低的淤泥沉积物及少量腐殖质所组成，非常不利于隧道结构的沉降稳定，长期、过大的沉降变形会对地铁本身安全和结构防水性能以及耐久性构成威胁, 而严重的不均匀沉降甚至会直接影响地铁轨道的平整度、乘坐舒适度以及地铁的安全运营。在建成运行的地铁隧道中，沉降变形灾害较为严重，并成为主要安全问题之一。在我国轨道交通规划中，较多城市地铁工程集中在经济发达的沿海和沿江的漫滩区域，地质条件复杂，地层也多为软土地质，无论在施工期还是运营期，都面临与沉降相关的巨大的工程安全问题，形势不容乐观。

因此，为了更好地确保地铁隧道主体结构和周边建筑物的安全，必须对地铁隧道结构进行沉降监测。但是现有的地铁隧道沉降监测方法，或多或少都存在一些各自的缺点，安装简易、成本低的方法测量精度达不到要求，测量精度高的方法安装和使用不方便且成本高昂。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例的目的在于提供一种沉降检测方法及平台，以改善现有技术中对测量精度有一定需求时测量效率低、安装及人工成本较高的问题。

本申请实施例提供了一种沉降检测方法，所述方法包括：在隧道中进行水准仪标尺、水准仪定位标识以及测量点定位标识的设置，并且将第一个测量点作为水准基准点，所述水准基准点的水准仪标尺的高程值已知并保持不变，以所述水准基准点为测量数据的基准点，来测量后续测量点的准确高程值；在沉降检测平台到达第一测量点时，采集隧道的第一侧壁的第一图像信息；在所述第一图像信息中识别出第一水准仪定位标识时，获取第一水准仪标尺的第一测量数据；在所述第一测量点采集所述隧道的第二侧壁的第二图像信息，所述第一侧壁与所述第二侧壁相对；在所述第二图像信息中识别出第二水准仪定位标识时，获取第二水准仪标尺的第二测量数据，其中，所述第一水准仪定位标识、所述第二水准仪定位标识为所述隧道中相邻的任意两个水准仪定位标识；基于所述第一测量数据和所述第二测量数据获得所述第二水准仪标尺的高程值，所述高程值用于确定所述第二水准仪标尺处相对于所述第一水准仪标尺处的沉降量。

在上述实现过程中，在同一个测量点采集隧道中位于相对侧壁的两个相邻水准仪标尺的沉降数据，从而将每两个相邻的沉降数据关联起来确定相对沉降量，对每个测量点进行上述相对沉降量的确定后就可以确定隧道各处的沉降情况，简化了沉降测量步骤；并基于测量点和水准仪定位标识利用相机自动定位并采集图像信息，以完成沉降检测，从而提高了沉降检测的自动化程度，具有安装、设备成本低的优势。

可选地，所述水准仪标尺的位置基于所述隧道内的地质围岩级别确定，所述第一侧壁或所述第二侧壁上的每个水准仪标尺处的水准仪标尺和水准仪定位标识一一对应，每两个相邻的水准仪标尺分别设置在所述隧道相对的所述第一侧壁以及所述第二侧壁上，每两个相邻的水准仪标尺的所在直线与轨道的交点为测量点，且所述轨道上的每个测量点处设置有与测量点一一对应的测量点定位标识。

在上述实现过程中，将两个相邻的水准仪标尺分别设置在隧道相对的两个侧壁上，以使图像采集设备能够在相邻的两个水准仪标尺连接形成的直线上简单、迅速地直接采集到关联的两个高程值。

可选地，将每两个相邻的水准仪标尺的直线与轨道的交点设置为测量点之后，以及在沉降检测平台到达所述第一测量点时，采集隧道的第一侧壁的第一图像信息之前，所述方法还包括：采集轨道图像；在所述轨道图像中识别出所述第一测量点的第一测量点定位标识，且所述第一测量点定位标识与所述轨道图像中的标识区域重合时，确定所述沉降检测平台到达所述第一测量点。

在上述实现过程中，通过在轨道图像中识别测量点定位标识来判断沉降检测平台是否到达指定的测量点，从而提高了沉降检测平台的测量自动化程度，保证了其检测精度。

可选地，采集轨道图像，包括：获取所述沉降检测平台的当前位置，基于所述当前位置计算所述沉降检测平台与下一测量点的距离；在所述距离小于预设距离时，采集轨道图像。

在上述实现过程中，通过当前位置预算沉降检测平台与下一测量点的距离，从而实现提前制动及轨道图像的区域性采集，从而提高了测量点定位的精度和效率。

可选地，获取所述沉降检测平台的当前位置，包括：通过轮轴计数器获取所述沉降检测平台的当前里程数据；基于当前里程数据确定所述沉降检测平台的当前位置。

在上述实现过程中，采用轮轴计数器进行当前里程数据的确定，轮轴计数器具有安装简便、成本低的优点。

可选地，从所述第一图像信息中获取第一水准仪标尺的第一测量数据，以及从所述第二图像信息中获取第二水准仪标尺的第二测量数据之前，所述方法还包括：通过补偿器整平所述水准仪的视准轴。

在上述实现过程中，在每次采用水准仪获取测量数据前通过补偿器调平水准仪的视准轴，从而提高了获取的测量数据的准确性，并且提高了沉降监测的自动化程度。

本申请实施例提供了一种沉降检测平台，所述沉降检测平台包括水准仪辅助定位相机、水准仪和控制模块，所述水准仪辅助定位相机和所述水准仪均与所述控制模块电连接，所述水准仪辅助定位相机朝向隧道的侧壁方向设置，在隧道中进行水准仪标尺、水准仪定位标识以及测量点定位标识的设置，并且将第一个测量点作为水准基准点，所述水准基准点的水准仪标尺的高程值已知并保持不变，以所述水准基准点为测量数据的基准点，来测量后续测量点的准确高程值；所述水准仪辅助定位相机，用于在所述沉降检测平台到达第一测量点时，采集隧道的第一侧壁的第一图像信息；所述水准仪，用于在所述第一图像信息中识别出第一水准仪定位标识时，获取第一水准仪标尺的第一测量数据；所述水准仪辅助定位相机，还用于在调整镜头方向以使所述水准仪辅助定位相机的镜头朝向所述隧道中与所述第一侧壁相对的第二侧壁后，采集所述第二侧壁的第二图像信息；所述水准仪，还用于在所述第二图像信息中识别出第二水准仪定位标识时，获取第二水准仪标尺的第二测量数据，其中，所述第一水准仪定位标识、所述第二水准仪定位标识为所述隧道中相邻的任意两个水准仪定位标识；所述控制模块，用于基于所述第一测量数据和所述第二测量数据获得所述第二水准仪标尺的高程值,所述高程值用于确定所述第二水准仪标尺处相对于所述第一水准仪标尺处的沉降量。

在上述实现过程中，通过沉降检测平台在同一个测量点采集隧道中位于相对侧壁的两个相邻水准仪标尺的沉降数据，从而将每两个相邻的沉降数据关联起来确定相对沉降量，对每个测量点进行上述相对沉降量的确定后就可以确定隧道各处的沉降情况，简化了沉降测量步骤；并基于测量点和水准仪定位标识自动定位并采集图像信息，以完成沉降检测，从而提高了沉降检测的自动化程度，具有安装、设备成本低的优势。

可选地，所述沉降检测平台还包括镜头朝向轨道方向设置的测量点相机；所述测量点相机，用于采集轨道图像，以使所述控制模块在所述轨道图像中识别出所述第一测量点的第一测量点定位标识，且在所述第一测量点定位标识与所述轨道图像中的标识区域重合时，确定所述沉降检测平台到达所述第一测量点。

在上述实现过程中，沉降检测平台通过测量点相机采集轨道图像，从而在轨道图像中识别测量点定位标识来判断沉降检测平台是否到达指定的测量点，从而提高了沉降检测平台的测量自动化程度，保证了其检测精度。

可选地，所述沉降检测平台还包括轮轴计数器，所述轮轴计数器与所述控制模块电连接；所述轮轴计数器，用于获取所述沉降检测平台的实时里程数据；所述控制模块，还用于基于所述当前里程数据确定所述沉降检测平台的当前位置，并在所述距离小于预设距离时，控制所述测量点相机采集轨道图像。

在上述实现过程中，通过当前位置预算沉降检测平台与下一测量点的距离，从而实现提前制动及轨道图像的区域性采集，从而提高了测量点定位的精度和效率，并采用轮轴计数器进行当前里程数据的确定，轮轴计数器具有安装简便、成本低的优点。

可选地，所述沉降检测平台还包括与所述控制器连接的补偿器，所述补偿器用于整平所述水准仪的视准轴。

在上述实现过程中，在每次采用水准仪获取测量数据前通过补偿器调平水准仪的视准轴，从而提高了获取的测量数据的准确性，并且提高了沉降监测的自动化程度。

本申请实施例还提供了一种可读取存储介质，所述可读取存储介质中存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被一处理器读取并运行时，执行上述任一方法中的步骤。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种沉降检测方法的流程示意图；

图2为本申请实施例提供的一种水准仪标尺、水准仪定位标识以及测量点定位标识的布设方式示意图；

图3为本申请实施例提供的一种测量点定位步骤的流程示意图；

图4为本申请实施例提供的一种沉降检测平台的结构示意图。

图标：30-沉降检测平台；31-水准仪辅助定位相机；32-水准仪；33-控制模块；34-转台；35-自动安平基座；36-测量点相机。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

经本申请人研究发现，现在常用的地铁隧道沉降监测技术有：FBG(英文全称：Fiber Bragg Grating，中文译名：光纤布拉格光栅)沉降管监测方法、探地雷达方法、数字摄影测量技术，分别存在设备成本高、人工成本高、精确度低或安装复杂的问题。

可选地，目前我国地铁隧道沉降监测的主要技术中还包括精密水准测量技术，其主要实现方式为：首先需要选取合适的水准点，主要选取相对稳定、沉降量相对较小的基岩标作为水准点。使用水准仪，采用附合水准或闭合水准路线方式沿地铁地面线路按一等水准测量要求施测，对沿线的所有基岩标、深标及水准点进行连续往返观测，对较长的路线可分成若干区段后，对区段内的水准点进行连续往返观测。通过地铁车站水准点与地铁站台工作点进行联测，将地面控制测量的高程值传递到地下隧道，线路联测参照二等水准测量要求进行。最后由专业软件严密平差计算各水准点的高程，沉降量则根据同名水准点的本次高程值减去上一次高程值得出。其存在的缺点为：依靠人工进行操作，测量效率比较低下，对于全线的沉降监测需要很长的监测周期，时效性不高；需要专业人员操作设备，劳动强度大，人员成本高。

除了精密水准测量技术，常用的自动监测系统还包括全站仪自动化监测系统，其包括：(1)隧道内的各监测断面；(2)控制网的测设；(3) 自动全站仪的布置；(4)电源系统；(5)通讯模块；(6)系统控制软件； (7)WEB发布平台。在进行自动化监测时，在圆隧道的每个监测断面上，布设5个小圆棱镜。采用全站仪自动化监测系统，测得三维坐标，可获AB两点间的收敛情况，可计算拱顶沉降。E、D两点布设在道床两侧。实际上，道床沉降与圆隧道结构的沉降并不相同，圆隧道的收敛变形与各点沉降位移有一定的关系，圆隧道整体位移量亦包含在竖向与水平位移之中。故而，其圆隧道的横向收敛变形实际上可以通过A、B两点之间的水平位移量之差获得。但是该技术主要用于三维坐标采集，监测隧道的整体形变，对于隧道的竖向沉降监测精度较低；且监测距离有限，因此要对全隧道监测，所要安装大量的全站仪及小圆棱镜，成本较高。

因此需要一种具备一定的测量精度，且安装简便、成本较低的沉降检测方法。

请参考图1，图1为本申请实施例提供的一种沉降检测方法的流程示意图。该沉降检测方法的具体步骤可以如下：

步骤S11：在沉降检测平台到达第一测量点时，采集隧道的第一侧壁的第一图像信息。

隧道中通常设置有多个测量点，上述第一测量点是多个测量点中的任意一个测量点。可选地，可以将多个测量点中隧道一端的第一个测量点作为水准基准点，应当理解的是，该水准基准点还可以是多个测量点中的任意测量点，且水准基准点的水准仪标尺的高程值已知并保持不变，以此水准基准点为测量数据的基准点，来测定后续测量点的准确高程值。

步骤S12：在第一图像信息中识别出第一水准仪定位标识时，获取第一水准仪标尺的第一测量数据。

本实施例中的第一水准仪定位标识可以选用特征较为明显的黑白格图案、红绿蓝三原色圆形图案等，应当理解的是第一水准仪定位标识除了上述图案还可以是是任意图案，且每个水准仪标识和每个水准仪标尺一一对应。可选地，每个水准仪定位标识中可以包含与水准仪标尺一一对应的特征，例如通过设置在第一水准仪定位标识的特定识别区域的圆点等，该圆点的数量与水准仪标尺的编号对应。

步骤S13：在第一测量点采集隧道的第二侧壁的第二图像信息，第一侧壁与第二侧壁相对。

若采集第二侧壁的第二图像信息及第二水准仪标尺的第二测量数据时沉降检测平台移动了位置，则可能由于沉降检测平台两次采集数据时所处位置的高程值不同导致第一测量数据和第二测量数据无法关联，无法确定相对高程值以及高程差的准确数值，因此本实施例在采集第二侧壁的第二图像信息时，沉降检测平台仍然位于第一测量点，在对第一侧壁上的第一图像信息完成采集并通过水准仪获取第一测量数据后，可以通过平台旋转、镜头旋转、镜头焦距调整、相机切换等方式对第二侧壁进行第二图像信息的采集，在水平视野内搜索第二水准仪定位标识，以进行第二水准仪定位标识的识别定位。步骤S14：在第二图像信息中识别出第二水准仪定位标识时，获取第二水准仪标尺的第二测量数据。

其中，第一水准仪定位标识、第二水准仪定位标识可以是隧道中相邻的任意两个水准仪定位标识。

步骤S15：基于第一测量数据和第二测量数据获得第二水准仪标尺的高程值，高程值用于确定第二水准仪标尺处相对于第一水准仪标尺处的沉降量。

上述步骤中的高程值为第二水准仪标尺的读数相对于第一水准仪标尺的读数相对高程值，该沉降量可以是第一水准仪标尺和第二水准仪标尺的高程差。

在上述实现步骤中，在同一个测量点采集隧道中位于相对侧壁的两个相邻水准仪标尺的沉降数据，从而将每两个相邻的沉降数据关联起来确定相对沉降量，对每个测量点进行上述相对沉降量的确定后就可以确定隧道各处的沉降情况，简化了沉降测量步骤；并基于测量点和水准仪定位标识自动定位并采集图像信息，以完成沉降检测，从而提高了沉降检测的自动化程度，具有安装、设备成本低的优势。

在上述实现过程中，在同一个测量点采集隧道中位于相对侧壁的两个相邻水准仪标尺的沉降数据，从而将每两个相邻的沉降数据关联起来确定相对沉降量，对每个测量点进行上述相对沉降量的确定后就可以确定隧道各处的沉降情况，简化了沉降测量步骤；并基于测量点和水准仪定位标识自动定位并采集图像信息，以完成沉降检测，从而提高了沉降检测的自动化程度，具有安装、设备成本低的优势。

应当理解的是，在执行步骤S11进行第一图像信息的采集以前，需要在隧道中进行水准仪标尺、水准仪定位标识以及测量点定位标识的设置，请参考图2，图2为本申请实施例提供的一种水准仪标尺、水准仪定位标识以及测量点定位标识的布设方式示意图。

其中，水准仪标尺的位置可以基于隧道内的地质围岩级别确定，并且在地应力较大的区域、断层破碎带等地质结构不稳固或地质结构复杂的地址区域适当增加水准仪标尺的布设密度。可选地，除了隧道区间的地质情况，水准仪标尺的布设密度还可以根据隧道维护单位的其他具体要求确定。可选地，每一个水准仪标尺处还设置有与其一一对应的水准仪定位标识，沉降检测平台通过该水准仪定位标识确定对应水准仪标尺的位置，以确保水准仪能够准确地获得水准仪标尺的测量数据。

应当理解的是，为了每个水准仪标尺的测量数据能够关联起来进行高程差的计算，每两个相邻的水准仪测量标尺可以分别设置在隧道的两个相对的侧壁上，且测量点可以设置在每两个相邻水准仪标尺的直线连接线与轨道的交点处，沉降检测平台停留在测量点位置上时可以对前后两个相邻的水准仪测量表尺进行读数，以使沉降检测平台能够停靠在一个测量点时准确地获取前后相邻的两个水准仪标尺的测量数据，并基于同一个水准基准点对其测量数据进行关联，从而降低了沉降检测平台的启动、制动次数，提高了沉降检测的效率。

可选地，考虑到水准仪的测量范围和辅助光源的射程，两个相邻的水准仪标尺之间的直线距离应当小于30米。如果能够获得更高性能的水准仪和光源，两个相邻的水准仪标尺之间的直线距离还可以基于其具体性能水平增大。

可选地，在隧道为直线隧道时，其中布置的两个水准仪标尺的距离可以如上小于30米，另一方面，对于具有弯曲弧度的隧道，两个相邻水准仪标尺间的距离可以适当缩小。同时，对于隧道中地质事故发生较多的区间，为了重点监控沉降发生的情况，可以在该区间适当增加水准仪标尺的布设密度。

基于人工进行的沉降检测方式通常是通过工作人员手持照明设备对水准仪标尺进行人工读数，需要消耗大量的人力物力。本实施例通过机器代替人工进行水准仪标尺读数等步骤实现自动化的沉降检测，需要在能够及进行水准仪标尺读数的测量点进行精确停靠，作为一种可选的实施方式，沉降检测平台可以通过图像处理方式对设置在测量点的测量点定位标识进行识别，从而使沉降检测平台能够精确地确定测量点的位置。

在上述实现过程中，将两个相邻的水准仪标尺分别设置在隧道相对的两个侧壁上，以使图像采集设备能够在相邻的两个水准仪标尺连接形成的直线上简单、迅速地直接采集到关联的两个高程值。

由于隧道中的亮度通常较低，因此在进行图像采集的时候，沉降检测平台可以在光线较弱的时候通过光源对相机进行补光，请参考图3，其具体步骤可以如下：

步骤S21：判断隧道中的亮度是否小于预设亮度阈值。

该预设亮度阈值应当根据用于采集轨道图像的相机的具体参数进行设置，以使该相机能够在预设亮度阈值下拍摄到清晰、能够识别出测量点定位标识的图像。

步骤S22：若是，打开补光灯，并采集轨道图像。

本实施例考虑到轨道具有场景简单的特点，能够提高测量点定位标识的识别效率，并减低测量点定位标识定位检测算法的复杂度，从而将测量点定位标识设置在轨道板上。应当理解的是，除了轨道，测量点定位标识还可以是设置在隧道的侧壁或其他位置。

步骤S23：在轨道图像中识别出测量点的测量点定位标识，且在测量点定位标识与轨道图像中的标识区域重合时，确定沉降检测平台到达测量点。

上述步骤中对测量点定位标识的识别可以是基于OpenCV中的相关函数实现，可以是基于连通域分析的识别算法，还可以是基于深度学习中的区域卷积神经网络、快速区域卷积神经网络、区域全卷积网络等算法实现。

可选地，测量点定位标识可以是任意字符组合、图形组合或者任意字符与图形的组合。

在上述实现过程中，通过在轨道图像中识别测量点定位标识来判断沉降检测平台是否到达指定的测量点，从而提高了沉降检测平台的测量自动化程度，保证了其检测精度。

考虑到沉降检测平台在高速移动中不易识别测量点定位标识，且在识别到测量点定位标识后再进行制动沉降检测平台会行驶过测量点定位标识，需要再返回测量点定位标识处，定位效率低，因此本实施例还可以根据沉降检测平台的当前及测量点定位标识的记录位置对沉降检测平台进行提前减速，具体步骤可以是：获取沉降检测平台的当前位置，基于当前位置计算沉降检测平台与下一测量点的距离；在距离小于预设距离时，采集轨道图像。

可选地，沉降检测平台的当前位置可以基于卫星定位、射频信号定位、轮轴里程定位等方式确定，在隧道中卫星信号或射频信号较好时可以采用卫星定位、射频信号定位，在隧道中卫星信号或射频信号不好时可以采用轮轴里程定位等。

在通过轮轴里程定位方式确定沉降检测平台的当前位置时，上述“获取沉降检测平台的当前位置”，包括：通过轮轴计数器获取沉降检测平台的当前里程数据；基于当前里程数据确定沉降检测平台的当前位置。

其中，轮轴计数器可以是常用的用于轨道运行车体的编码器，其安装于沉降检测平台的轮轴的轴头，轮轴转动一圈，轮轴计数器就会产生脉冲信号，或者是通过码盘结构在轮轴每转过一定角度时输出一个脉冲信号，然后再基于单位时间内脉冲信号的数量获得沉降检测平台的车轮线速度，从而计算出沉降检测平台的里程数据。

可选地，在基于沉降检测平台的当前位置和测量点定位标识的位置确定两者之间的距离小于预设距离时，开始减速并打开用于检测测量点定位标识的相机，且通过相机检测到测量点定位标识时迅速制动，使测量点定位标识与相机采集到的轨道图像中的标识区域重合，实现沉降检测平台的精确停靠。

在上述实现过程中，通过当前位置预算沉降检测平台与下一测量点的距离，从而实现提前制动及轨道图像的区域性采集，从而提高了测量点定位的精度和效率。

在沉降检测平台停靠在测量点后，接下来需要确定位于左后方或右后方的隧道侧壁上的水准仪标尺的位置，以通过水准仪读取水准仪标尺的数据。

可选地，水准仪标尺的位置确定方式可以是基于图像处理技术、红外识别技术、激光制导技术等实现，本实施例以图像处理技术为例，通过朝向隧道侧壁的相机采集第一侧壁的第一图像信息，从而基于图像处理技术对第一图像信息中的第一水准仪定位标识进行识别定位。该第一水准仪定位标识与第一水准仪标尺相对应，第一水准仪定位标识中可以通过数字“1”或特定数量的数量标识图案确定第一水准仪定位标识对应的第一水准仪标尺的编号。

同理，上述步骤中对第一水准仪定位标识的识别可以是基于OpenCV 中的相关函数实现，可以是基于连通域分析的识别算法，还可以是基于深度学习中的区域卷积神经网络、快速区域卷积神经网络、区域全卷积网络等算法实现。

其中，采集第一图像信息前，还可以通过转台带动相机转动以在第一侧壁上获取第一水准仪定位标识的图像。可选地，在采集第一图像信息前，还可以通过补偿器对相机的视准轴进行水平自动校准，该补偿器在本实施例中可以是能够进行自动整平的自动平整平台。

应当理解的是，由于隧道中的亮度通常较低，通常也无法直接获得亮度足够进行定位识别的第一水准仪定位标识的图像，因此在进行第一图像以及后续的第二图像的采集的时候，沉降检测平台可以在光线较弱的时候通过光源对相机进行补光，补光的具体步骤可以参考步骤S21-S22。

针对步骤S12，在确定第一图像信息中的第一水准仪定位标识的位置后，可以通过转台对水准仪的位置进行微调，采集第一水准仪标尺的第一测量数据。上述第一测量数据可以为第一水准仪标尺直接读取的高程值。

在执行步骤S13之前，由于第一水准仪标尺和第二水准仪标尺位于相对的两个侧壁，且沉降检测平台位于第一水准仪标尺和第二水准仪标尺的连接线与轨道的交点，因此在完成第一水准仪标尺的第一数据的采集后，需要采集第二水准仪标尺的第二数据前，需要通过转台将用于采集第一图像信息和第二图像信息的相机旋转一百八十度以朝向第二侧壁上的第二水准仪标尺。

针对步骤S13，在调整相机角度后，第二图像的采集与第一图像的采集相似。

针对步骤S14，第二水准仪定位标识的识别过程与步骤S12中第一水准仪定位标识的识别过程相同，第二测量数据的读取过程与步骤S12中第一数据的读取过程相同。

针对步骤S15，获得第一数据和第二数据中的高程值后，可以基于两者的差值确定第二水准仪标尺处相对于第一水准仪标尺处的沉降量。可选地，重复上述S11-S15的步骤对隧道中所有的水准仪标尺进行读数后，基于每个水准仪标尺的高程值，则可以基于水准基准点计算出每一个水准仪标尺处的相对高程值，从而完成隧道结构沉降数据的自动采集。

为了配合本申请实施例提供的沉降检测方法，本申请实施例还提供了一种沉降检测平台30。

请参考图4，图4为本申请实施例提供的一种沉降检测平台的结构示意图。

沉降检测平台30整体为轨道车平台，其包括水准仪辅助定位相机31、水准仪32和控制模块33，水准仪辅助定位相机31和水准仪32均与控制模块33电连接，水准仪辅助定位相机31朝向隧道的侧壁方向设置。

水准仪辅助定位相机31可以是分辨率满足水准仪定位标识的识别需求的任意类型的相机，其用于在沉降检测平台30到达第一测量点时，采集隧道的第一侧壁的第一图像信息。

水准仪32是建立水平视线测定地面两点间高差的仪器，原理为根据水准测量原理测量地面点间高差，本实施例中的水准仪32可以是但不限于是自动安平水准仪、激光水准仪、电子水准仪等。作为一种实施方式，本实施例中的水准仪32可以采用电子水准仪，其具有自动对焦功能，可基于控制模块33的相关控制指令进行测量操作，从而进行自动测量。水准仪32 用于在第一图像信息中识别出第一水准仪定位标识时，获取第一水准仪标尺的第一测量数据。

水准仪辅助定位相机31还用于在调整镜头方向以使水准仪辅助定位相机31的镜头朝向隧道中与第一侧壁相对的第二侧壁后，采集第二侧壁的第二图像信息。

水准仪32还用于在第二图像信息中识别出第二水准仪定位标识时获取第二水准仪标尺的第二测量数据。

控制模块33，用于基于第一测量数据和第二测量数据获得第二水准仪标尺的高程值，所述高程值用于确定所述第二水准仪标尺处相对于所述第一水准仪标尺处的沉降量。

本实施例中的控制模块33可以是通用处理器，包括中央处理器 (CentralProcessing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP) 等，还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processing，DSP)、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

可选地，本实施例提供的沉降检测平台30还可以包括转台34，该转台34可以为高精度转台，经控制模块33基于机器视觉计算出水准仪32的光标偏离水准仪标尺中心的角度后，转台34在控制模块33的控制下旋转相应的角度，将水准仪32的光标对准水准仪标尺条码，以保障沉降数据的精确读取。

可选地，转台34的转动可以是通过步进电机进行驱动，且为了控制转台34准确地执行转动指令，可将步进电机控制单元与电机驱动进行一体化安装，增强安装便利性。

为了实现水准仪32的自动整平，将其视准轴准确与水准仪标尺对齐，沉降检测平台30还可以包括自动安平基座35，水准仪辅助定位相机31、水准仪32通过转台34安装在自动安平基座35上。自动安平基座35用于整平水准仪和/或水准仪辅助定位相机的视准轴。可选地，本实施例中的自动安平基座35还可以是补偿器或其他能够实现自动整平的设备。

在隧道等光线较弱的场景中，在进行拍照或水准仪标尺读数时通常需要对相机或水准仪进行补光，则沉降检测平台30可以包括补光灯，补光灯与控制模块33连接，控制模块33基于相机的镜头角度确定光源的出射角度。

可选地，沉降检测平台30还可以包括测量点相机36，测量点相机36 用于采集轨道图像，以使控制模块33在轨道图像中识别出第一测量点的第一测量点定位标识，且在第一测量点定位标识与轨道图像中的标识区域重合时，确定沉降检测平台30到达第一测量点。

可选地，沉降检测平台30还可以包括设置在轮轴上的轮轴计数器，轮轴计数器与控制模块33电连接，其用于获取沉降检测平台的实时里程数据，以使控制模块33基于当前里程数据确定沉降检测平台的当前位置。

应当理解的是，本实施例中的水准仪辅助定位相机31、水准仪32、控制模块33、转台34、自动安平基座35以及测量点相机36各自之间的连接方式可以是但不限于是通过连接固定用的支架可拆卸连接。

综上所述，本申请实施例提供了一种沉降检测方法及平台，该沉降检测方法包括：在沉降检测平台到达第一测量点时，采集隧道的第一侧壁的第一图像信息；在第一图像信息中识别出第一水准仪定位标识时，获取第一水准仪标尺的第一测量数据；在第一测量点采集隧道的第二侧壁的第二图像信息，第一侧壁与第二侧壁相对；在第二图像信息中识别出第二水准仪定位标识时，获取第二水准仪标尺的第二测量数据，其中，第一水准仪定位标识、第二水准仪定位标识为隧道中相邻的任意两个水准仪定位标识；基于第一测量数据和第二测量数据获得第二水准仪标尺的高程值，高程值用于确定第二水准仪标尺处相对于第一水准仪标尺处的沉降量。该沉降检测平台包括水准仪辅助定位相机、水准仪和控制模块，水准仪辅助定位相机和水准仪均与控制模块电连接，水准仪辅助定位相机朝向隧道的侧壁方向设置，与上述沉降检测方法相配合，从而在同一个测量点采集隧道中位于相对侧壁的两个相邻水准仪标尺的沉降数据，从而将每两个相邻的沉降数据关联起来确定相对沉降量，对每个测量点进行上述相对沉降量的确定后就可以确定隧道各处的沉降情况，简化了沉降测量步骤；并基于测量点和水准仪定位标识自动定位并采集图像信息，以完成沉降检测，从而提高了沉降检测的自动化程度，具有安装、设备成本低的优势。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.一种沉降检测方法，其特征在于，所述方法包括：

在隧道中进行水准仪标尺、水准仪定位标识以及测量点定位标识的设置，并且将第一个测量点作为水准基准点，所述水准基准点的水准仪标尺的高程值已知并保持不变，以所述水准基准点为测量数据的基准点，来测量后续测量点的准确高程值；

在沉降检测平台到达第一测量点时，采集隧道的第一侧壁的第一图像信息；

在所述第一图像信息中识别出第一水准仪定位标识时，获取第一水准仪标尺的第一测量数据；

在所述第一测量点采集所述隧道的第二侧壁的第二图像信息，所述第一侧壁与所述第二侧壁相对；

在所述第二图像信息中识别出第二水准仪定位标识时，获取第二水准仪标尺的第二测量数据；其中，所述第一水准仪定位标识、所述第二水准仪定位标识为所述隧道中相邻的任意两个水准仪定位标识；

基于所述第一测量数据和所述第二测量数据获得所述第二水准仪标尺的高程值，所述高程值用于确定所述第二水准仪标尺处相对于所述第一水准仪标尺处的沉降量。

2.根据权利要求1所述的沉降检测方法，其特征在于，所述水准仪标尺的位置基于所述隧道内的地质围岩级别确定，所述第一侧壁或所述第二侧壁上的每个水准仪标尺处的水准仪标尺和水准仪定位标识一一对应，每两个相邻的水准仪标尺分别设置在所述隧道相对的所述第一侧壁以及所述第二侧壁上，每两个相邻的水准仪标尺所在的直线与轨道的交点为测量点，且所述轨道上的每个测量点处设置有与测量点一一对应的测量点定位标识。

3.根据权利要求2所述的沉降检测方法，其特征在于，将每两个相邻的水准仪标尺的直线与轨道的交点设置为测量点之后，以及在沉降检测平台到达所述第一测量点时，采集隧道的第一侧壁的第一图像信息之前，所述方法还包括：

采集轨道图像；

在所述轨道图像中识别出所述第一测量点的第一测量点定位标识，且在所述第一测量点定位标识与所述轨道图像中的标识区域重合时，确定所述沉降检测平台到达所述第一测量点。

4.根据权利要求3所述的沉降检测方法，其特征在于，采集轨道图像，包括：

获取所述沉降检测平台的当前位置，基于所述当前位置计算所述沉降检测平台与下一测量点的距离；

在所述距离小于预设距离时，采集轨道图像。

5.根据权利要求4所述的沉降检测方法，其特征在于，获取所述沉降检测平台的当前位置，包括：

通过轮轴计数器获取所述沉降检测平台的当前里程数据；

基于所述当前里程数据确定所述沉降检测平台的当前位置。

6.根据权利要求1所述的沉降检测方法，其特征在于，从所述第一图像信息中获取第一水准仪标尺的第一测量数据，以及从所述第二图像信息中获取第二水准仪标尺的第二测量数据之前，所述方法还包括：

通过补偿器整平所述水准仪的视准轴。

7.一种沉降检测平台，其特征在于，所述沉降检测平台包括水准仪辅助定位相机、水准仪和控制模块，所述水准仪辅助定位相机和所述水准仪均与所述控制模块电连接，所述水准仪辅助定位相机朝向隧道的侧壁方向设置，在隧道中进行水准仪标尺、水准仪定位标识以及测量点定位标识的设置，并且将第一个测量点作为水准基准点，所述水准基准点的水准仪标尺的高程值已知并保持不变，以所述水准基准点为测量数据的基准点，来测量后续测量点的准确高程值；

所述水准仪辅助定位相机，用于在所述沉降检测平台到达第一测量点时，采集隧道的第一侧壁的第一图像信息；

所述水准仪，用于在所述第一图像信息中识别出第一水准仪定位标识时，获取第一水准仪标尺的第一测量数据；

所述水准仪辅助定位相机，还用于在调整镜头方向以使所述水准仪辅助定位相机的镜头朝向所述隧道中与所述第一侧壁相对的第二侧壁后，采集所述第二侧壁的第二图像信息；

所述水准仪，还用于在所述第二图像信息中识别出第二水准仪定位标识时，获取所述第二水准仪标尺的第二测量数据；其中，所述第一水准仪定位标识、所述第二水准仪定位标识为所述隧道中相邻的任意两个水准仪定位标识；

所述控制模块，用于基于所述第一测量数据和所述第二测量数据获得所述第二水准仪标尺的高程值，所述高程值用于确定所述第二水准仪标尺处相对于所述第一水准仪标尺处的沉降量。

8.根据权利要求7所述的沉降检测平台，其特征在于，所述沉降检测平台还包括镜头朝向轨道方向设置的测量点相机；

所述测量点相机，用于采集轨道图像，以使所述控制模块在所述轨道图像中识别出所述第一测量点的第一测量点定位标识，且在所述第一测量点定位标识与所述轨道图像中的标识区域重合时，确定所述沉降检测平台到达所述第一测量点。

9.根据权利要求7所述的沉降检测平台，其特征在于，所述沉降检测平台还包括轮轴计数器，所述轮轴计数器与所述控制模块电连接；

所述轮轴计数器，用于获取所述沉降检测平台的实时里程数据；

所述控制模块，还用于基于当前里程数据确定所述沉降检测平台的当前位置。

10.一种可读取存储介质，其特征在于，所述可读取存储介质中存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被一处理器读取并运行时，执行权利要求1-6任一项所述方法中的步骤。

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