CN115288797A - 一种隧道围岩变形全方位的智能化在线监测预警系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种隧道围岩变形全方位的智能化在线监测预警系统，包括：监测装置；移动组件，贯穿安装在隧道的顶部，监测装置安装在移动组件上，移动组件可带动监测装置相对隧道围岩移动；数据处理系统，用于接收整条隧道的隧道围岩变形数据并分析，得到分析结果；其中，分析结果为：隧道围岩无变形或隧道围岩变形；当隧道围岩变形，数据处理系统获取隧道围岩变形点的位置，并发出报警信号。通过移动组件带动监测装置在隧道内移动，便可以在不增加传感器的前提下，增加监测装置的监测范围，以解决现有技术中，隧道监测传感器常常固定在隧道的某个特定区域，导致视距较短、监测视角不完整，且监测范围较小的问题。

Description

一种隧道围岩变形全方位的智能化在线监测预警系统

技术领域

本发明属于隧道围岩变形智能化测绘技术领域，具体涉及一种隧道围岩变形全方位的智能化在线监测预警系统。

背景技术

随着经济社会的快速发展，以及国家大力普及城镇化的背景下，我国的公路、铁路、地下铁路和海底隧道等基础交通设施的建设也逐步加快，致使各类道路建设与运营的总里程数越来越长。在各类型的道路建设过程中，为了降低对环境的影响，隧道是一种经常采用的有效建造方式。随着隧道建设里程数的增加，隧道安全问题也日益突出。一旦隧道围岩变形发生塌方，不仅大幅度增加隧道工程维护费用，而且还会危及通行车辆和人员的安全。

目前，对隧道围岩变形监测的普遍方式，是采用接触装置与传感器配合的测量。该法存在的主要问题是接触装置受道路上粉尘等环境因素影响大，常常导致其可靠性不高。并且，这些装置常常固定在隧道的某个特定区域，导致视距较短、监测视角不完整，且监测范围较小。另外，隧道区域较长，数据采集点多，布置的传感器的数量多。传感器价格昂贵，容易受到盗窃或人为破坏，导致监测系统被破坏，从而失去自动预警的功能。

发明内容

本发明提供了一种隧道围岩变形全方位的智能化在线监测预警系统，用以解决现有技术中，隧道监测传感器常常固定在隧道的某个特定区域，导致视距较短、监测视角不完整，且监测范围较小的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明实施例所公开的一种隧道围岩变形全方位的智能化在线监测预警系统，包括：监测装置，用于对隧道围岩的内壁进行成像、扫描，以采集所述隧道围岩的变形数据；移动组件，贯穿安装在隧道的顶部，所述监测装置安装在所述移动组件上，所述移动组件可带动所述监测装置相对所述隧道围岩移动，以用于使所述监测装置采集整条隧道的隧道围岩变形数据；数据处理系统，用于接收整条隧道的隧道围岩变形数据并分析，得到分析结果；其中，所述分析结果为：隧道围岩无变形或隧道围岩变形；当所述隧道围岩变形，所述数据处理系统获取隧道围岩变形点的位置，并发出报警信号。

可选的，所述监测装置包括：电气控制箱，其一端安装有成像组件，另一端安装有扫描组件，所述成像组件用于对隧道围岩的内壁进行成像，所述扫描组件用于对所述隧道围岩的内壁进行扫描；支架，其一端与所述电气控制箱固接，另一端连接在所述移动组件上。

可选的，所述成像组件包括多个广角摄像头，在所述电气控制箱靠近一端的侧壁上开设有多个成像安装孔，所述成像安装孔沿所述电气控制箱的外缘均匀分布；所述广角摄像头安装在所述成像安装孔内，且所述成像安装孔与所述广角摄像头一一对应安装；所述扫描组件包括多个红外扫描仪，在所述电气控制箱靠近另一端的侧壁上开设有多个扫描安装孔，所述扫描安装孔沿所述电气控制箱的外缘均匀分布；所述红外扫描仪安装在所述扫描安装孔内，且所述扫描安装孔与所述红外扫描仪一一对应安装。

可选的，所述监测装置包括至少两个所述支架；所述移动组件包括：导轨，固定安装在所述隧道围岩的顶部，沿所述隧道的长度方向贯穿所述隧道；支座，与所述导轨滚动连接；一个所述支架的另一端拆卸连接在所述支座上；驱动支座，与所述导轨滚动连接，另一个所述支架的另一端拆卸连接在所述驱动支座上，所述驱动支座可带动两个所述支架相对所述导轨移动，进而带动所述电气控制箱以及安装在其上的成像组件、扫描组件相对所述导轨移动。

可选的，在所述导轨上连接有导轨支座，所述导轨支座用于将所述导轨固定在所述隧道围岩的顶部。

可选的，在所述支座上以及所述驱动支座上均安装有滚轮，所述支座通过滚轮与所述导轨滚动连接，所述驱动支座通过滚轮与所述导轨滚动连接；所述驱动支座还包括：驱动电机，与滚轮驱动连接，用于驱动所述滚轮转动，进而带动所述驱动支座相对所述导轨移动；驱动板，所述驱动电机固定在所述驱动板上，另一个所述支架的另一端拆卸连接在所述驱动板上。

可选的，在所述导轨的另个端部均设置有限位开关，所述限位开关用于将所述监测装置的移动行程，以用于将所述监测装置限制在所述导轨上移动。

可选的，还包括：GPS定位器，与所述数据处理系统连接，安装在所述监测装置上，随所述监测装置移动而移动，用于采集所述监测装置的位置信息，并将所述位置信息发送到所述数据处理系统；以用于当所述隧道围岩变形，所述数据处理系统获取隧道围岩变形点的位置。

可选的，所述数据处理系统包括：信号采集装置，用于采集所述变形数据；数据传输装置，与所述信号采集装置连接，用于接收并传输所述变形数据；信号分析装置，与所述数据传输装置连接，用于接收所述数据传输装置传输的变形数据并分析，得到所述分析结果；中央控制装置，与所述信号分析装置连接，用于接收所述分析结果；所述中央控制装置连接所述移动组件，用于向所述移动组件发送控制指令；其中，所述控制指令为：自动运行指令或者手动运行指令；所述中央控制装置控制连接所述监测装置，用于控制所述监测装置的工作状态，其中，所述工作状态包括：工作或不工作。

可选的，还包括：警报系统，所述中央控制装置连接所述警报系统，以用于当所述隧道围岩变形时，所述中央控制装置控制所述报警系统发出报警信号。

本发明实施例所公开的一种隧道围岩变形全方位的智能化在线监测预警系统，包括：监测装置，用于对隧道围岩的内壁进行成像、扫描，以采集所述隧道围岩的变形数据；移动组件，贯穿安装在隧道的顶部，所述监测装置安装在所述移动组件上，所述移动组件可带动所述监测装置相对所述隧道围岩移动，以用于使所述监测装置采集整条隧道的隧道围岩变形数据；数据处理系统，用于接收整条隧道的隧道围岩变形数据并分析，得到分析结果；其中，所述分析结果为：隧道围岩无变形或隧道围岩变形；当所述隧道围岩变形，所述数据处理系统获取隧道围岩变形点的位置，并发出报警信号。通过移动组件带动监测装置在隧道内移动，便可以在不增加传感器的前提下，增加监测装置的监测范围，以解决现有技术中，隧道监测传感器常常固定在隧道的某个特定区域，导致视距较短、监测视角不完整，且监测范围较小的问题。

附图说明

图1为本发明实施中一种隧道围岩变形全方位的智能化在线监测预警系统的系统控制原理图。

图2为本发明实施中一种隧道围岩变形全方位的智能化在线监测预警系统的工作原理示意图。

图3为本发明实施中一种隧道围岩变形全方位的智能化在线监测预警系统的安装示意图。

图4为本发明实施中一监测装置与移动组件的安装结构示意图(正面)。

图5为本发明实施中一监测装置与移动组件的安装结构示意图(侧面)。

图6为本发明实施中一监测装置与移动组件的部分安装结构示意图。

图7为本发明实施中一种监测预警装置的结构示意图。

图中，1.隧道围岩、2.路面、3.监测装置、4.导轨、5.导轨支座、6.支座、7.驱动支座、8.限位开关、9.滚轮、10.伺服电机、11.电机支座、12.厚垫圈、13.支架、14.广角摄像头、15.电气控制箱、16.红外扫描仪。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施例对本发明作进一步详细的说明。

为了解决现有方法中，对隧道围岩变形监测过程中存在的问题。本发明采用实时成像与三维扫描技术的监测预警方法，开发出一套能实现隧道围岩变形全方位的智能化实时在线监测的自动预警系统。

参照图1-图7，对本申请的技术方案做进一步详细描述，具体如下：

本发明实施例所公开的一种隧道围岩变形全方位的智能化在线监测预警系统，包括：监测装置3，用于对隧道围岩1的内壁进行成像、扫描，以采集所述隧道围岩1的变形数据；移动组件，贯穿安装在隧道的顶部，所述监测装置3安装在所述移动组件上，所述移动组件可带动所述监测装置3相对所述隧道围岩1移动，以用于使所述监测装置3采集整条隧道的隧道围岩1变形数据；数据处理系统，用于接收整条隧道的隧道围岩1变形数据并分析，得到分析结果；其中，所述分析结果为：隧道围岩1无变形或隧道围岩1变形；当所述隧道围岩1变形，所述数据处理系统获取隧道围岩1变形点的位置，并发出报警信号。

本示例实施方式中，可以实现通过数据处理系统来控制监测预警系统进行自动监测预警或者人为监测预警，具体如下：

自动监测预警系统本专利中亦称自动控制系统：在初始状态时，当定时器的时间达到设定值时启动自动巡检监测系统。此时，360°全景摄像头启动、360°红外扫描仪16和GPS跟踪系统等装置启动，并快速完成初始化。然后，伺服电机10启动，驱动隧道围岩1监测装置3在轨道上行走。360°全景摄像头启动自动拍摄隧道同一截面内围岩信息的实时图像，360°红外扫描仪16也自动扫描隧道同一截面内围岩信息的微小截面灰度图像。GPS跟踪系统实时记录，自动监测装置3在隧道中的当前位置。同时，数据采集系统开始采集、存储数据，并由无线发送系统将数据发送给中央数据分析系统进行数据分析，并将分析结果实时与系统阈值对比。当实时分析结果没有达到系统设定的阈值时，自动巡检检测装置按照当前状态继续巡检，一直运行到隧道尽头，触发轨道上的限位开关8而停止在当前位置。此时，定时器启动计时，为下一次回程巡检做准备。当实时分析结果达到系统设定的阈值时，伺服电机10立即停止在当前位置。此时，360°全景摄像头和360°红外扫描仪16均自动调整好各自的角度，对该隧道围岩1截面进行具备的详细成像和扫描，并当前信息进行实时分析。同时，隧道安全预警系统启动，如隧道入口和隧道管理站处的蜂鸣器发出预警声、电子显示屏上显示当前隧道围岩1的变形危险等级和位置。另外，隧道入口、隧道管理站和自动监测装置3上的灯光闪烁发出警示信息。最后，当隧道围岩1变形警示故障排除之后，该装置的报警系统由人工复位。

远程人为监测预警系统本专利中亦称手动控制系统：在日常隧道围岩1监测过程中，因实际情况需要。可将该监测装置3切换到手动控制模式，此时需要设定监测装置3运行时间或运行里程或根据GPS信息设定需要检测围岩的范围等方面的控制信息。在手动控制模式下，其实时采集与分析数据的方法，与自动控制模式的相同。

另外，需要说明的是：隧道围岩1变形监测装置3，在手动控制模式和自动控制模式下，其控制模式可以实时相互切换。

本示例实施方式中，本发明提供了一种隧道围岩变形全方位的智能化在线监测预警系统，包括：

1.本发明中的监测装置3，主要是由驱动系统、信息检测系统、信号发送系统、运行轨道和限位系统等模块组成。该装置安装在隧道围岩1中央的顶层位置，且固定的在专用轨道上运行，该装置在运行时不影响隧道内车辆的通行安全。

2.本发明中的监测装置3，隧道围岩1变形数据采集系统，主要由360°全景摄像头和360°全方位红外扫描仪16组成。在隧道围岩1监测过程中摄像头和扫描仪相互配合使用，摄像头主要用于高清成像，而扫描仪主要用于微小围岩变形信息的检测，能提升实时监测的准备性和可靠性。

3.本发明中的监测装置3，能全天候的对隧道围岩1变形情况的实时监测，且不受隧道内部环境因素的影响，如光线明暗、粉尘、雾霾、噪声、振动和水汽等环境因素。

4.本发明中的监测装置3，该监测装置3在同一隧道内，仅需安装一台。安装在隧道导轨4上运行，该导轨4在市场上易采购，采购成本较低。因此，该监测装置3不受隧道长度的影响。

5.本发明中的监测装置3，该监测装置3在隧道内可移动，可以对隧道围岩1或隧道内部特殊区域进行局部的、详细的检测和成像。

6.本发明中的监测装置3，该装置能根据实际情况需要，手动控制模式和自动控制模式可方便的实现相互切换。

7.本发明中的监测装置3，该装置与GPS系统互联，可准确的跟踪或报送故障围岩和该装置在长隧道中的具体位置。

8.本发明中的报警系统可以是声、光警示装置，在隧道入口和隧道管理站的电子屏上显示对应危险等级等提示信息，蜂鸣器发出警示的蜂鸣声。同时在隧道入口、隧道管理站和故障围岩当前位置处有灯光闪烁的警示信息。

在一种具体实施方式中，所述监测装置3包括：电气控制箱15，其一端安装有成像组件，另一端安装有扫描组件，所述成像组件用于对隧道围岩1的内壁进行成像，所述扫描组件用于对所述隧道围岩1的内壁进行扫描；支架13，其一端与所述电气控制箱15固接，另一端连接在所述移动组件上。

本示例实施方式中，所述成像组件包括多个广角摄像头14，在所述电气控制箱15靠近一端的侧壁上开设有多个成像安装孔，所述成像安装孔沿所述电气控制箱15的外缘均匀分布；所述广角摄像头14安装在所述成像安装孔内，且所述成像安装孔与所述广角摄像头14一一对应安装；所述扫描组件包括多个红外扫描仪16，在所述电气控制箱15靠近另一端的侧壁上开设有多个扫描安装孔，所述扫描安装孔沿所述电气控制箱15的外缘均匀分布；所述红外扫描仪16安装在所述扫描安装孔内，且所述扫描安装孔与所述红外扫描仪16一一对应安装。

本示例实施方式中，所述监测装置3包括至少两个所述支架13；所述移动组件包括：导轨4，固定安装在所述隧道围岩1的顶部，沿所述隧道的长度方向贯穿所述隧道；支座6，与所述导轨4滚动连接；一个所述支架13的另一端拆卸连接在所述支座6上；驱动支座7，与所述导轨4滚动连接，另一个所述支架13的另一端拆卸连接在所述驱动支座7上，所述驱动支座7可带动两个所述支架13相对所述导轨4移动，进而带动所述电气控制箱15以及安装在其上的成像组件、扫描组件相对所述导轨4移动。

本示例实施方式中，参见图4、图5、图6所示，监测装置3主要是由：导轨4、导轨支座5、支座6和驱动支座7组成。其安装方式：采用两根膨胀螺栓将导轨支座5安装在隧道围岩1顶部的正中央位置处，再采用两根螺栓将导轨4与导轨支座5连接。将滚轮9分别安装在支座6和驱动支座7上，接着采用两根螺栓将伺服电机10和电机支座11螺接在驱动支座7上。然后，将已安装完成的支座6和驱动支座7，从导轨4的起始端塞入导轨4的轨道中完成安装。最后，在导轨4的起始端和末端分别安装两个限位开关8。

本示例实施方式中，参见图7所示，支架13、广角摄像头14、电气控制箱15和红外扫描仪16。其安装方式：首先，将四个广角摄像头14装入箱体的对应安装孔内，并将其拧入电气控制箱15的一端。再将红外扫描仪16拧入电气控制箱15的另一端，采用两个螺栓将支架13分别与支座6和驱动支座7连接起来。支架13分别与支座6和驱动支座7的对中调整方式，由厚垫圈12的片数决定。

本示例实施方式中，在所述导轨4上连接有导轨支座5，所述导轨支座5用于将所述导轨4固定在所述隧道围岩1的顶部。

本示例实施方式中，在所述支座6上以及所述驱动支座7上均安装有滚轮9，所述支座6通过滚轮9与所述导轨4滚动连接，所述驱动支座7通过滚轮9与所述导轨4滚动连接；所述驱动支座7还包括：驱动电机，与滚轮9驱动连接，用于驱动所述滚轮9转动，进而带动所述驱动支座7相对所述导轨4移动；驱动板，所述驱动电机固定在所述驱动板上，另一个所述支架13的另一端拆卸连接在所述驱动板上。

本示例实施方式中，参见图2、图3所示，围岩变形监测系统的主要硬件系统包括：隧道围岩1、路面2、监测装置3和导轨4组成。隧道围岩1、路面2、监测装置3和导轨4组成。首先，采用膨胀螺栓将导轨4安装在隧道围岩1顶层的正中央位置处，导轨4安装贯穿整条隧道。然后，将监测装置3安装在轨道上。此时，就完成了监测装置3在隧道围岩1上的基本安装工作。隧道围岩1变形监测装置3，在执行监测过程中成像系统和扫描系统同时开启，两者同时工作在隧道围岩1的同一截面处。同时，该装置搭载在可行走的轨道上，当监测装置3在轨道上向前行走的同时，就连续完成了对整条隧道围岩1的完全扫描。

在一种具体实施方式中，在所述导轨4的另个端部均设置有限位开关8，所述限位开关8用于将所述监测装置3的移动行程，以用于将所述监测装置3限制在所述导轨4上移动。

在一种具体实施方式中，还包括：GPS定位器，与所述数据处理系统连接，安装在所述监测装置3上，随所述监测装置3移动而移动，用于采集所述监测装置3的位置信息，并将所述位置信息发送到所述数据处理系统；以用于当所述隧道围岩1变形，所述数据处理系统获取隧道围岩1变形点的位置。

在一种具体实施方式中，所述数据处理系统包括：信号采集装置，用于采集所述变形数据；数据传输装置，与所述信号采集装置连接，用于接收并传输所述变形数据；信号分析装置，与所述数据传输装置连接，用于接收所述数据传输装置传输的变形数据并分析，得到所述分析结果；中央控制装置，与所述信号分析装置连接，用于接收所述分析结果；所述中央控制装置连接所述移动组件，用于向所述移动组件发送控制指令；其中，所述控制指令为：自动运行指令或者手动运行指令；所述中央控制装置控制连接所述监测装置3，用于控制所述监测装置3的工作状态，其中，所述工作状态包括：工作或不工作。

本示例实施方式中，信号分析装置的工作是根据成像结果以及扫描结果分析当前位置处的隧道围岩1是否出现变形；其分析方法可以是：

本申请中环形布置的红外扫描仪16可朝向不同的方向进行扫描，同样，本申请中环形布置的广角摄像头14可以朝向不同的方向进行成像。

在使用时，会控制驱动支座7带动监测装置3在轨道上运行一次，以采集隧道围岩1的各个部位的点的位置，并将此基础数据包作为监测隧道围岩1的基础数据，以便于与后续监测过程中采集到的数据做对比。当然，上述基础数据包也可以人工录入，可以根据隧道完工时，隧道内各个点位的位置参数作为基础数据包。

在监测过程中，红外扫描仪16可精准的监测到隧道围岩1各个点位处的位置，并且，广角摄像头14可以精准的对隧道内的各个部位进行成像，随着驱动支座7的移动，上述红外扫描仪16以及广角摄像头14对隧道内的各个点位做出了成像以及扫描，便可以得到完整的数据，在成像以及扫描的过程中，数据传输装置不断且实时的将变形数据传输至信号分析装置，信号分析装置实时分析各个点位的变形数据，其中，变形数据可以是隧道围岩1内点位的坐标或者位置，信号分析装置以基础数据包中，当前点位的位置或坐标作为参考数据，判断在监测过程中获取的当前点位的位置或坐标之间的偏移量，如果偏移量大于预定值，则认为隧道围岩1发生变形，此时，分析结果为当前点位发送变形，此时，中央控制装置控制报警系统发出报警信号。上述预定值监测人员可以自行设定，本申请不对该预定值做限定。

举例说明，采用初始扫描的方式获取基础数据包，此时，在隧道围岩1的A点处的基础数据坐标为a，b，c；用户设定移动组件的循环间隔为1h，在1h后，移动组件带动监测装置3对隧道围岩1进行监测，此时，当监测装置3到达隧道围岩1的A点处时，监测到A点的坐标为e，f，g，信号分析装置获取到A点处的基础数据坐标以及监测过程中监测到A点的坐标，并分析两个坐标在三维空间内的偏移量为a，此时，如果a等于0，则证明A点处的并无变形，如果a不等于0，则需要判定a的值是否超出了用于预先设定的阈值，如果超出了，则认定为A点处的隧道围岩1产生了变形。此时，中央控制装置控制所述报警系统发出报警信号。可以采用一些措施，例如封闭隧道，或者设置在隧道入口处的报警器发出报警信号，以及快速安排维护工程师前往目标点进行现场检测或维护等等。如果a的值超出了预先设定的阈值，则认定为A点处的隧道围岩1产生了变形，此时，判断a的值超出阈值的范围大小，并为不同的范围配置不同的预警等级，例如，红、黄、蓝色的灯光，不同的灯光颜色代表不同的预警等级，举例说明，配置三个段，m-n；p-q；x-y三个范围，当a的值超出阈值的数值为K，如果m≤K<n时，则进行蓝色预警；此为1级预警；如果p≤K<q，则进行黄色预警，此为2级预警；如果x≤K<y，则进行红色预警，此为3级预警。根据上述并给出当前隧道围岩1截面变形的危险等级，点亮蓝色预警警示灯光。若应变值在1级预警范围内，提醒隧道管理员持续关注该处围岩截面的变形进展情况，或者提前准备必要的应急处理预案。若变形值在2级预警范围内，点亮黄色预警警示灯，提醒隧道管理员立即关闭隧道的通行指令，同时警示隧道管理员立即做出必要的应急处理事宜。若变形值在3级预警范围内，点亮红色预警警示灯，提醒隧道管理员立即关闭隧道的通行指令，同时警示隧道管理员立即做出必要的应急处理事宜。

本示例实施方式中，还包括：警报系统，所述中央控制装置连接所述警报系统，以用于当所述隧道围岩1变形时，所述中央控制装置控制所述报警系统发出报警信号。

本示例实施方式中，如图1所示，本申请提供的一种隧道围岩变形全方位的智能化在线监测预警系统，包括：信号采集装置、信号分析装置、数据传输装置、中央控制装置和警报系统组成。在自动控制模式下，监测装置3由定时器激活并启动，同时激活成像系统、扫描系统和GPS跟踪系统。然后，驱动伺服电机10启动，带动监测装置3在轨道上运行。实时采集的数据由数据传送系统传递给数据分析系统进行数据分析，根据分析结果由中央控制系统发布指令执行后续动作。若检测到隧道围岩1变形故障时，成像系统和扫描系统进行局部区域的数据采集，并对围岩局部区域进行详细分析，确定围变形的危险等级和该区域在整个隧道中的精确位置。此时，中央控制系统发布指令，警示系统执行预警功能。另外，在手动模式下，监测装置3的工作方式在任何阶段，根据实际需要可实行人为干预，其数据采集和分析过程与自动控制模式相同。另外，监测装置3对隧道围岩1巡检过程中，能实现手动模式与自动控制模式间相互切换。

本发明提供了一种隧道围岩变形全方位的智能化在线监测预警装置，包括：驱动与行走系统搭载围岩监测装置3，并能将其送到隧道的任意位置处；信号采集系统获取隧道围岩1变形的图形与图像信息信号；信号分析系统对围岩的图形与图像信息信号进行分析，得到隧道围岩1变形的分析结果；中央控制系统根据分析结果与预设阈值进行的比对，当分析结果达到预设阈值时，触发中央控制系统发出预警指令；信息显示系统接收到预警指令后显示警示信息，并输出当前隧道围岩1变形的危险等级和准确位置。声光警示系统接收到预警指令后进行预警。本发明中提供的此种监测装置3可同时测出同一截面处多块局部围岩的微小变形量，也可作为隧道的变形实时监测系统。该监测系统是隧道出现故障前，所述监测预警装置提前警示隧道在未来会产生安全故障，提前做好安全预案。能将故障消灭在萌芽阶段，能降低隧道事故带来的各项经济损失。

本发明实施例所公开的一种隧道围岩变形全方位的智能化在线监测预警系统，包括：监测装置3，用于对隧道围岩1的内壁进行成像、扫描，以采集所述隧道围岩1的变形数据；移动组件，贯穿安装在隧道的顶部，所述监测装置3安装在所述移动组件上，所述移动组件可带动所述监测装置3相对所述隧道围岩1移动，以用于使所述监测装置3采集整条隧道的隧道围岩1变形数据；数据处理系统，用于接收整条隧道的隧道围岩1变形数据并分析，得到分析结果；其中，所述分析结果为：隧道围岩1无变形或隧道围岩1变形；当所述隧道围岩1变形，所述数据处理系统获取隧道围岩1变形点的位置，并发出报警信号。通过移动组件带动监测装置3在隧道内移动，便可以在不增加传感器的前提下，增加监测装置3的监测范围，以解决现有技术中，隧道监测传感器常常固定在隧道的某个特定区域，导致视距较短、监测视角不完整，且监测范围较小的问题。

需要说明的是，上述所描述的实施例是申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于申请保护的范围。本说明书中每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

Claims (10)

1.一种隧道围岩变形全方位的智能化在线监测预警系统，其特征在于，包括：

监测装置(3)，用于对隧道围岩(1)的内壁进行成像、扫描，以采集所述隧道围岩(1)的变形数据；

移动组件，贯穿安装在隧道的顶部，所述监测装置(3)安装在所述移动组件上，所述移动组件可带动所述监测装置(3)相对所述隧道围岩(1)移动，以用于使所述监测装置(3)采集整条隧道的隧道围岩(1)变形数据；

数据处理系统，用于接收整条隧道的隧道围岩(1)变形数据并分析，得到分析结果；其中，所述分析结果为：隧道围岩(1)无变形或隧道围岩(1)变形；

当所述隧道围岩(1)变形，所述数据处理系统获取隧道围岩(1)变形点的位置，并发出报警信号。

2.根据权利要求1所述的隧道围岩变形全方位的智能化在线监测预警系统，其特征在于，所述监测装置(3)包括：

电气控制箱(15)，其一端安装有成像组件，另一端安装有扫描组件，所述成像组件用于对隧道围岩(1)的内壁进行成像，所述扫描组件用于对所述隧道围岩(1)的内壁进行扫描；

支架(13)，其一端与所述电气控制箱(15)固接，另一端连接在所述移动组件上。

3.根据权利要求2所述的隧道围岩变形全方位的智能化在线监测预警系统，其特征在于，所述成像组件包括多个广角摄像头(14)，在所述电气控制箱(15)靠近一端的侧壁上开设有多个成像安装孔，所述成像安装孔沿所述电气控制箱(15)的外缘均匀分布；所述广角摄像头(14)安装在所述成像安装孔内，且所述成像安装孔与所述广角摄像头(14)一一对应安装；

所述扫描组件包括多个红外扫描仪(16)，在所述电气控制箱(15)靠近另一端的侧壁上开设有多个扫描安装孔，所述扫描安装孔沿所述电气控制箱(15)的外缘均匀分布；所述红外扫描仪(16)安装在所述扫描安装孔内，且所述扫描安装孔与所述红外扫描仪(16)一一对应安装。

4.根据权利要求2所述的隧道围岩变形全方位的智能化在线监测预警系统，其特征在于，所述监测装置(3)包括至少两个所述支架(13)；

所述移动组件包括：

导轨(4)，固定安装在所述隧道围岩(1)的顶部，沿所述隧道的长度方向贯穿所述隧道；

支座(6)，与所述导轨(4)滚动连接；一个所述支架(13)的另一端拆卸连接在所述支座(6)上；

驱动支座(7)，与所述导轨(4)滚动连接，另一个所述支架(13)的另一端拆卸连接在所述驱动支座(7)上，所述驱动支座(7)可带动两个所述支架(13)相对所述导轨(4)移动，进而带动所述电气控制箱(15)以及安装在其上的成像组件、扫描组件相对所述导轨(4)移动。

5.根据权利要求4所述的隧道围岩变形全方位的智能化在线监测预警系统，其特征在于，在所述导轨(4)上连接有导轨支座(5)，所述导轨支座(5)用于将所述导轨(4)固定在所述隧道围岩(1)的顶部。

6.根据权利要求4所述的隧道围岩变形全方位的智能化在线监测预警系统，其特征在于，在所述支座(6)上以及所述驱动支座(7)上均安装有滚轮(9)，所述支座(6)通过滚轮(9)与所述导轨(4)滚动连接，所述驱动支座(7)通过滚轮(9)与所述导轨(4)滚动连接；

所述驱动支座(7)还包括：

驱动电机，与滚轮(9)驱动连接，用于驱动所述滚轮(9)转动，进而带动所述驱动支座(7)相对所述导轨(4)移动；

驱动板，所述驱动电机固定在所述驱动板上，另一个所述支架(13)的另一端拆卸连接在所述驱动板上。

7.根据权利要求4所述的隧道围岩变形全方位的智能化在线监测预警系统，其特征在于，在所述导轨(4)的另个端部均设置有限位开关(8)，所述限位开关(8)用于将所述监测装置(3)的移动行程，以用于将所述监测装置(3)限制在所述导轨(4)上移动。

8.根据权利要求1所述的隧道围岩变形全方位的智能化在线监测预警系统，其特征在于，还包括：

GPS定位器，与所述数据处理系统连接，安装在所述监测装置(3)上，随所述监测装置(3)移动而移动，用于采集所述监测装置(3)的位置信息，并将所述位置信息发送到所述数据处理系统；以用于当所述隧道围岩(1)变形，所述数据处理系统获取隧道围岩(1)变形点的位置。

9.根据权利要求1所述的隧道围岩变形全方位的智能化在线监测预警系统，其特征在于，所述数据处理系统包括：

信号采集装置，用于采集所述变形数据；

数据传输装置，与所述信号采集装置连接，用于接收并传输所述变形数据；

信号分析装置，与所述数据传输装置连接，用于接收所述数据传输装置传输的变形数据并分析，得到所述分析结果；

中央控制装置，与所述信号分析装置连接，用于接收所述分析结果；

所述中央控制装置连接所述移动组件，用于向所述移动组件发送控制指令；其中，所述控制指令为：自动运行指令或者手动运行指令；所述中央控制装置控制连接所述监测装置(3)，用于控制所述监测装置(3)的工作状态，其中，所述工作状态包括：工作或不工作。

10.根据权利要求9所述的隧道围岩变形全方位的智能化在线监测预警系统，其特征在于，还包括：

警报系统，所述中央控制装置连接所述警报系统，以用于当所述隧道围岩(1)变形时，所述中央控制装置控制所述报警系统发出报警信号。

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