CN115598637A - 一种隧道围岩形变监测方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种隧道围岩形变监测方法及系统，其涉及隧道安全监测技术领域，该方法包括如下步骤：获取隧道内围岩断面初始状态的初始图像信息和初始雷达检测信息；基于初始雷达检测信息计算各个测点与预设的标准基准面之间的初始距离；每隔预设的间隔时间获取所有测点的实时距离；分别判断各个测点的实时距离是否与初始距离相同；若实时距离和初始距离不同，则对应的目标测点处发生围岩形变；获取目标测点的实时激光探测数据；结合初始图像信息和实时激光探测数据对围岩形变进行复核，若复核结果为目标测点出现形变，则生成目标测点的形变报警信息。本申请具有可以提高形变监测精确度的效果。

Description

一种隧道围岩形变监测方法及系统
技术领域
本申请涉及隧道安全监测技术领域，尤其是涉及一种隧道围岩形变监测方法及系统。
背景技术
目前，随着高速公路、铁路、水利、矿山、地铁及其它工程建设的飞速发展，我国的隧道施工已大量出现。在隧道岩体开挖过程中，由于地质情况不明或复杂，会对岩体中保持的平衡造成破坏，并改变其应力场，引起岩体应力重分布，而在岩体应力重分布的过程中，就容易发生岩体形变、岩体破坏等不利情况，这些不利情况往往又会诱发坍塌、冒顶、透水等地质灾害，可能会在施工过程中造成人员伤亡，并严重影响施工进度。
因此隧道岩体形变监测工作在隧道施工过程中的地位和作用十分重要。目前用于隧道岩体监测的方法有很多，在相关技术中，可以采用雷达波探测的方式对隧道围岩进行监测，通过雷达波探测进行监测，可以精准监测到隧道内围岩表面的微小位移，从而及时发出围岩形变预警。
针对上述中的相关技术，发明人认为存在有以下缺陷：由于围岩形变需要持续不间断的监测，而雷达探测装置中的波导器件在长时间使用过程中损耗较大，从而导致装置的性能下降，最终会降低监测过程中的探测精度，容易出现形变误报的情况。
发明内容
为了改善雷达探测装置长时间使用过程中探测精度会降低而容易出现误报的缺陷，本申请提供一种隧道围岩形变监测方法及系统。
第一方面，本申请提供一种隧道围岩形变监测方法，包括如下步骤：
获取隧道内围岩断面初始状态的初始图像信息和初始雷达检测信息，所述围岩断面表面预设有多个测点；
基于所述初始雷达检测信息计算各个所述测点与预设的标准基准面之间的初始距离；
每隔预设的间隔时间通过雷达探测获取所有所述测点的实时雷达检测信息，并计算所有所述测点与所述标准基准面之间的实时距离；
分别判断各个所述测点的所述实时距离是否与所述初始距离相同；
若所述实时距离和所述初始距离不同，则得到初步判定结果为对应的目标测点处发生围岩形变；
通过激光探测获取所述目标测点的实时激光探测数据；
结合所述初始图像信息和所述实时激光探测数据对所述围岩形变进行复核，若复核结果为目标测点出现形变，则生成所述目标测点的形变报警信息。
通过采用上述技术方案，可以获取到围岩断面初始状态的初始雷达检测信息，并根据初始雷达检测信息计算出围岩断面上测点与预设标准基准面之间的初始距离，通过雷达探测的方式对各个测点进行定时探测，并获取每次定时探测时测点的实时距离，比对实时距离和初始距离可以初步判定测点处是否发生围岩形变，若初步判定发生围岩形变，为避免雷达探测装置因长时间使用而精度降低，从而导致误判的出现，则需要通过激光探测获取该测点的实时激光探测数据，并结合围岩断面初始状态的初始图像信息对该测点的围岩形变进行复核，复核可以用于验证初步判定结果，若复核结果也为该测点出现围岩形变，则生成形变报警信息。
可选的，所述结合所述初始图像信息和所述实时激光探测数据对所述围岩形变进行复核，若复核结果为目标测点出现形变，则生成所述目标测点的形变报警信息包括如下步骤：
获取对应的目标测点的实时图像信息；
结合所述初始图像信息和所述实时图像信息对所述围岩形变进行复核，得到第一复核结果；
结合所述实时激光探测数据和所述初始距离对所述围岩形变进行复核，得到第二复核结果；
若所述第一复核结果和所述第二复核结果中任意一个或多个的复核结果为所述目标测点处出现所述围岩形变，则生成所述目标测点的形变报警信息。
通过采用上述技术方案，由于之前已经获取到隧道围岩初始状态时的初始图像信息，若围岩发生形变，则从表面图像会出现明显变化，因此可以获取目标测点处的实时图像信息，并将实时图像信息和初始图像信息进行比对，从而得到第一复核结果；激光探测也可以探测得到目标测点与标准基准面之间的距离，因此可以结合实时激光探测数据和初始距离同步进行复核，得到第二复核结果，综合两种复核方式的复核结果进行最终的复核判断，只要出现至少一种复核方式的复核结果为出现形变，则可以判定目标测点处出现形变。
可选的，所述结合所述初始图像信息和所述实时图像信息对所述围岩形变进行复核，得到第一复核结果包括如下步骤：
基于图像二值化处理流程处理所述初始图像信息，得到第一二值图；
通过预设的特征识别算法识别并圈定出所述第一二值图中的第一特征区域；
基于所述图像二值化处理流程处理所述实时图像信息，得到第二二值图；
根据所述第一特征区域在所述第一二值图中的位置，在所述第二二值图中相同位置处圈定出区域大小相同的第二特征区域；
结合所述第一特征区域和所述第二特征区域的区域特征对所述围岩形变进行复核，得到第一复核结果。
通过采用上述技术方案，将初始图像信息和实时图像信息都转换为可以凸显出阴影轮廓特征的二值图，通过特征识别算法圈定出两个二值图中相同位置的特征区域，再对特征区域中的特征变化情况进行分析，从而完成对目标测点围岩形变的复核。
可选的，所述结合所述第一特征区域和所述第二特征区域的区域特征对所述围岩形变进行复核，得到第一复核结果包括如下步骤：
获取所述第一特征区域中每个像素点的第一白色得分值，并计算所述第一特征区域的第一总分值；
获取所述第二特征区域中每个像素点的第二白色得分值，并计算所述第二特征区域的第二总分值；
结合所述第一总分值和所述第二总分值计算总分差值；
判断所述总分差值是否超出预设的差值阈值；
若所述总分差值超出所述差值阈值，则得到第一复核结果为所述目标测点处出现所述围岩形变；
若所述总分差值未超出所述差值阈值，则得到所述第一复核结果为所述目标测点处未出现所述围岩形变。
通过采用上述技术方案，可以根据阴影特征计算两个特征区域的白色得分总分值，再计算出两个区域的总分差值，总分差值可以体现出两个特征区域的阴影面积差，若总分差值超出预设的差值阈值，则说明两个区域的阴影变化较大，因此可以判定目标测点处出现围岩形变。
可选的，所述实时激光探测数据包括所述激光探测时的水平探测角、探测装置的安装高度和激光探测距离，所述结合所述实时激光探测数据和所述初始距离对所述围岩形变进行复核，得到第二复核结果包括如下步骤：
结合所述水平探测角和所述激光探测距离计算所述目标测点与所述探测装置之间的探测距离；
结合所述探测距离和所述安装高度计算所述目标测点的复核距离；
判断所述复核距离和所述初始距离是否相同；
若所述复核距离和所述初始距离相同，则得到第二复核结果为所述目标测点处未出现所述围岩形变；
若所述复核距离和所述初始距离不同，则得到所述第二复核结果为所述目标测点处出现所述围岩形变。
通过采用上述技术方案，采用激光探测的方式重新对目标测点的距离进行探测，得到复核距离，再将复核距离和初始距离进行比对，若距离相同，则复核结果为未出现形变，反之，若距离不同则复核结果为出现围岩形变。
可选的，所述初始雷达探测信息包括雷达波发射角度、雷达波发射时间和雷达波接收时间，所述基于所述初始雷达检测信息计算各个所述测点与预设的标准基准面之间的初始距离包括如下步骤：
结合所述雷达波发射时间和所述雷达波接收时间计算各个所述测点的雷达探测距离；
结合所述雷达波发射角度和所述雷达探测距离计算各个所述测点与预设的标准基准面之间的初始距离。
通过采用上述技术方案，先根据初始雷达探测信息中的雷达波接发时间计算出雷达探测装置与测点之间的雷达探测距离，再结合雷达探测装置朝该测点发射雷达波的发射角度与雷达探测距离可以计算出该测点与标准基准面之间的初始距离。
可选的，所述生成所述目标测点的形变报警信息包括如下步骤：
获取所述目标测点的在所述隧道内的位置信息；
结合所述实时距离和所述初始距离计算距离差值；
基于所述距离差值确定报警等级；
结合所述位置信息和所述报警等级生成所述目标测点的形变报警信息。
通过采用上述技术方案，所生成的形变报警信息包含了目标测点的位置信息，可以使相关工作人员接收到报警信息后可以快速找到形变点，报警信息中还包含报警等级，报警等级可以体现出形变的严重程度，相关工作人员接收到报警信息后还可以根据报警等级提前采取相关举措，以减少人员伤亡或经济损失。
第二方面，本申请还提供一种隧道围岩形变监测系统，包括处理器和存储器，所述处理器在运行所述存储器存储的计算机指令时，执行如第一方面中所述的方法。
通过采用上述技术方案，通过程序的调取，可以获取到围岩断面初始状态的初始雷达检测信息，并根据初始雷达检测信息计算出围岩断面上测点与预设标准基准面之间的初始距离，通过雷达探测的方式对各个测点进行定时探测，并获取每次定时探测时测点的实时距离，比对实时距离和初始距离可以初步判定测点处是否发生围岩形变，若初步判定发生围岩形变，为避免雷达探测装置因长时间使用而精度降低，从而导致误判的出现，则需要通过激光探测获取该测点的实时激光探测数据，并结合围岩断面初始状态的初始图像信息对该测点的围岩形变进行复核，复核可以用于验证初步判定结果，若复核结果也为该测点出现围岩形变，则生成形变报警信息。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
可以获取到围岩断面初始状态的初始雷达检测信息，并根据初始雷达检测信息计算出围岩断面上测点与预设标准基准面之间的初始距离，通过雷达探测的方式对各个测点进行定时探测，并获取每次定时探测时测点的实时距离，比对实时距离和初始距离可以初步判定测点处是否发生围岩形变，若初步判定发生围岩形变，为避免雷达探测装置因长时间使用而精度降低，从而导致误判的出现，则需要通过激光探测获取该测点的实时激光探测数据，并结合围岩断面初始状态的初始图像信息对该测点的围岩形变进行复核，复核可以用于验证初步判定结果，若复核结果也为该测点出现围岩形变，则生成形变报警信息。所生成的形变报警信息包含了目标测点的位置信息，可以使相关工作人员接收到报警信息后可以快速找到形变点，报警信息中还包含报警等级，报警等级可以体现出形变的严重程度，相关工作人员接收到报警信息后还可以根据报警等级提前采取相关举措，以减少人员伤亡或经济损失。
附图说明
图1是本申请实施例的隧道围岩形变监测方法其中一种实施方式的流程示意图。
图2是本申请实施例的隧道围岩形变监测方法其中一种实施方式的流程示意图。
图3是本申请实施例的隧道围岩形变监测方法其中一种实施方式的流程示意图。
图4是本申请实施例的隧道围岩形变监测方法其中一种实施方式的流程示意图。
图5是本申请实施例的隧道围岩形变监测方法其中一种实施方式的流程示意图。
图6是本申请实施例的隧道围岩形变监测方法其中一种实施方式的流程示意图。
图7是本申请实施例的隧道围岩形变监测方法其中一种实施方式的流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图1至7对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开了一种隧道围岩形变监测方法。
参照图1，隧道围岩形变监测方法包括如下步骤：
S101.获取隧道内围岩断面初始状态的初始图像信息和初始雷达检测信息。
其中，在隧道开挖过程中受开挖影响而发生应力状态改变的周围岩体，称为围岩，围岩表面即为围岩断面，可以通过高清摄像头采集围岩断面初始状态的初始图像信息，初始状态即从未发生过围岩形变的状态，还可以通过预先安装于隧道内的毫米波雷达获取围岩断面的初始雷达检测信息。
S102.基于初始雷达检测信息计算各个测点与预设的标准基准面之间的初始距离。
其中，围岩断面表面预设有多个测点，预设的标准基准面可以为毫米波雷达所在的水平基准面和与水平基准面垂直的竖直基准面，且竖直基准面与隧道长度方向垂直，初始距离可以为初始水平距离，也可以为初始垂直距离。
S103.每隔预设的间隔时间通过雷达探测获取所有测点的实时雷达检测信息，并计算所有测点与标准基准面之间的实时距离。
其中，雷达探测指采用隧道内的毫米波雷达进行探测，获取到的实时雷达检测信息所包含的信息种类和初始雷达探测信息所包含的信息种类相同，实时距离可以为实时水平距离，也可以为实时垂直距离。
S104.分别判断各个测点的实时距离是否与初始距离相同，若实时距离和初始距离不同，则执行步骤S105。
其中，若实时距离和初始距离相同，则得到初步判定结果为对应的目标测点处未发生围岩形变，并重复开始执行步骤S103和步骤S104。
S105.得到初步判定结果为对应的目标测点处发生围岩形变。
S106.通过激光探测获取目标测点的实时激光探测数据。
其中，在隧道内顶部的中间位置沿隧道长度方向固定有移动轨道，移动轨道的两端均安装有防护舱，移动轨道上安装有红外激光探测装置，红外激光探测装置可以在移动轨道上移动并移动至目标测点所在位置采集实时激光探测数据，在不需要进行激光探测时，可以将红外激光探测装置移动至两端的防护舱中进行存放。
S107.结合初始图像信息和实时激光探测数据对围岩形变进行复核，若复核结果为目标测点出现形变，则生成目标测点的形变报警信息。
本申请实施例其中一种实施方式的实施原理为：
可以获取到围岩断面初始状态的初始雷达检测信息，并根据初始雷达检测信息计算出围岩断面上测点与预设标准基准面之间的初始距离，通过雷达探测的方式对各个测点进行定时探测，并获取每次定时探测时测点的实时距离，比对实时距离和初始距离可以初步判定测点处是否发生围岩形变，若初步判定发生围岩形变，为避免雷达探测装置因长时间使用而精度降低，从而导致误判的出现，则需要通过激光探测获取该测点的实时激光探测数据，并结合围岩断面初始状态的初始图像信息对该测点的围岩形变进行复核，复核可以用于验证初步判定结果，若复核结果也为该测点出现围岩形变，则生成形变报警信息。
在本申请实施例的其中一种实施方式中，参照图2，步骤S107具体包括如下步骤：
S201.获取对应的目标测点的实时图像信息。
其中，在隧道内顶部的中间位置沿隧道长度方向固定有移动轨道，移动轨道的两端均安装有防护舱，移动轨道上安装有摄像装置，摄像装置可以为高清摄像头，摄像装置可以在移动轨道上移动并移动至目标测点所在位置采集图像信息，在不需要进行图像信息采集时，可以将摄像装置移动至两端的防护舱中进行存放。
S202.结合初始图像信息和实时图像信息对围岩形变进行复核，得到第一复核结果。
其中，可以将初始图像信息和实时图像信息转化为二值化图像，再通过二值化图像中的图像特征对围岩形变进行复核分析，从而得到第一复核结果。
S203.结合实时激光探测数据和初始距离对围岩形变进行复核，得到第二复核结果。
其中，通过实时激光探测数据也可以计算出测点的激光探测距离，再将计算出的数值与初始距离进行比对，根据距离是否相同对围岩形变进行复核，得到第二复核结果。
S204.若第一复核结果和第二复核结果中任意一个或多个的复核结果为目标测点处出现围岩形变，则生成目标测点的形变报警信息。
其中，通过两种复核方式同时进行复核，只要出现任意一个或多个的复核结果为出现围岩形变，则可以判定雷达探测得出的初步结果没有误判，目标测点出现了围岩形变，此时需要生成目标测点的形变报警信息，以通知相关工作人员进行处理。若两种复核方式得到的复核结果均为目标测点处未出现围岩形变，则可以判定雷达检测得出的初步结果属于误判，此时可以生成雷达检测的异常信息，以通知相关工作人员对雷达探测装置进行检修。
本申请实施例其中一种实施方式的实施原理为：
由于之前已经获取到隧道围岩初始状态时的初始图像信息，若围岩发生形变，则从表面图像会出现明显变化，因此可以获取目标测点处的实时图像信息，并将实时图像信息和初始图像信息进行比对，从而得到第一复核结果；激光探测也可以探测得到目标测点与标准基准面之间的距离，因此可以结合实时激光探测数据和初始距离同步进行复核，得到第二复核结果，综合两种复核方式的复核结果进行最终的复核判断，只要出现至少一种复核方式的复核结果为出现形变，则可以判定目标测点处出现形变。
在本申请实施例的其中一种实施方式中，参照图3，步骤S202具体包括如下步骤：
S301.基于图像二值化处理流程处理初始图像信息，得到第一二值图。
其中，由于完整的初始图像信息包含了整个隧道围岩断面的图像，因此在处理初始图像信息之前，可以根据实时图像信息的拍摄位置从完整初始图像信息中截取出相同拍摄位置的部分初始图像信息，截取出部分初始图像信息后，再通过图像二值化处理流程处理初始图像信息，得到第一二值图。图像二值化处理流程包括图像预处理流程和图像阈值分割流程。
S302.通过预设的特征识别算法识别并圈定出第一二值图中的第一特征区域。
其中，通过预设的特征识别算法识别并圈定出第一二值图中能体现围岩断面轮廓、阴影等特征的第一特征区域。
S303.基于图像二值化处理流程处理实时图像信息，得到第二二值图。
其中，图像二值化处理流程与步骤S301中的流程相同。
S304.根据第一特征区域在第一二值图中的位置，在第二二值图中相同位置处圈定出区域大小相同的第二特征区域。
S305.结合第一特征区域和第二特征区域的区域特征对围岩形变进行复核，得到第一复核结果。
其中，可以根据两个特征区域中的阴影特征区别对围岩形变进行复核。
本申请实施例其中一种实施方式的实施原理为：
将初始图像信息和实时图像信息都转换为可以凸显出阴影轮廓特征的二值图，通过特征识别算法圈定出两个二值图中相同位置的特征区域，再对特征区域中的特征变化情况进行分析，从而完成对目标测点围岩形变的复核。
在本申请实施例的其中一种实施方式中，参照图4，步骤S305具体包括如下步骤：
S401.获取第一特征区域中每个像素点的第一白色得分值，并计算第一特征区域的第一总分值。
其中，在第一特征区域中，阴影部分会以白色区域呈现，分别判断每个所述像素点的第一白色得分值，若所述像素点位于白色区域，则对应的第一白色得分值为1；若所述像素点未处于白色区域，则对应的第一白色得分值为0，判断出每个像素点的第一白色得分值后，将第一特征区域中所有像素点的第一白色得分值相加，即可得到第一特征区域的第一总分值。
S402.获取第二特征区域中每个像素点的第二白色得分值，并计算第二特征区域的第二总分值。
其中，在第二特征区域中，阴影部分会以白色区域呈现，分别判断每个所述像素点的第二白色得分值，若所述像素点位于白色区域，则对应的第二白色得分值为1；若所述像素点未处于白色区域，则对应的第二白色得分值为0，判断出每个像素点的第二白色得分值后，将第二特征区域中所有像素点的第二白色得分值相加，即可得到第二特征区域的第二总分值。
S403.结合第一总分值和第二总分值计算总分差值。
其中，计算第一总分值与第二总分值之间差值的绝对值，即可得到总分差值。
S404.判断总分差值是否超出预设的差值阈值，若总分差值超出差值阈值，则执行步骤S405；若总分差值未超出差值阈值，则执行步骤S406。
其中，若总分差值超出了预设的差值阈值，说明两个图像中的特征区域部分，存在大量的阴影、轮廓变化，因此可以判定出现了围岩形变。
S405.得到第一复核结果为目标测点处出现围岩形变。
S406.得到第一复核结果为目标测点处未出现围岩形变。
本申请实施例其中一种实施方式的实施原理为：
可以根据阴影特征计算两个特征区域的白色得分总分值，再计算出两个区域的总分差值，总分差值可以体现出两个特征区域的阴影面积差，若总分差值超出预设的差值阈值，则说明两个区域的阴影变化较大，因此可以判定目标测点处出现围岩形变。
在本申请实施例的其中一种实施方式中，实时激光探测数据包括激光探测时的水平探测角、探测装置的安装高度和激光探测距离，参照图5，步骤S203具体包括如下步骤：
S501.结合水平探测角和激光探测距离计算目标测点与探测装置之间的探测距离。
其中，通过三角函数关系可以结合水平探测角和激光探测距离计算出探测距离，水平探测角的正弦值等于探测距离和激光探测距离的比值。
S502.结合探测距离和安装高度计算目标测点的复核距离。
其中，安装高度指探测装置距离标准基准面的垂直高度，将探测距离和安装高度相加即可得到目标测点的复核距离。
S503.判断复核距离和初始距离是否相同，若复核距离和初始距离相同，则执行步骤S504；若复核距离和初始距离不同，则执行步骤S505。
S504.得到第二复核结果为目标测点处未出现围岩形变。
S505.得到第二复核结果为目标测点处出现围岩形变。
本申请实施例其中一种实施方式的实施原理为：
采用激光探测的方式重新对目标测点的距离进行探测，得到复核距离，再将复核距离和初始距离进行比对，若距离相同，则复核结果为未出现形变，反之，若距离不同则复核结果为出现围岩形变。
在本申请实施例的其中一种实施方式中，初始雷达探测信息包括雷达波发射角度、雷达波发射时间和雷达波接收时间，参照图6，步骤S102具体包括如下步骤：
S601.结合雷达波发射时间和雷达波接收时间计算各个测点的雷达探测距离。
其中，由于雷达波波速为已知的固定数值，因此可以计算出雷达探测距离=[（雷达波接收时间-雷达波发射时间）*雷达波波速]/2。
S602.结合雷达波发射角度和雷达探测距离计算各个测点与预设的标准基准面之间的初始距离。
其中，通过三角函数关系可以结合雷达波发射角度和雷达探测距离计算出初始距离，雷达波发射角度的正弦值等于初始距离和雷达探测距离的比值。
本申请实施例其中一种实施方式的实施原理为：
先根据初始雷达探测信息中的雷达波接发时间计算出雷达探测装置与测点之间的雷达探测距离，再结合雷达探测装置朝该测点发射雷达波的发射角度与雷达探测距离可以计算出该测点与标准基准面之间的初始距离。
在本申请实施例的其中一种实施方式中，参照图7，步骤S107中生成目标测点的形变报警信息具体包括如下步骤：
S701.获取目标测点的在隧道内的位置信息。
其中，在预设测点时会将所有测点在隧道内的位置信息存储于预设的测点数据库中，并会将各个测点标记不同的编号，因此可以根据目标测点的编号在测点数据库中调取目标测点的位置信息，位置信息包括目标测点的坐标信息和目标测点与隧道两端的距离。
S702.结合实时距离和初始距离计算距离差值。
其中，计算实时距离和初始距离的差值的绝对值，即为距离差值。
S703.基于距离差值确定报警等级。
其中，根据预设的距离差值-报警等级对照表确定报警等级，在距离差值-报警等级对照表中，距离差值越大，报警等级也越大。
S704.结合位置信息和报警等级生成目标测点的形变报警信息。
其中，生成形变报警信息之后会自动将形变报警信息发送至隧道管理人员所持的移动终端，以提醒管理人员对围岩形变进行及时处理。
本申请实施例其中一种实施方式的实施原理为：
所生成的形变报警信息包含了目标测点的位置信息，可以使相关工作人员接收到报警信息后可以快速找到形变点，报警信息中还包含报警等级，报警等级可以体现出形变的严重程度，相关工作人员接收到报警信息后还可以根据报警等级提前采取相关举措，以减少人员伤亡或经济损失。
本申请实施例还公开一种隧道围岩形变监测系统，包括处理器和存储器，处理器在运行存储器存储的计算机指令时，执行如图1至图7中所示的方法。
本实施例的实施原理为：
通过程序的调取，可以获取到围岩断面初始状态的初始雷达检测信息，并根据初始雷达检测信息计算出围岩断面上测点与预设标准基准面之间的初始距离，通过雷达探测的方式对各个测点进行定时探测，并获取每次定时探测时测点的实时距离，比对实时距离和初始距离可以初步判定测点处是否发生围岩形变，若初步判定发生围岩形变，为避免雷达探测装置因长时间使用而精度降低，从而导致误判的出现，则需要通过激光探测获取该测点的实时激光探测数据，并结合围岩断面初始状态的初始图像信息对该测点的围岩形变进行复核，复核可以用于验证初步判定结果，若复核结果也为该测点出现围岩形变，则生成形变报警信息。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种隧道围岩形变监测方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取隧道内围岩断面初始状态的初始图像信息和初始雷达检测信息，所述围岩断面表面预设有多个测点；
基于所述初始雷达检测信息计算各个所述测点与预设的标准基准面之间的初始距离；
每隔预设的间隔时间通过雷达探测获取所有所述测点的实时雷达检测信息，并计算所有所述测点与所述标准基准面之间的实时距离；
分别判断各个所述测点的所述实时距离是否与所述初始距离相同；
若所述实时距离和所述初始距离不同，则得到初步判定结果为对应的目标测点处发生围岩形变；
通过激光探测获取所述目标测点的实时激光探测数据；
结合所述初始图像信息和所述实时激光探测数据对所述围岩形变进行复核，若复核结果为目标测点出现形变，则生成所述目标测点的形变报警信息；
其中，所述结合所述初始图像信息和所述实时激光探测数据对所述围岩形变进行复核，若复核结果为目标测点出现形变，则生成所述目标测点的形变报警信息包括如下步骤：
获取对应的目标测点的实时图像信息；
结合所述初始图像信息和所述实时图像信息对所述围岩形变进行复核，得到第一复核结果；
结合所述实时激光探测数据和所述初始距离对所述围岩形变进行复核，得到第二复核结果；
若所述第一复核结果和所述第二复核结果中任意一个或多个的复核结果为所述目标测点处出现所述围岩形变，则生成所述目标测点的形变报警信息。
2.根据权利要求1所述的一种隧道围岩形变监测方法，其特征在于，所述结合所述初始图像信息和所述实时图像信息对所述围岩形变进行复核，得到第一复核结果包括如下步骤：
基于图像二值化处理流程处理所述初始图像信息，得到第一二值图；
通过预设的特征识别算法识别并圈定出所述第一二值图中的第一特征区域；
基于所述图像二值化处理流程处理所述实时图像信息，得到第二二值图；
根据所述第一特征区域在所述第一二值图中的位置，在所述第二二值图中相同位置处圈定出区域大小相同的第二特征区域；
结合所述第一特征区域和所述第二特征区域的区域特征对所述围岩形变进行复核，得到第一复核结果。
3.根据权利要求2所述的一种隧道围岩形变监测方法，其特征在于，所述结合所述第一特征区域和所述第二特征区域的区域特征对所述围岩形变进行复核，得到第一复核结果包括如下步骤：
获取所述第一特征区域中每个像素点的第一白色得分值，并计算所述第一特征区域的第一总分值；
获取所述第二特征区域中每个像素点的第二白色得分值，并计算所述第二特征区域的第二总分值；
结合所述第一总分值和所述第二总分值计算总分差值；
判断所述总分差值是否超出预设的差值阈值；
若所述总分差值超出所述差值阈值，则得到第一复核结果为所述目标测点处出现所述围岩形变；
若所述总分差值未超出所述差值阈值，则得到所述第一复核结果为所述目标测点处未出现所述围岩形变。
4.根据权利要求1所述的一种隧道围岩形变监测方法，其特征在于，所述实时激光探测数据包括所述激光探测时的水平探测角、探测装置的安装高度和激光探测距离，所述结合所述实时激光探测数据和所述初始距离对所述围岩形变进行复核，得到第二复核结果包括如下步骤：
结合所述水平探测角和所述激光探测距离计算所述目标测点与所述探测装置之间的探测距离；
结合所述探测距离和所述安装高度计算所述目标测点的复核距离；
判断所述复核距离和所述初始距离是否相同；
若所述复核距离和所述初始距离相同，则得到第二复核结果为所述目标测点处未出现所述围岩形变；
若所述复核距离和所述初始距离不同，则得到所述第二复核结果为所述目标测点处出现所述围岩形变。
5.根据权利要求1所述的一种隧道围岩形变监测方法，其特征在于，所述初始雷达探测信息包括雷达波发射角度、雷达波发射时间和雷达波接收时间，所述基于所述初始雷达检测信息计算各个所述测点与预设的标准基准面之间的初始距离包括如下步骤：
结合所述雷达波发射时间和所述雷达波接收时间计算各个所述测点的雷达探测距离；
结合所述雷达波发射角度和所述雷达探测距离计算各个所述测点与预设的标准基准面之间的初始距离。
6.根据权利要求1所述的一种隧道围岩形变监测方法，其特征在于，所述生成所述目标测点的形变报警信息包括如下步骤：
获取所述目标测点的在所述隧道内的位置信息；
结合所述实时距离和所述初始距离计算距离差值；
基于所述距离差值确定报警等级；
结合所述位置信息和所述报警等级生成所述目标测点的形变报警信息。
7.一种隧道围岩形变监测系统，其特征在于，包括处理器和存储器，所述处理器在运行所述存储器存储的计算机指令时，执行如权利要求1至6中任一项所述的方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115790360A (zh) * 2023-02-03 2023-03-14 中大智能科技股份有限公司 一种三维形变测量方法
CN117190896A (zh) * 2023-09-04 2023-12-08 中煤浙江勘测设计有限公司 一种岩层形变监测方法、设备、系统以及存储介质

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111412851A (zh) * 2020-04-13 2020-07-14 成都大亦科技有限公司 一种基于激光测量形变的方法
CN111442728A (zh) * 2020-04-10 2020-07-24 中铁十六局集团路桥工程有限公司 一种基于遥感技术的隧道岩层多点位移同步监测的方法
CN111473734A (zh) * 2020-04-29 2020-07-31 同济大学 一种小净距隧道中夹岩稳定性监测系统及其方法
CN112349055A (zh) * 2020-11-05 2021-02-09 通号通信信息集团有限公司 一种基于雷达与视频联动的目标监测装置和方法
CN114565758A (zh) * 2022-02-22 2022-05-31 上海同岩土木工程科技股份有限公司 一种基于数字图像的掌子面塌方识别方法及装置
US20220252387A1 (en) * 2021-02-07 2022-08-11 Chengdu University Of Technology Method for monitoring large deformation of tunnel surrounding rock based on automatic target tracking and ranging system

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111442728A (zh) * 2020-04-10 2020-07-24 中铁十六局集团路桥工程有限公司 一种基于遥感技术的隧道岩层多点位移同步监测的方法
CN111412851A (zh) * 2020-04-13 2020-07-14 成都大亦科技有限公司 一种基于激光测量形变的方法
CN111473734A (zh) * 2020-04-29 2020-07-31 同济大学 一种小净距隧道中夹岩稳定性监测系统及其方法
CN112349055A (zh) * 2020-11-05 2021-02-09 通号通信信息集团有限公司 一种基于雷达与视频联动的目标监测装置和方法
US20220252387A1 (en) * 2021-02-07 2022-08-11 Chengdu University Of Technology Method for monitoring large deformation of tunnel surrounding rock based on automatic target tracking and ranging system
CN114565758A (zh) * 2022-02-22 2022-05-31 上海同岩土木工程科技股份有限公司 一种基于数字图像的掌子面塌方识别方法及装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HAILI SUN 等: "Tunnel Monitoring and Measuring System Using Mobile Laser Scanning: Design and Deployment", 《REMOTE SENSING》 *
蒋雅君 等: "应用三维激光扫描技术判定围岩稳定性试验研究", 《铁道标准设计》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115790360A (zh) * 2023-02-03 2023-03-14 中大智能科技股份有限公司 一种三维形变测量方法
CN117190896A (zh) * 2023-09-04 2023-12-08 中煤浙江勘测设计有限公司 一种岩层形变监测方法、设备、系统以及存储介质
CN117190896B (zh) * 2023-09-04 2024-04-02 中煤浙江勘测设计有限公司 一种岩层形变监测方法、设备、系统以及存储介质

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