CN217688611U - 用于隧道洞口监测的机器人监测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于隧道洞口监测的机器人监测系统，包括处理单元、设置于隧道洞口上部并与洞口上部适形的运行轨道、机器人监测单元以及设置于洞口的洞口监测单元；所述机器人监测单元包括机器人本体、第一采集模块以及第二采集模块；所述第一采集模块以及第二采集模块均设置于机器人本体，所述机器人本体可沿运行轨道往复运动；所述第一采集模块以及第二采集模块分别与处理单元通信连接；所述洞口监测单元包括第三采集模块；所述第三采集模块与处理单元通信连接。本实用新型能够实现多角度、多类型的主动式监测，降低了隧道洞口的监测成本，监测方式灵活。
Description
技术领域
本实用新型涉及隧道洞口监测领域，具体涉及一种用于隧道洞口监测的机器人监测系统。
背景技术
近年来我国隧道建设呈现大规模的高速发展趋势，隧道工程基础设施建成后，随着使用年限增加，隧道中结构的老化问题日益凸显，隧道洞门洞口经常会发生结构开裂、边坡滑坡、岩石滚落、路面积水结冰和团雾等问题，导致隧道洞门洞口容易出现较为严重的安全事故。
为保证隧道的运营安全，必须对隧道洞口进行长期的安全监测，特别地，需要对隧道洞口结构损伤位置、损伤程度以及边坡状况进行监测。传统的方式是在对隧道进行定期检测的时候，通过人工目测等方式对洞门洞口结构、边坡状况进行检查和判断，或者对于重要的隧道洞口边坡采用边坡监测的成套监测系统来实施监测，但是这种专用于边坡的监测系统较为复杂，成本高且施工安装复杂。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的是克服现有技术中的缺陷，提供用于隧道洞口监测的机器人监测系统，能够实现多角度、多类型的主动式监测，降低了隧道洞口的监测成本，监测方式灵活。
本实用新型的用于隧道洞口监测的机器人监测系统，包括处理单元、设置于隧道洞口上部并与洞口上部适形的运行轨道、机器人监测单元以及设置于洞口的洞口监测单元；
所述机器人监测单元包括机器人本体、第一采集模块以及第二采集模块；所述第一采集模块以及第二采集模块均设置于机器人本体，所述机器人本体可沿运行轨道往复运动；所述第一采集模块用于采集隧道洞口上部的山体边坡图像信息，所述第二采集模块用于采集隧道洞口顶部结构的表面图像信息；所述第一采集模块以及第二采集模块分别与处理单元通信连接；
所述洞口监测单元包括第三采集模块；所述第三采集模块用于采集洞口路面图像信息、洞口通行车辆图像信息以及洞口外天气图像信息；所述第三采集模块与处理单元通信连接。
进一步，所述机器人监测系统还包括为机器人本体充电的充电单元；所述充电单元包括控制模块、用于为机器人本体提供电量的供电模块、用于检测机器人本体剩余电量的电量检测模块以及用于检测机器人本体是否到达充电位置的位置检测模块；
所述供电模块以及位置检测模块均设置于运行轨道，所述电量检测模块设置于机器人本体，所述机器人本体、电量检测模块以及位置检测模块均与控制模块通信连接；
所述控制模块用于输出充电控制信号，并根据所述充电控制信号驱动机器人本体到达充电位置，控制机器人本体的电源输入端与供电模块的电源输出端连接。
进一步，所述机器人本体设置有伸缩充电臂，所述供电模块设置有与伸缩充电臂适配的充电槽。
进一步，所述隧道洞口上部的山体边坡设置有标记模块；所述标记模块包括棋盘标记件以及反光板。
进一步，所述处理单元包括图像采集卡以及控制器；所述图像采集卡分别与第一采集模块、第二采集模块以及第三采集模块通信连接，所述图像采集卡的输出端与控制器的输入端连接。
进一步，所述第一采集模块、第二采集模块以及第三采集模块均包括相机。
进一步，所述位置检测模块包括位置传感器。
本实用新型的有益效果是：本实用新型公开的一种用于隧道洞口监测的机器人监测系统，根据隧道洞口不同的状况，灵活布设监测点位，同时监测洞口的结构损伤情况、路面结冰积水状况、隧道进出口天气状况以及边坡的风险状况，进而实现对隧道洞口的全面监测；通过布置运行轨道并以机器人本体作为监测载体，实现多角度、多类型的主动式动态监测；所述机器人监测系统测量精度高，总体成本较小，并具有较好的经济效益。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述：
图1为本实用新型的机器人监测系统布置示意图；
图2为本实用新型的机器人本体充电连接示意图；
图3为本实用新型的标记模块安装布设示意图；
其中，1-机器人本体，2-第三采集模块，3-环形轨道，4-伸缩充电臂，5-充电桩，51-充电槽，6-棋盘格，7-黑白圆环反光板。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本实用新型做出进一步的说明，如图所示：
本实用新型的用于隧道洞口监测的机器人监测系统，包括处理单元、设置于隧道洞口上部并与洞口上部适形的运行轨道、机器人监测单元以及设置于洞口的洞口监测单元；一般地，洞口上部为环形，则运行轨道采用环形轨道3，可通过膨胀螺栓将环形轨道3固定在隧道洞口上部位置；
所述机器人监测单元包括机器人本体1、第一采集模块以及第二采集模块；所述第一采集模块以及第二采集模块均设置于机器人本体1，所述机器人本体1可沿运行轨道往复运动；所述第一采集模块用于采集隧道洞口上部的山体边坡图像信息，所述第二采集模块用于采集隧道洞口顶部结构的表面图像信息；所述第一采集模块以及第二采集模块分别与处理单元通信连接；其中，通过机器人本体1的往复运动可以实现对监测目标的动态监测；
所述洞口监测单元包括第三采集模块2；所述第三采集模块2用于采集洞口路面图像信息、洞口通行车辆图像信息以及洞口外天气图像信息；所述第三采集模块2与处理单元通信连接。
本实施例中，所述机器人监测系统还包括为机器人本体1充电的充电单元；所述充电单元包括控制模块、用于为机器人本体1提供电量的供电模块、用于检测机器人本体1剩余电量的电量检测模块以及用于检测机器人本体1是否到达充电位置的位置检测模块；
所述供电模块以及位置检测模块均设置于运行轨道，所述电量检测模块设置于机器人本体1，所述机器人本体1、电量检测模块以及位置检测模块均与控制模块通信连接；所述控制模块用于输出充电控制信号，并根据所述充电控制信号驱动机器人本体1到达充电位置，控制机器人本体1的电源输入端与供电模块的电源输出端连接。其中，所述电量检测模块输出机器人本体1的剩余电量信号，并将所述剩余电量信号发送到控制模块；所述控制模块将剩余电量与预先存储的电量阈值进行比较，当剩余电量小于所述阈值时，则控制模块输出充电控制信号；所述位置检测模块包括位置传感器；所述位置传感器采用接触式位置传感器，当位置传感器检测到机器人本体1经过充电位置时，则向控制模块发送位置已到信号，所述控制模块根据位置已到信号控制机器人本体1制动并停止于充电位置。所述控制模块包括单片机，所述单片机采用现有的PIC单片机或STM32单片机等，所述电量检测模块采用现有的电量检测器，在此不再赘述。
本实施例中，如图2所示，所述机器人本体1设置有伸缩充电臂4，所述供电模块设置有与伸缩充电臂4适配的充电槽51。所述供电模块采用现有的充电桩5；机器人本体1到达充电位置后，所述伸缩充电臂4伸出并插入充电桩5的充电槽51内，使得伸缩充电臂4的充电触点与充电槽51内的充电触点接触，实现机器人本体1的电源输入端与充电桩5的电源输出端连接，进而实现对机器人本体1进行充电，充电结束后，伸缩充电臂4缩回至机器人本体1并与充电桩5脱离。为了驱动伸缩充电臂4实现伸出与缩回，所述机器人本体1配置有驱动装置，所述驱动装置采用现有的驱动设备，在此不再赘述。
本实施例中，如图3所示，所述隧道洞口上部的山体边坡设置有标记模块；所述标记模块包括棋盘标记件以及反光板。所述棋盘标记件为棋盘格6，所述反光板为黑白圆环反光板7，所述标记模块可以安装固定在山体边坡的基准点以及测量点等位置，比如棋盘格6固定设置在基准点，黑白圆环反光板7固定设置在测量点，其中，基准点为山体边坡上地质稳定的区域；通过设置标记模块，有益于对采集的山体边坡图像信息进行标记跟踪，方便后续的图像信息计算分析。
本实施例中，所述处理单元包括图像采集卡以及控制器；所述图像采集卡分别与第一采集模块、第二采集模块以及第三采集模块2通信连接，所述图像采集卡的输出端与控制器的输入端连接。所述图像采集卡接收并存储各采集模块采集的图像或视频信息，并将所述图像或视频信息发送到控制器进行处理；所述控制器通过分析隧道洞口上部的山体边坡图像信息中的基准点与测量点，并依据滑坡位移测量算法，得到山体边坡的滑坡位移信息，进而实现对山体边坡状态的有效监测；所述控制器通过分析隧道洞口顶部结构的表面图像信息，实现对洞口顶部的混凝土结构表面缺陷状态的监测；所述控制器通过分析洞口路面图像信息、洞口通行车辆图像信息以及洞口外天气图像信息，得到路面积水与结冰、车辆通行状态以及洞外团雾天气状况等信息，实现对隧道洞口的路面状况、通行车辆及洞外天气状况的监测。所述控制器采用现有的单片机，所述单片机可以为MSP430系列单片机、TMS单片机、PIC单片机或STM32单片机等，并根据所选单片机的具体型号进行线路连接。
本实施例中，所述第一采集模块、第二采集模块以及第三采集模块2均包括相机。其中，所述第一采集模块的相机个数为若干且采用工业相机，若干工业相机分别采集放置有标记模块的不同山体边坡区域的图像信息；所述第二采集模块的相机采用广角相机，通过在机器人本体1上设置伸出支架，并将所述广角相机安装到伸出支架上，使得广角相机能够更方便地采集洞口顶部的混凝土结构表面的开裂缺损图像信息；所述第三采集模块2包括多个独立工作的相机，多个相机分别采集洞口路面图像信息、洞口通行车辆图像信息以及洞口外天气图像信息，并通过wifi通信的方式将图像信息发送到处理单元。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.一种用于隧道洞口监测的机器人监测系统，其特征在于：包括处理单元、设置于隧道洞口上部并与洞口上部适形的运行轨道、机器人监测单元以及设置于洞口的洞口监测单元；
所述机器人监测单元包括机器人本体、第一采集模块以及第二采集模块；所述第一采集模块以及第二采集模块均设置于机器人本体，所述机器人本体可沿运行轨道往复运动；所述第一采集模块用于采集隧道洞口上部的山体边坡图像信息，所述第二采集模块用于采集隧道洞口顶部结构的表面图像信息；所述第一采集模块以及第二采集模块分别与处理单元通信连接；
所述洞口监测单元包括第三采集模块；所述第三采集模块用于采集洞口路面图像信息、洞口通行车辆图像信息以及洞口外天气图像信息；所述第三采集模块与处理单元通信连接。
2.根据权利要求1所述的用于隧道洞口监测的机器人监测系统，其特征在于：所述机器人监测系统还包括为机器人本体充电的充电单元；所述充电单元包括控制模块、用于为机器人本体提供电量的供电模块、用于检测机器人本体剩余电量的电量检测模块以及用于检测机器人本体是否到达充电位置的位置检测模块；
所述供电模块以及位置检测模块均设置于运行轨道，所述电量检测模块设置于机器人本体，所述机器人本体、电量检测模块以及位置检测模块均与控制模块通信连接；
所述控制模块用于输出充电控制信号，并根据所述充电控制信号驱动机器人本体到达充电位置，控制机器人本体的电源输入端与供电模块的电源输出端连接。
3.根据权利要求2所述的用于隧道洞口监测的机器人监测系统，其特征在于：所述机器人本体设置有伸缩充电臂，所述供电模块设置有与伸缩充电臂适配的充电槽。
4.根据权利要求1所述的用于隧道洞口监测的机器人监测系统，其特征在于：所述隧道洞口上部的山体边坡设置有标记模块；所述标记模块包括棋盘标记件以及反光板。
5.根据权利要求1所述的用于隧道洞口监测的机器人监测系统，其特征在于：所述处理单元包括图像采集卡以及控制器；所述图像采集卡分别与第一采集模块、第二采集模块以及第三采集模块通信连接，所述图像采集卡的输出端与控制器的输入端连接。
6.根据权利要求1所述的用于隧道洞口监测的机器人监测系统，其特征在于：所述第一采集模块、第二采集模块以及第三采集模块均包括相机。
7.根据权利要求2所述的用于隧道洞口监测的机器人监测系统，其特征在于：所述位置检测模块包括位置传感器。
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| CN202221325986.6U CN217688611U (zh) | 2022-05-30 | 2022-05-30 | 用于隧道洞口监测的机器人监测系统 |
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Cited By (1)
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| CN114964375A (zh) * | 2022-05-30 | 2022-08-30 | 广西新发展交通集团有限公司 | 隧道洞口监测系统以及安全评价方法 |
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2022
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