隧道3D断面结构形变及表观病害检测系统

隧道3D断面结构形变及表观病害检测系统

新建隧道在施工过程中面临着洞口开挖、隧道掘进、支护加固、排水处理、通风与照明、管线敷设等过程，需定期观察和测量开挖面、支护结构的变形及掘进机机头的位置和前进方向，对于保证施工人员的安全和隧道结构的长期稳定至关重要。

运营隧道在维养过程中，为了解隧道整体结构的健康状态，需定期对隧道整体收敛变形演化情况进行监测，监测指标包括局部异常形变量沉降量、断面收敛量、限界等及时预警超限和异常情况。

运营隧道在运行过程中，存在各种不同程度的外观结构病害，如衬砌裂损、掉块、错台、漏水等，病害不仅缩短了隧道的维护周期与使用寿命，更会威胁到隧道运营安全，需定期对建成隧道内病害进行识别和定级，采取有效修复手段，控制病害发展和蔓延。

隧道3D断面结构形变及表观病害检测系统功能

基于现有隧道检监测实时方式的缺陷，科天健自主研发一套隧道综合检测小车，包括:(1)虚拟导线测量系统:基于折线光路相机链摄像测量原理，利用隧道内的有效空间，在隧道内根据现场条件和测量要求设置多个高速相机传递站，利用相机视场观测前一级站点，形成摄影测量光线多级传递的虚拟导线，实现了隧道施工过程中的开挖面、支护结构的变形及掘进机机头高精度在线测量，准确反映了隧道轴线的走向、为精确控制隧道施工轴线提供了保证。

(2)巡检小车测量系统;基于动联相机网络摄像测量原理，由激光雷达、环视图像阵列和侧视图像阵列构成，采集隧道内壁点云及高清图像数据，经过对病害特征的多模态数据识别与分析，可获取错台、裂缝、掉块等病害数据:也可获得净空、椭圆度，限界等多项隧道数据，高清图像同时记录虚拟导线中提供的靶标控制点，能实现对隧道整体点云的全局对齐，用于监测隧道的收敛变形演化情况

与传统方法相比，该系统可有效解决测量基准与待测目标遮挡不通视问题、隧道整体几何形状对齐误差大的问题，具有非接触式、自成体系、不受干扰、测量精度高、实时性好、智能化等优点。系统现场实时采集并处理数据，反馈给控制人员，使之对即时信息做出相应反应，极大提升了新建隧道和运营隧道中各类测量任务的效率，可推广至多种隧道、地铁、管道等不通视场景中的高精度放样测量及变形监测等应用场景。

针对隧道等长大线状结构的沉降监测，将相机测站放置于车载平台上，在巡检过程中对相机测站动态组网，形成车载平台的动联相机网络，是串并联相机网络的进一步拓展。

通过相机测站动态组网，解决车载平台运动问题，实现长大里程结构沉降变形量的高精度、移动式、高效测量。