一种在建隧道盾构机车架段的实时变形监测方法及其系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114166178A(43)申请公布日2022.03.11(21)申请号202111502081.1(22)申请日2021.12.09(71)申请人上海勘察设计研究院（集团）有限公司地址200093上海市杨浦区水丰路38号(72)发明人褚伟洪陈卫南屠伟新苏辉张金凤陆石基李岳峰(74)专利代理机构上海伯瑞杰知识产权代理有限公司31227代理人孟旭彤(51)Int.Cl.G01C5/00(2006.01)G01B11/02(2006.01)G01B11/16(2006.01)G08C17/02(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图2页(54)发明名称一种在建隧道盾构机车架段的实时变形监测方法及其系统(57)摘要本发明公开了一种在建隧道盾构机车架段的实时变形监测方法及其系统，解决了目前盾构隧道掘进过程中的管片变形监测数据获取不及时，常规设备安装难度大，可拓展性差的弊端，其技术方案要点是选择合适的相机焦距，布设灯靶和相机组，标定初始位置关系并建立局部坐标系；无线模块远程控制相机和灯靶同步开机工作，获取各目标灯靶的影像，通过解算系统获取发光面中心点的像素坐标，并通过相应算法对各测点坐标变化量进行解算得到各测点的累计变形与本次变形，与预设的阈值进行对比，判定测点的状态并返回给灯靶进行监测与反馈，本发明的一种在建隧道盾构机车架段的实时变形监测方法及其系统，现场安装简便且测试精度高、系统扩展性好。CN114166178ACN114166178A权利要求书1/2页1.一种在建隧道盾构机车架段的实时变形监测方法，其特征是，包括有以下步骤：进行新建隧道现场勘测，根据现场测试范围及测试精度需求选取合适焦距的测试相机组，在现场衬砌环一侧腰部位置布设灯靶和相机组，安装形成变形监测网；布设安装完成后，对变形监测网进行标定，确定测试相机组与灯靶之间的初始位置关系，建立各相机独立的局部坐标系及隧道整体坐标系；测试相机组进行拍摄，并沿盾构机行进方向依次进行坐标解算获取各灯靶光斑的像素坐标，基于解算系统将像素坐标转换为位移坐标，比对各灯靶上一次位移坐标获得本次位移变化量；根据监测获取各测点的累计位移变化量和本次位移变化量，与预设的阈值进行比较并进行对应实时预报警；随着隧道的推进，在新建衬砌环的相应位置增设测试相机组及灯靶，与已有监测网组成新的监测网，进行所有监测区域的实时监测。2.根据权利要求1所述的在建隧道盾构机车架段的实时变形监测方法，其特征是，变形监测网的安装布设具体为：在隧道的端头安装基准灯靶，基准灯靶的发光面朝向盾构机行进方向；沿盾构机的行进方向，依次在衬砌管片上安装测试相机组与监测灯靶，测试相机组通过水准气泡进行整平，监测灯靶通过双面发光供其相邻两侧测试相机组进行拍摄成像，测试相机组通过内置两个拍摄方向相反的工业相机对其目标灯靶分别进行拍摄成像；调整测试相机组与监测灯靶，使测试相机组与其拍摄成像的灯靶之间保持通视。3.根据权利要求2所述的在建隧道盾构机车架段的实时变形监测方法，其特征是：在变形监测网的布设安装中，相邻两个测试相机组中相对的工业相机也保持通视互相可拍摄成像。4.根据权利要求2所述的在建隧道盾构机车架段的实时变形监测方法，其特征是：从基准灯靶相邻的测试相机组开始，依次进行测试相机组与灯靶之间初始位置关系的确定；每个工业相机以其相机中心为原点，以其拍摄方向为Y轴，竖直向上为Z轴，以水平面内通过原点且与Y轴垂直的方向为X轴，建立相机的局部坐标系；以隧道端头基准灯靶为原点、盾构机行进方向为Y轴，竖直向上为Z轴，水平面内通过原点与Y轴垂直的方向为X轴，建立隧道整体坐标系；拍摄解算，确定测试相机组与其目标灯靶之间的距离位置关系及对应在隧道坐标系中的坐标。5.根据权利要求4所述的在建隧道盾构机车架段的实时变形监测方法，其特征是，监测解算具体为：各测试相机组中的工业相机同时对其目标灯靶进行拍摄成像，基于基准灯靶位置已知，对拍摄基准灯靶的测试相机组的坐标及其位移进行解算，通过比对初始位置获取累计位移变化量，通过与上一次监测坐标比对获取本次位移变化量；基于拍摄基准灯靶的测试相机组的坐标位置解算，同时该测试相机组对拍摄的另一侧监测灯靶进行拍摄解算，获取其对应坐标及位移；依次类推，沿隧道坐标系Y轴方向，对各测试相机组及监测灯靶的坐标及位移进行解算获取。2CN114166178A权利要求书2/2页6.根据权利要求5所述的在建隧道盾构机车架段的实时变形监测方法，其特征是，实时预报警具体为：根据累计位移变化量和本次位移变化量，对各测点均预设有累计预警阈值、累计报警阈值、本次预警阈值、本次报警阈值；通过对应阈值控制对应测点灯靶发射设定颜色灯光进行提示；当测点累计位移变化量和本次位移变化