(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211143290.6 (22)申请日 2022.09.20 (71)申请人 核工业井巷建 设集团有限公司 地址 313000 浙江省湖州市凤 凰路581号 (72)发明人 闫涛　汪运渝　张立兵　张杰　 张骋　邢鹏飞　吴亚华　周煌　 贺洋　周铭泽　 (74)专利代理 机构 杭州裕阳联合专利代理有限 公司 33289 专利代理师 金方玮 (51)Int.Cl. G01B 11/16(2006.01) G06T 5/00(2006.01) G06T 5/30(2006.01) G06T 7/13(2017.01)G06T 7/136(2017.01) G06T 7/73(2017.01) (54)发明名称 一种隧道变形实时自动监测系统及监测方 法 (57)摘要 本发明公开了一种隧道变形实时自动监测 系统： 包括子监测端、 采集中心和变形监测平台； 所述子监测端用于对隧道内各个固定监测点位 置的隧道变形初始数据进行实时动态采集， 所述 采集中心用于接收各个子监测端采集到的初始 数据， 并上传至变形监测平台， 所述变形监测平 台用于对接收的数据进行综合分析， 并通过图像 处理算法精确计算光斑图像的对应的位置坐标， 同时进行风险评估。 本发明中， 该监测系统采用 激光光斑的计算定位方式， 能够对施工中或营运 中隧道结构的变形情况和位置进行准确的监测， 并可以对隧道结构内潜在安全隐患进行挖掘， 为 隧道施工和运行提供安全保障， 避免了人工手动 监测带来的工作负担， 减少了人员进出隧道带来 的风险隐患。 权利要求书2页 说明书4页 附图1页 CN 115507764 A 2022.12.23 CN 115507764 A 1.一种隧道变形实时自动 监测系统， 其特征在于： 包括子监测端、 采集中心和变形监测 平台； 所述子监测端作为监测系统的数据采集前端， 用于对隧道内各个 固定监测点位置的隧 道变形初始数据进行实时动态采集， 并与相邻固定监测点形成互联， 形成局部固定监测交 汇点； 所述采集中心作为监测系统的数据中转站， 用于接收各个子监测端采集到的初始数 据， 并经由数据优化处 理后， 获取 可直接利用的数据， 并上传至变形监测平台； 所述变形监测平台作为监测系统的监测大脑， 用于对接收的数据进行综合分析， 并对 每一个固定监测点的实时采集的光斑图像进 行标定， 通过图像处理算法精确计算光斑图像 的对应的位置坐标， 并比较固定监测点光斑坐标值的变化情况， 获得固定监测点的实时变 形数据， 同时预测固定监测点未来变化的趋势走向， 进行风险评估。 2.根据权利要求1所述的一种隧道变形实时自动 监测系统， 其特征在于： 所述子监测端 由若干个激光定位器和接 收靶组成， 一个激光定位器和一个接 收靶作为一组， 并设置在隧 道内的每一个固定监测点位置， 上一固定监测点的激光定位器实时向下一固定监测点的接 收靶投射激光 光斑。 3.根据权利要求1所述的一种隧道变形实时自动 监测系统， 其特征在于： 所述采集中心 由数据定位模块、 数据加密模块和数据整合模块组成； 数据定位模块用于对接收到的每一个数据进行初始位置的甄别， 并标记每一个数据的 初始产生 位置； 数据加密模块用于对数据进行动态加密， 使得 数据在传输时保持完整安全状态； 数据整合模块用于对加密后的数据进行同类型的整合处理， 形成独立的数据包进行传 输。 4.根据权利要求1所述的一种隧道变形实时自动 监测系统， 其特征在于： 所述变形监测 平台由特 征标定模块、 坐标计算模块、 自检判断模块和风险评估 模块； 特征标定模块用于对数据中激光光斑图像的边界和节点位置进行识别， 并标记激光光 斑图像的特 征信息； 坐标计算模块用于采用图像处理算法计算激光光斑图像的水平位置和纵向位置， 获取 固定监测点的实时坐标位置； 自检判断模块用于将计算获得的固定监测点的实时坐标位置与监测系统预设的固定 监测点安全坐标位置进行比较， 判断变形情况， 并标记固定监测点的变形 数据； 风险评估模块用于对固定监测点的变形数据进行仿真模拟演示， 并根据变形数据在仿 真模你演示中存在的风险进行安全评估。 5.根据权利要求4所述的一种隧道变形实时自动 监测系统， 其特征在于： 所述图像处理 算法计算激光 光斑图像的水平位置和纵向位置步骤如下 所示： S01： 将激光 光斑图像进行 滤波， 消除噪声并保持激光 光斑图像边 缘清洗完整； S02： 将激光 光斑图像进行亮度调节， 消除图像中阴暗、 对比度差带来的影响； S03： 对激光 光斑图像进行阈值分割处 理， 拾取提取目标物和背景在灰度上的差异； S04： 对激光 光斑图像进行 形态学处 理， 实现图像边 缘平滑效果； S05： 利用Canny算子对通灰度值的相邻区域之间的光斑图像进行边缘检测， 获取激光权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115507764 A 2光斑图像的位置数据。 6.根据权利要求1所述的一种隧道变形实时自动 监测系统， 其特征在于： 所述监测系统 还包括监管中心； 所述监管中心作为监测系统的后台管理端， 用于提供监管人员实时了解隧道内各个 固 定监测点数据的通道， 并及时的查阅浏览监测系统的运行数据， 同时远程调控监测系统的 运行状态。 7.根据权利要求1所述的一种隧道变形实时自动 监测系统， 其特征在于： 所述监测系统 还包括数据库； 所述数据库作为监测系统的服务器， 用于存储监测系统采集和产生的一切数据， 并形 成整体可 联动的数据综合链， 满足监测系统运行状态中的数据调用需求。 8.一种隧道变形实时自动监测方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S11： 子监测端实时采集隧道内各个固定监测点位置的隧道变形初始数据， 并向相邻固 定监测点互联； S12： 采集中心接收各个子监测端采集到的初始数据， 并经由数据优化处理后上传至变 形监测平台； S13： 变形监测平台对固定监测点的实时采集的光斑图像进行计算， 获取光斑图像的对 应的位置坐标， 同时对固定监测点进行风险评估， 并上传数据至数据库； S14： 监管中心远程管理和调度监测系 统， 并向监测系 统中的发送控制指令， 实现监管 中心与监测系统的交 互。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115507764 A 3