沉管隧道病害检测设备的制作方法

1.本发明涉及隧道施工技术领域，特别是涉及沉管隧道病害检测设备。


背景技术：

2.在沉管隧道的建设过程中，因沉管隧道的地下水位变化以及海底土壤的自燃下沉等因素均会导致沉管隧道周围土体应力变化，从而引起沉管隧道结构产生位移，这将给沉管隧道的通行带来安全隐患。
3.沉管隧道在下沉的过程中主要表现在垂直方向的高度变化、水平方向上的宽度变化以及三维形变。现有的在测量沉管隧道的竖直方向的高度变化主要利用人工通过水平仪测量，而水平方向的位移以及三维形变主要通过全站仪来测量。现有的测量原理是，在沉管隧道的变形区域外的稳定区域两侧，各选取一个控制点作为日常工作基点，预先测量工作基点的数据作为基准数据；同时在沉管隧道预先选取容易发生形变的区域作为监测区域，通过将各个监测区域测量的值与基准数据比较，从而判断监测区域是否发生垂直方向上的位移变化、水平方向的平位移变化以及三维形变。这种测量方式存在的问题是，检测设备在监测区域安装的过程中本身可能存在安装误差，从而导致垂直位移和水平位移测量的数据存在误差，而在三维形变测量中还会引入垂直方向上的测量位移以及水平方向上的位移，这导致在评估沉管隧道的沉降数据时，存在数据不准确性的问题。另外，沉管隧道距离较长，人工测量需要较大的工作量，效率较低。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对现有的人工检测沉管隧道下沉时存在的效率低以及测量精度低的问题，提出一种沉管隧道病害检测设备。
5.一种沉管隧道病害检测设备，所述沉管隧道病害检测设备包括：移载小车，所述移载小车设置有导航模块、沉降检测模块以及通信模块，所述导航模块用于指引所述移载小车在所述沉管隧道内移动，所述沉降检测模块用于检测所述沉管隧道的沉降，所述通信模块与所述沉降检测模块电性连接并能够将所述沉降检测模块检测的数据发送到外界终端。
6.上述沉管隧道病害检测设备，通过导航模块能够指引移载小车移动至沉管隧道的指定位置，并沿预先规划的路径移动。移载小车在行径到指定位置时，可以通过沉降模块获取此时移载小车所在的监测区域内的沉管隧道的垂直高度距离以及水平方向宽度距离等，并与沉管隧道的基准数据进行比较，沉降模块能够将测量后的数据值或者对比后的结果通过通信模块反馈到外界终端，例如电脑端或者手机端。通过沉管隧道病害检测设备，能够实现自动化的对沉管隧道的检测，相比人工检测的方式而言，本方案提出的沉管隧道病害检测设备工作效率以及测量准确性均更高。
7.在其中一个实施例中，所述沉降检测模块包括全站仪。
8.在其中一个实施例中，所述移载小车设置有自动调平装置，所述沉降检测模块设置在所述自动调平装置上。
9.在其中一个实施例中，所述移载小车还包括图像识别模块，所述图像识别模块用于拍摄所述沉管隧道的内壁，所述图像识别模块与所述通信模块电性连接并通过所述通信模块将拍摄的图像传送到所述外界终端。
10.在其中一个实施例中，所述图像识别模块包括红外摄像头。
11.在其中一个实施例中，所述移载小车还设置有云台，所述图像识别模块呈扇形分布在所述云台上。
12.在其中一个实施例中，所述移载小车还包括第一传感器，所述第一传感器用于获取所述沉管隧道内部的温度和湿度，所述第一传感器与所述通信模块电性连接并能够通过所述通信模块将获取的数据传送到所述外界终端。
13.在其中一个实施例中，所述第一传感器为气象传感器。
14.在其中一个实施例中，所述移载小车还设置有第二传感器，所述第二传感器用于检测所述沉管隧道的光线强度，所述第二传感器与所述通信模块电性连接并能够通过所述通信模块将检测的数据传送到所述外界终端。
15.在其中一个实施例中，所述第二传感器为照度传感器。
附图说明
16.图1为本发明一实施例中沉管隧道病害检测设备的模块示意图；
17.图2为本发明一实施例中沉管隧道病害检测设备的结构示意图；
18.图3为本发明一实施例中沉管隧道病害检测设备工作流程示意图。
19.附图标号说明：
20.100、移载小车；110、导航模块；120、沉降检测模块；130、通信模块；
21.140、自动调平装置；150、图像识别模块；151、红外摄像头；160、云台；
22.170、第一传感器；180、第二传感器；190、灯具检测摄像头；
23.200、外界终端。
具体实施方式
24.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
25.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
26.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
27.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
28.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
29.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
30.在沉管隧道的建设过程中，因沉管隧道的地下水位变化以及海底土壤的自燃下沉等因素均会导致沉管隧道周围土体应力变化，从而引起沉管隧道结构产生位移，这将给沉管隧道的通行带来安全隐患。沉管隧道在下沉的过程中主要表现在垂直方向的高度变化、水平方向上的宽度变化以及三维形变。现有的在测量沉管隧道的竖直方向的高度变化主要利用人工通过水平仪测量，而水平方向的位移以及三维形变主要通过全站仪来测量。现有的测量原理是，在沉管隧道的变形区域外的稳定区域两侧，各选取一个控制点作为日常工作基点，预先测量工作基点的数据作为基准数据；同时在沉管隧道预先选取容易发生形变的区域作为监测区域，通过将各个监测区域测量的值与基准数据比较，从而判断监测区域是否发生垂直方向上的位移变化、水平方向的平位移变化以及三维形变。这种测量方式存在的问题是，检测设备在监测区域安装的过程中本身可能存在安装误差，从而导致垂直位移和水平位移测量的数据存在误差，而在三维形变测量中还会引入垂直方向上的测量位移以及水平方向上的位移，这导致在评估沉管隧道的沉降数据时，存在数据不准确性的问题。另外，沉管隧道距离较长，人工测量需要较大的工作量，效率较低。为此研究人员提出一种沉管隧道病害检测设备，以实现对沉管隧道的自动化检测。通过本发明中提出的沉管隧道病害检测设备能够提高沉管隧道的检测速率以及保证测量精度。
31.参阅图1，图1示出了本发明一实施例中沉管隧道病害检测设备的模块示意图，图2示出了本发明一实施例中的沉管隧道病害检测设备的结构示意图，本发明一实施例提供了的沉管隧道病害检测设备，包括：移载小车100、导航模块110、沉降检测模块120以及通信模块130，其中导航模块110用于指引移载小车100移动，从而使得移载小车100能够到达沉管隧道内的监测区域，移载小车100到达监测区域后，沉降检测模块120能够测量沉管隧道内垂直高度以及水平宽度等数据，需要说明的是沉管隧道的测量数据可以根据测量需要再调整，沉降检测模块120测量后的数据能够通过通信模块130传送到外界终端200，例如电脑端或者手机端，外界终端200能够将沉降检测模块120获取的数据进行相关的计算从而评估该监测区域的沉降。由于沉降检测模块120稳定地安装在移载小车100上，因此能够减少现有
的检测装置在每次架设中产生的安装误差。其次，移载小车100能够通过导航模块110到达指定的监测区域，相比人工移动而言，本方案测量数据的效率更高。
32.具体地，移载小车100设置有导航模块110、沉降检测模块120以及通信模块130，导航模块110用于指引移载小车100在沉管隧道内移动，需要说明的是导航模块110可以包括gps模块以及激光雷达模块等；沉降检测模块120用于检测沉管隧道的沉降，通信模块130与沉降检测模块120电性连接并能够将沉降检测模块120检测的数据发送到外界终端200；通信模块130可以包括例如wifi或者蓝牙模块，从而能够将获取的数据传送到外界终端200。
33.在本实施例中，通过导航模块110能够指引移载小车100移动至沉管隧道的指定位置，并沿预先规划的路径移动。移载小车100在行径到指定位置时，可以通过沉降模块获取此时移载小车100所在的监测区域内的沉管隧道的垂直高度距离以及水平方向宽度距离等，并与沉管隧道的基准数据进行比较，沉降模块能够将测量后的数据值或者对比后的结果通过通信模块130反馈到外界终端200，例如电脑端或者手机端。通过沉管隧道病害检测设备，能够实现自动化的对沉管隧道的检测，相比人工检测的方式而言，本方案提出的沉管隧道病害检测设备工作效率以及测量准确性均更高。
34.一实施例中，沉降检测模块120包括全站仪。需要说明的是，全站仪是一种集光、机、电为一体的高技术测量仪器，是集水平角、垂直角、距离、高差测量功能于一体的测绘仪器系统，因此通过全站仪能够对沉管隧道的垂直方向上的高度以及水平方向上的距离进行测量，进而评估沉管隧道是否存在下沉的风险。
35.沉管隧道病害检测设备在移动过程中，由于沉管隧道的路面存在不平以及移载小车100在移动过程中存在振动作用力，因此这些因素会影响沉降检测模块120安装在移载小车100上后的位置稳定性。由于沉降检测模块120包含全站仪，如果全站仪在移载小车100上的位置发生改变，则会直接导致测量的沉管隧道的相关数据出现误差。为此研究人员考虑在移载小车100上设置能够稳定固定沉降检测模块120的装置。具体地，参阅图2所示，一实施例中，载小车设置有自动调平装置140，其中沉降检测模块120设置在自动调平装置140上。自动调平装置140的工作原理可以理解为，自动调平装置140能够实时地检测沉降检测模块120是否处于预设的工作位置，例如沉降检测模块120是否实时保持水平位置，如果沉降检测模块120出现偏移，自动调平装置140能够对沉降检测模块120的位置进行矫正。
36.在沉管隧道的下沉过程中，可能会导致沉管隧道的结构变形，并出现渗水的风险。现有的检测沉管隧道检测渗水风险一般是人工观察，人工观察存在漏看以及评估错误的风险。为了解决是否沉管隧道存在漏水的风险，研究人员想到通过图形识别处理技术来评估沉管隧道内是否存在漏水。具体地，参阅图1所示，移载小车100还包括图像识别模块150，其中图像识别模块150用于拍摄沉管隧道的内壁，图像识别模块150与通信模块130电性连接并通过通信模块130将拍摄的图像传送到外界终端200。图像识别模块150可以拍摄沉管隧道的内壁，并将拍摄的照片与正常的沉管隧道照片以及渗水的沉管隧道进行对比，根据对比结果来评估是沉管隧道是否存在漏水的风险。需要说明的是图像识别模块150还可以采用其它的算法来处理照片，以确定沉管隧道是否存在漏水的风险。考虑沉管隧道具有较高的距离以及光线情况较差，为此图像识别模块150可以选择红外摄像头151。红外摄像头151可以实现较远距离的拍摄，同时能够在光线较暗的环境下工作。
37.由于单个图像识别模块150的检测视角可能有限，较难覆盖到沉管隧道的监测区
域，为此可以通过设置多个图像识别模块150来扩大视角，从而能够完整地观察沉管隧道的检测区域。具体地，参阅图2所示，移载小车100还设置有云台160，图像识别模块150呈扇形分布在云台160上。在本实施例中，云台160具有较好地稳定性，为此能够保证图像识别模块150安装在云台160上的稳定性；同时，云台160还未图像识别模块150提供安装位置，多个图像识别模块150能够呈扇形的方式安装在云台160上，从而能够扩大图像识别模块150的观测区域范围，提高识别沉管隧道是否渗水的准确性。
38.当沉管隧道存在渗水时，此时也会导致沉管隧道内的温度以及湿度均发生改变。为此还可以通过检测沉管隧道内的温度以及湿度等因素来进一步地评估沉管隧道是否存在渗水的风险。具体地，参阅图2所示，移载小车100还包括第一传感器170，其中第一传感器170用于获取沉管隧道内部的温度和湿度，第一传感器170与通信模块130电性连接并能够通过通信模块130将获取的数据传送到外界终端200。外界终端200接收到第一传感器170获取的湿度以及温度等信息再结合图像识别模块150拍摄的沉管隧道照片信息综合评估沉管隧道是否存在渗水的风险。其中，第一传感器170可以为气象传感器。
39.在沉管隧道内一般安装有照明灯具，以方便车辆通行，这些灯具在使用过程中一般保持常亮的状态。由于这些灯具长时间的使用，因此灯具的使用寿命也会降低，为此需要及时地将损坏后的灯具替换。具体地，一实施例中，参阅图2所示，移载小车100还设置有第二传感器180，其中第二传感器180用于检测沉管隧道的光线强度，第二传感器180与通信模块130电性连接并能够通过通信模块130将检测的数据传送到外界终端200。当沉管隧道内的灯具出现损害时，此时沉管隧道内的光强会降低，第二传感器180通过检测沉管隧道内不同位置的光线强度来判断沉管隧道内的灯具是否发生损坏。外界终端200通过获取第二传感器180检测的光强数据既可以判断当前灯具是否发生损坏。第二传感器180可以为照度传感器。另外还可以在移载小车100上安装灯具检测摄像头190，该摄像头用于对灯具进行拍摄，并将拍摄的数据通过通信模块130传送到外界终端200。
40.在一实施例中移载小车100还设置有摄像头，摄像头用于拍摄灯具，摄像头能够将拍摄的灯具信息通过通信模块130传送到外界终端200。外界终端200通过摄像头拍摄的灯具照片以及第二传感器180检测到的光线强度信息综合评估灯具是否损坏。
41.在一实施例中移载小车100还设置有环境感知摄像头，环境感知摄像头能够通过通信模块130实时地传送沉管隧道内的环境通信到外界终端200。以方便操作人员能够观察移载小车100移动的状态。
42.在一种优选的方式中，沉管隧道病害检测设备包括移载小车100，移载小车100包括导航模块110、沉降检测模块120、图像识别模块150、第一传感器170、第二传感器180以及通信模块130，其中沉降检测模块120、图像识别模块150、第一传感器170以及第二传感器180分别与通信模块130电性连接，通信模块130能够分别将沉降检测模块120、图像识别模块150、第一传感器170以及第二传感器180获取的信息传送到外界终端200。移载小车100上设置自动调平装置140，沉降检测模块120设置在自动调节装置上，沉降检测模块120包括全站仪。移载小车100上设置有云台160，图像识别模块150呈扇形分布在云台160上。本实施例中的沉管隧道病害检测设备工作流程可以参阅图3所示，具体可以包括如下步骤：
43.s110、移载小车100工作；
44.s120、导航模块110工作；
45.s130、移载小车100到达监测区；
46.s141、沉降检测模块120工作；
47.s142、图像识别模块150工作；
48.s143、第一传感器170工作；
49.s144、第二传感器180工作；
50.s150、外界终端200接收数据。
51.在本实施例中，导航模块110预先指引小车到达检测区，沉降检测模块120中的全站仪开始测量沉管隧道结构数据指标，例如包括垂直方向上的高度以及水平方向上的宽度。图像识别模块150拍摄沉管隧道内壁，并将拍摄的数据传送到外界终端200，外界终端200能够基于图像识别模块150拍摄的沉管隧道照片进行分析，进而判断沉管隧道是否存在渗水的风险。同时，第一传感器170能够获取沉管隧道内的湿度以及温度信息，并通过通信模块130传送到外界终端200，外界终端200能够结合图像识别模块150拍摄的照片信息以及第一传感器170获取的湿度以及温度信息综合判断是否存在渗水情况。其次，第二传感器180能够获取沉管隧道的光照强度，并将光照强度信息通过通信模块130传送到外界终端200，通过光照强度来判断沉管隧道内的灯具是否损坏。
52.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
53.以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。