(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 20221090974 4.X (22)申请日 2022.07.29 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114993199 A (43)申请公布日 2022.09.02 (73)专利权人 保利长大工程有限公司 地址 510000 广东省广州市天河区广州大 道中942号 (72)发明人 周子雄　吴定略　李志堂　卢自立　 麦伟雄　陈学文　文来胜　张兵　 李瑞章　 (74)专利代理 机构 北京劲创知识产权代理事务 所(普通合伙) 11589 专利代理师 陈清 (51)Int.Cl. G01B 11/16(2006.01) G01S 11/12(2006.01) G01C 3/00(2006.01) G01C 11/02(2006.01) H04N 5/247(2006.01)H04N 7/18(2006.01) (56)对比文件 CN 108978741 A,2018.12.1 1 US 2019158719 A1,2019.0 5.23 CN 111427055 A,2020.07.17 CN 108801170 A,2018.1 1.13 CN 10243 5173 A,2012.0 5.02 CN 111537524 A,2020.08.14 WO 2022006739 A1,202 2.01.13 CN 207351446 U,2018.0 5.11 CN 207351446 U,2018.0 5.11 JP 2019128175 A,2019.08.01 CN 21254393 5 U,2021.02.12 CN 204495733 U,2015.07.2 2 JP H11173819 A,19 99.07.02 JP H11304440 A,1999.11.05 艾青等.隧道结构自动检测技 术及集成化装 备研究. 《建筑施工》 .2021,第42卷(第4期), 王石磊等.铁路运营隧道检测技 术综述. 《交 通运输工程学报》 .2020, 审查员 黄莉 (54)发明名称 一种隧道变形监测系统及其控制方法 (57)摘要 本发明涉及一种隧道变形监测系统及其控 制方法， 包括： 测距仪、 红外发射器、 第一摄像头、 第二摄像头、 数据处理模块、 控制模块和无线通 信模块； 所述测距仪测量测距仪与隧道表面的最 远距离， 并判断红外光信号能否达到所述最远距 离， 如果能够达到， 则发送测距仪发送第一启动 信号给所述红外发射器， 所述红外发射器接收到 所述第一启动信号后， 发射点阵红外光信号到所 述隧道表 面； 所述红外发射器发射完所述红外光 信号后， 发送第二启动信号给所述第二摄像头， 所述第二摄像头接收到所述第二启动信号后针 对隧道表 面进行拍摄红外点阵图像； 所述控制模块， 并对监测数据和视频数据进行分析和处理， 根据分析和处 理的结果确定隧道是否 变形。 权利要求书3页 说明书6页 附图3页 CN 114993199 B 2022.11.08 CN 114993199 B 1.一种隧道变形监测系统， 其特征在于， 包括： 测距仪、 红外发射器、 第一摄像头、 第二 摄像头、 数据处理模块、 控制模块和无线通信模块； 所述测距仪与所述红外发射器 设置在相 同位置， 用于测量测距仪与隧道表面的最远距离， 并判断所述红外发射器发送的红外光信 号能否达到所述最远距离， 如果能够达到， 则发送测距仪发送第一启动信号给所述红外发 射器， 所述红外发射器接收到所述第一启动信号后， 发射点阵红外光信号到所述隧道表面； 如果不能达到， 则发送通知信号给控制模块， 通知信号用于调整 所述监测系统； 所述红外发 射器发射完所述红外光信号后， 发送第二启动信号给所述第二摄像头， 所述第二摄像头接 收到所述第二启动信号后针对隧道表面进 行拍摄红外点阵图像； 所述第一摄像头用于拍摄 隧道实时图像； 所述第一摄像头和所述第二摄像头均连接所述数据 处理模块， 用于针对拍 摄的图像进行处理， 并将处理后的数据发送到所述控制模块， 并对监测数据和视频数据进 行分析和处理， 根据分析和处理的结果确定隧道是否变形； 所述根据分析和处理的结果确 定隧道是否变形具体包括： 所述控制模块用于针对所述数据处理模块处理的后的红外点阵 图像和实时图像进 行对比， 查找是否存在偏差值大于预设阈值的数据， 如果存在， 则确定出 具体的红外点阵位置， 并通过所述第二摄像头调整焦距拍摄所述红外点阵位置的具体特写 图像， 并通过测距仪进行激光测距， 将所述具体特写图像经过所述数据 处理模块发送到所 述控制模块， 将所述激光测距的数值 发送给所述控制模块， 并均作为备选数据， 然后 将剔除 备选数据的红外点阵图像和实时图像均与隧道原始数据进 行对比， 判断红外点阵图像的隧 道数据与所述隧道原始数据的差值是否超过阈值， 如果是， 则判断隧道发生变形， 如果否， 则表示隧道未发生变形， 将备选数据作为特例与激光测距数据进 行对比， 形成差异数据， 并 将该差异数据发送给所述控制模块， 所述控制模块将所述差异数据的具体位置通过所述无 线通信模块发送给工作人员的智能终端， 所述工作人员的智能终端接收到所述差异数据 后， 进行人工复核所述差异数据， 并进行人工复检隧道对应位置； 如果不存在， 将红外点阵 图像与隧道原始数据进行对比， 判断红外点阵图像的隧道数据与所述隧道原始数据的差值 是否超过阈值， 如果是， 则判断隧道发生变形， 如果否， 则表示隧道未发生变形。 2.如权利要求1所述的一种隧道变形监测系统， 其特征在于， 所述控制模块包括： 第一 对比单元、 第二对比单元、 处理单元、 备选数据存储单元和信号发送单元； 所述第一对比单 元用于针对所述数据处理模块处理的后的红外点阵图像和实时图像进 行对比， 并将对比结 果发送给所述处理单元； 所述第二对比单元用于将剔除备选数据的红外点阵图像和实时图 像均与隧道原始数据进 行对比； 所述处理单元连接所述第一对比单元、 第二对比单元、 备选 数据存储单元和信号 发送单元； 并针对所述第一对比单元和所述第二对比单元的数据进 行 分析处理， 获得控制信号， 并将所述控制信号 通过所述信号发送单 元发送出去。 3.如权利要求1所述的一种隧道变形监测系统， 其特征在于， 所述数据处理模块用于将 模拟数据转换为数字数据， 包括开关管M1 ‑M13、 电容C1 ‑C3、 电容Cs、 8倍放大器、 开关K1、 开 关K2、 反向器U1和输出控制单元； 开关管M1 ‑M3的第一非可控端 连接电源VDD， 开关管M1的可 控端连接开关管M2的第二非可控端和电容C2的第一端， 开关管M2的可控端连接开关管M3的 可控端、 开关管M1的第二非可控端和电容C1的第一端， 电容C1的第二端 连接开关管M12的可 控端、 反向器U1的输入端、 开关管M10的可控端和时钟信号CLK， 电容C2的第二端 连接反向器 U1的输出端和开关管M4、 开关管M5的可控端， 开关管M3的第二非可控端连接电容C3的第一 端、 开关管M8的第一非可控端和基底端， 电容C3的第二端连接开关管M12的第一非可控端、权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114993199 B 2开关管M5的第二非可控端、 开关管M6的第二非可控端和开关管M9的第一非可控端， 开关管 M12的第二非可控端接地， 开关管M8的可控端 连接开关管M4的第二非可控端、 开关管M5的第 一非可控端、 开关管M6的第一 非可控端和开关管M13的可控端， 开关管M4的第一 非可控端连 接电源VDD， 开关管M6的可控端连接开关管M8的第二非可控端、 开关管M9的可控端、 开关管 M11的可控端和开关管M7的第一非可控端， 开关管M7的可控端连接电源VDD， 开关管M7的第 二非可控端连接开关管M10的第一非可控端， 开关管M10的第二非可控端接地； 开关管M9的 第二非可控端 连接输入端V in、 开关管M13的第一 非可控端和开关管M11的第一 非可控端， 开 关管M11的第二 非可控端 连接开关管M13第二非可控端、 电容Cs的第一端、 8倍放大器的输入 端和开关K1的第一端， 开关K1的第二端 连接开关K2的第二端， 8倍放大器的输出端 连接开关 K2的第一端， 开关K2的第二端连接 输出控制单 元。 4.一种如权利要求1 ‑3任意一项所述的一种隧道变形监测系统的控制方法， 其特征在 于， 包括如下步骤： S1） 、 使用测距仪测量与隧道表面的最远距离， 接收红外发射器发送的红外光信号的距 离数据； S2） 、 比较所述最远距离和所述红外光信号的距离数据， 判断所述红外发射器发送的红 外光信号的距离能否达到所述最远距离， 如果能够达到， 则执行步骤S 3） ； 如果不能达到， 则 执行步骤S5） ； S3） 、 测距仪发送第一启动信号给所述红外发射器， 所述红外发射器接收到所述第一启 动信号后， 发射点阵红外光信号到所述隧道表面； 所述红外发射器发射完所述红外光信号 后， 发送第二启动信号给所述第二摄像头， 所述第二摄像头接 收到所述第二启动信号后针 对隧道表面进行拍摄红外点阵 图像； S4） 、 所述第 一摄像头用于拍摄隧道实时图像； 所述第一摄像头和所述第二摄像头均 连 接所述数据 处理模块， 用于针对拍摄的图像进行处理， 并将处理后的