[发明专利]便携式多功能隧道病害信息采集仪

说明书

技术领域

本发明属于公路、铁路、水利、轨道交通等所属隧道维护领域，尤其涉及隧道病害调查技术领域。

背景技术

伴随我国基础设施建设的快速发展，隧道数量在近30年迅速增加。随着隧道运营时间的增长，几乎所有的隧道结构都暴露出不同程度的病害，主要包括以下几类：渗漏、衬砌腐蚀、衬砌裂损、隧道冻害等，影响运营的安全。为及时掌握隧道病害的发生和发展情况，隧道运营维护和管理部门通常采用定期或专项的病害调查活动，收集隧道结构的病害信息，基于收集的隧道病害信息进行维护决策。

虽然目前自动化、信息化、数字化的病害调查设备和方法逐步得到重视和应用，但由于隧道环境的特殊性及各类技术应用的局限性，自动化的病害信息采集方法往往难以获取精度较高的病害信息，从而影响先进的隧道病害信息采集仪器设备的推广。因此，目前采用较多的病害调查方式仍然是现场人工目视调查，配合常用的仪器设备，如：钢尺、游标卡尺、裂缝测深仪、裂缝测宽仪等，人工书面记录调查信息。目前病害调查工作存在以下困难：

(1)隧道大部分结构高度超过人体所及高度，且隧道内光线较暗，人工难以快速便捷的测量距地面2米以上的病害信息。

(2)通过使用升降车，虽然扩大了调查的范围，但受隧道上部的曲线轮廓及空间内运营设备的影响，兼顾安全、保通方面的考虑，人工调查方法仍难以覆盖隧道结构全部的区域。

(3)在隧道展布图上对病害位置、形状进行标示时，由于部分病害无法获取详细的几何形状信息，造成病害信息的失真或者丢失。

因此，迫切需要开发一种便携式隧道病害采集设备，配合人工操作，达到病害信息的快速、准确的采集。同时将病害信息直接电子化，降低信息失真的概率，提高病害调查工作的效率。

发明内容

本发明的目的在于针对隧道病害调查工作效率低的问题，开发一种新的病害调查仪器，为隧道病害调查提供先进、高效、经济、实用的仪器设备。

便携式多功能隧道病害信息采集仪，其特征在于，包括高清摄像头、裂缝深度检测传感器、测距滚轮、光源、电子陀螺仪、支架、数据线、可伸缩杆件、卷线器和平板电脑。

高清摄像头、裂缝深度检测传感器、测距滚轮、光源、电子陀螺仪固定于支架上，支架安装于可伸缩杆件的一端，安装形式为铰接，连接高清摄像头、裂缝深度检测传感器、测距滚轮、光源、电子陀螺仪的数据线从支架铰接端进入可伸缩杆件的内部，延伸进入固定于可伸缩杆件另一端的卷线器，最后数据线连接到平板电脑。

可伸缩杆件根据使用要求和使用便捷性确定长度范围或定制确定的长度。

平板电脑用于处理来自于高清摄像头、裂缝深度检测传感器、测距滚轮、电子陀螺仪的数据，并将信息记录或标注于电子版病害展布图上，储存到数据库中。

本发明是通过以下仪器设备和技术方案实现的：病害调查人员沿隧道内巡视隧道结构，当发现裂缝、错台、小面积缺损等病害后，调节可伸缩杆件至合适的长度，将便携式多功能隧道病害信息采集仪一端的支架紧贴到病害所在的结构表面，高清摄像头采集病害的图像数据，图像数据通过数据线传输到平板电脑，由平板电脑完成对图像数据的处理、存储等操作。由于高清摄像头至结构表面的距离由支架确定并已知，因此通过病害图像的几何尺寸可换算成病害实际的几何尺寸，通过人员在平板电脑的操作实现病害信息的记录存储。

当发现渗漏水、长裂缝、大面积缺损等病害时，调节可伸缩杆件至合适的长度，将便携式多功能隧道病害信息采集仪一端的支架紧贴到隧道结构表面病害轮廓的某一点，沿病害轮廓顺时针拖动支架，通过测距滚轮可测量病害的几何尺寸，同时根据电子陀螺仪可记录轮廓经过区域的空间信息，程序可根据隧道轮廓和病害轮廓，自动判断病害所处结构中的位置，配合人工可确定病害位置，同时自动计算病害的长度、面积等，并将病害位置和几何形状信息标注于电子版的病害展布图上，实现病害信息的记录存储。

便携式多功能隧道病害信息采集仪有以下优点：

(1)携带方便、使用灵活。支架、可伸缩杆件、平板电脑可拆卸，同时可伸缩杆件可根据需要确定收缩后杆件的最大长度，方便携带和运输。

(2)获取的病害信息精度高。通过图像和测距滚轮测量病害的几何信息，可保证较高的测量精度。并且病害信息在病害调查现场直接电子化，减少了病害信息处理的中间环节，降低了信息失真和丢失了概率。

(3)调查效率高。两名调查人员一组，一人操作可伸缩杆件、一人操作平板电脑，在隧道的地面上进行操作，无需升降机等大型机械，节省了大型机械安装、调整的时间，提高了调查效率。