[发明专利]基于声波变化匹配的隧道衬砌裂损检测方法及巡检系统

说明书

本发明具体涉及基于隧道衬砌裂损巡检系统的声波变化匹配裂损检测方法。巡检系统包括：巡检轨道，沿着隧道的通行方向设置于隧道衬砌表面；巡感机器人，位于巡检轨道上沿着隧道的通行方向运行；裂损检测模块，搭载于巡感机器人外部，用于通过本发明的隧道衬砌裂损检测方法进行隧道衬砌裂损检测。检测方法包括：探测疑似裂损区域信息；向疑似裂损区域发送振动声波激励，获取疑似裂损区域的振动声波信号；对疑似裂损区域的振动声波信号进行降噪处理和频域分析，生成待检声波变化曲线；将待检声波变化曲线与预设的各种裂损工况对应的声波变化对比曲线进行匹配，判断对应疑似裂损区域是否存在裂损区域。本发明能够有效检测衬砌内外部的裂损情况。

技术领域

本发明涉及隧道安全检测技术领域，具体涉及基于声波变化匹配的隧道衬砌裂损检测方法及巡检系统。

背景技术

隧道是道路通行的一个重要地段，承载着道路上大部分的车辆，隧道通行的安全一直是交管部门注意的焦点之一。隧道的定期维护是保证隧道安全的一个重要环节，隧道在运行过程中容易产生各种类型的病害，如：衬砌渗水、衬砌裂损、衬砌侵蚀和衬砌支护结构质量缺陷等，其中衬砌裂损是最常见的病害之一。

目前，隧道裂损检测主要有两种方式：一是人工检查，需要路政人员配合，封闭一个车道，导致容易造成交通拥堵，并且人工检查存在主观因素，容易出现漏检；二是隧道裂缝检测车，检测车价格昂贵，并且实用性不强。为此，公开号为CN203965333U的中国专利公开了《用于隧道衬砌的裂缝检测装置》，包括设置在隧道两侧检修道上的轮胎，轮胎通过轮胎轴承与框架体系连接；在隧道一侧的轮胎轴承上安装有主控室，在隧道另一侧的轮胎轴承上安装有为主控室提供动力的动力系统，框架体系上安装有若干裂缝检测系统，裂缝检测系统通过数据线与位于主控室内的计算机连接。

上述现有方案中的隧道检测装置也能够应用于隧道衬砌的裂损检测，其能够对隧道表面的裂缝进行检测。但是，上述现有方法仅能够检测出衬砌外表面的裂缝，而无法有效检测衬砌内部的裂损情况(衬砌表面无裂损、内部有裂损)，导致隧道衬砌裂损检测的准确性和全面性不好。因此，如何设计一种能够检测衬砌内外部裂损情况的方法，以提高隧道衬砌裂损检测的准确性和全面性是亟需解决的技术问题。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种基于声波变化匹配的隧道衬砌裂损检测方法，以能够有效检测衬砌内外部的裂损情况，从而能够提高隧道衬砌裂损检测的准确性和全面性，并能够保证隧道衬砌的使用安全性。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

基于声波变化匹配的隧道衬砌裂损检测方法，包括以下步骤：

S1：获取隧道衬砌的薄弱环节探测信息，进而确定疑似裂损区域；

S2：向疑似裂损区域发送振动声波激励，获取疑似裂损区域的振动声波信号；

S3：对疑似裂损区域的振动声波信号进行降噪处理和频域分析，生成待检声波变化曲线；

S4：将待检声波变化曲线与预设的各种裂损工况对应的声波变化对比曲线进行匹配，并根据匹配结果判断对应疑似裂损区域是否存在裂损区域。

优选的，还包括以下步骤：

S5：向存在裂损区域的疑似裂损区域发送超声波检测信号，检测裂损区域的裂损工况。

优选的，步骤S3中，通过如下步骤对振动声波信号进行降噪处理：

S301：定义振动声波信号为x(i,j)＝m(i,j)+n(i,j)；其中，m(i,j)为原始无噪信号，n(i,j)为环境噪声；