一种智能隧道施工安全检测设备

1.本发明涉及隧道施工技术领域，特别涉及一种智能隧道施工安全检测设备。


背景技术：

2.隧道是公路、铁路等建设的重点和关键工程。隧道所处的地下环境较为复杂，易受地质条件恶化、结构损伤、退化失稳以及自然灾害等因素影响，引发隧道拱顶开裂、边墙开裂、衬砌损坏、隧道渗漏水、围岩大变形等病害，从而导致隧道安全事故发生，尤其在长期服役下隧道结构的安全性更是面临极大挑战。隧道结构安全检测是保障地面车辆以及周边建筑和地下管线正常运行的重要手段，为了确保隧道运营期间的安全，需定期对隧道结构进行施工维护。
3.隧道在进行施工维护时，往往需要施工人员进入隧道内进行相关作业。施工人员在隧道内进行施工时，由于隧道环境复杂的原因，隧道内的部分区域可能会发生塌方。现有技术中，可以对施工隧道进行全自动安全检测，当隧道部分区域发生塌方，自动提醒施工人员进行避让，保障了施工人员的人身安全，但是该自动安全检测无法判定该发生的塌方区域是偶然发生的一次塌方还是该区域存在多次塌方的风险，影响了施工人员的作业进程。


技术实现要素：

4.本发明提供一种智能隧道施工安全检测设备，用于解决隧道在进行施工时，智能检测隧道是否发生塌方，既不影响施工人员的作业也保障了施工人员的人身安全。
5.基础方案原理及有益效果如下：本发明提供的一种智能隧道施工安全检测设备，包括视频图像采集模块、数据传输模块、数据处理模块、隧道测量传感系统、控制中心、存储模块和警报器；隧道测量传感系统铺设于整个隧道的地表面，用于检测隧道地表面的震动，所述隧道测量传感系统包括设有多个震动感应电阻和多个数模转换器，震动感应电阻与数模转换器分别依次排列设置在隧道地表面，每个震动感应电阻与每个数模转换器处在独立的模拟电路中，如果多个震动感应电阻的阻值发生了变化，表明整个隧道地表面都发生震动，且震动地面是沿着隧道传递进行震动，如果单个震动感应电阻的阻值发生变化，表明该震动感应电阻所在的地表面发生震动，当震动感应电阻的阻值发生变化数模转换器就会将震动信号转换为电信号，转换后的电信号通过数据传输模块发送到控制中心，控制中心接收到电信号后进行智能识别，如果识别到多个电信号，则控制警报器发出安全提示音，如果接收到单个电信号则控制视频图像采集模块运行。
6.视频图像采集模块用于接受控制中心的指令并采集隧道内的实时视频图像信息；数据传输模块用于将获取到的视频图像信息发送到数据处理模块；数据处理模块用于接收视频图像信息后用帧间差分法分析隧道内震动感应电阻所在面图像信息的变化情况，并在视频图像信息中分别建立水平和竖直方向的参考线，若视频图像信息中存在沿参考线左右运动的对象，则提取该对象的轮廓信息并读取该轮廓信
息的运动数据然后将运动数据传回控制中心，控制中心接收到运动数据以后控制警报器发出安全提示音；若视频图像信息中存在沿参考线向下运动的对象，则提取该对象的轮廓信息象的轮廓信息并读取该轮廓信息的运动数据然后将运动数据传回控制中心，控制中心接收到运动数据以后控制存储模块储存数据，当控制中心再次接收到沿参考线向下运动的对象轮廓信息的运动数据后则控制警报器发出警示音，提示施工人员快速疏散，其中，若控制中心同时接收到两次沿参考线向下运动的对象轮廓信息的运动数据和沿参考线左右运动的轮廓信息的运动数据，则控制警报器发出警示音。
7.本发明的基础原理及有益效果：震动感应电阻用来感应隧道地表面的震动状态，其铺设于整个隧道地表面，因此工人在隧道进行施工时，震动感应电阻的阻值变化情况就反应了地表面的震动情况。当工人在隧道进行施工时，如果遇到多个震动感应电阻的阻值发生变化时，就说明整个隧道地表面发生震动，且震动地面是沿着隧道传递进行震动，此时与多个震动感应电阻分别与其独立连接在一个模拟电路中的数模转换器，就会将震动信号转换为电信号，转换后的电信号通过数据传输模块发送到控制中心，控制中心接收到多个电信号以后就会控制警报器发出安全提示音，安全提示音用于提醒施工人员隧道此时安全。如果遇到单个震动感应电阻的阻值发生变化时，表明该震动感应电阻所在的地表面发生震动，与该单个震动感应电阻连接在一个模拟电路中的数模转换器就会将震动信号转换为电信号，转换后的电信号通过数据传输模块发送到控制中心，控制中心接收到单个电信号以后就会控制视频图像采集模块采集隧道内的实时视频图像信息，所采集到的实时视频图像信息通过数据传输模块发送到数据处理模块中，数据处理模块此时接收到视频图像信息以后采用帧间差分法开始分析隧道内该单个震动感应电阻所在面图像信息的变化情况，并在视频图像信息中分别建立水平和竖直方向的参考线。如果视频图像信息中存在沿参考线左右运动的对象，则提取该对象的轮廓信息并读取该轮廓信息的运动数据然后将运动数据传回控制中心，控制中心接收到运动数据以后控制警报器发出安全提示音。如果视频图像信息中存在沿参考线向下运动的对象，则提取该对象的轮廓信息象的轮廓信息并读取该轮廓信息的运动数据然后将运动数据传回控制中心，控制中心接收到运动数据以后控制存储模块储存相关数据，当控制中心再次接收到沿参考线向下运动的对象轮廓信息的运动数据后就会控制警报器发出警示音，提示施工人员快速疏散。
8.该智能隧道施工安全检测设备通过分析地面的震动状态，采用震动电阻对地面进行了精准测量，数据处理模块智能判断后通过控制器让警报器发出语音对施工人员就行智能提醒，既保证了施工人员的人身安全，也防止了警报器频繁进行发出警报（例如：隧道部分区域有小石块掉落可能是偶然发生的事件，引起警报器发出警报，让工人反复停止施工，而不是隧道的整体钢筋结构发生形变引起的隧道部分区域塌方）影响了施工人员的施工进程。
9.进一步，所述还包括危险探照灯，所述危险探照灯间隔设置在隧道顶部，危险探照灯用于接收控制器的指令，当控制器控制警报器发出警示音时，同时控制距离单个震动感应电阻所在地面最近的危险探照灯打开灯光并旋转照向至该震动感应电阻所在地面。
10.有益效果：危险探照灯的设置可以在报警器接收到控制器的指令时，也接受控制器的控制，并打开灯光。该危险探照灯的灯光会旋转照向单个震动感应电阻阻值增大的地
表面，该灯光与地表面所形成的阴影面即划定为危险区域，该危险探照灯辅助了报警器对施工人员的危险警示，防止报警器出现失灵时，给施工人员造成危险。
11.进一步，所述还包括显示模块，所述显示模块用于显示视频图像采集模块所采集的视频图像信息。
12.有益效果：显示模块可以显示视频图像模块所采集的视频图像信息，方便控制中心的技术人员进行全程监督，以防隧道发生意外，事故处理不够及时。
13.进一步，所述存储模块里储存了所有施工人员的基本信息，所述数据处理模块还用于分析对比图像信息中的人员信息与储存的施工人员基本信息有无缺失，若视频图像采集模块所采集的图像信息中人员缺失，数据传输模块就将数据处理模块所分析的人员缺失信息发送至控制中心，控制中心接收到人员缺失信息后控制显示模块显示未在岗人员的图像。
14.有益效果：存储模块里储存了作业人员的基本信息以后，数据模块可以从视频图像采集模块那里获取到施工人员的轮廓信息并自动与存储模块里的作业人员基本信息进行核对，保证了工期的顺利进行，同时防止部分施工人员在隧道进行施工时发生了意外情况，外部人员并不知晓，从而发生工程事故。
15.进一步，还包括声音识别模块，所述声音识别模块用于识别隧道内的声音。
16.有益效果：声音识别模块可以对隧道内的声音进行识别，当隧道内出现部分物品掉落时，该声音识别模块可以进行采集相应的声音信息，当声音识别模块反复识别到物品掉落的声音信息时，则表明隧道此时出现塌方的几率较大，此时可以通过将该声音信息传输到控制器，控制器识别到该信息后，视控制中心的技术人员提醒施工人员暂定施工。
附图说明
17.图1为本发明一种智能隧道施工安全检测设备的结构框图；图2为本发明一种智能隧道施工安全检测设备的隧道测量系统的结构框图。
具体实施方式
18.下面通过具体实施方式进一步详细说明：实施例基本如附图1和附图2所示：一种智能隧道施工安全检测设备，包括视频图像采集模块、数据传输模块、数据处理模块、隧道测量传感系统、控制中心、存储模块和警报器，该视频图像采集模块可以选用日常生活中的摄像头去采集视频图像信息，摄像头选用全睿qr-hnd-11303r-i，该摄像头间隔设置于隧道顶部，并与单个震动电阻所在面一一对应，可以很方便的观测到隧道任何角落的视频图像，摄像头用于接受控制中心的指令并采集隧道内的实时视频图像信息。数据传输模块可以采用无线通讯进行传输，无线通讯传输数据快，相比于有线传输更加便利，且不容易出现网络中断的问题，无线通讯用于将获取到的视频图像信息发送到数据处理模块。数据处理模块用于接收视频图像信息后用帧间差分法分析隧道内震动感应电阻所在面图像信息的变化情况，并在视频图像信息中分别建立水平和竖直方向的参考线，若视频图像信息中存在沿参考线左右运动的对象，则提取该对象的轮廓信息并读取该轮廓信息的运动数据然后将运动数据传回控制中心，控制中心接收到运动数据以后控制警报器发出安全提示音；若视频图像信息中存在沿参考线向下运动的对
象，则提取该对象的轮廓信息象的轮廓信息并读取该轮廓信息的运动数据然后将运动数据传回控制中心，控制中心接收到运动数据以后控制存储模块储存数据，当控制中心再次接收到沿参考线向下运动的对象轮廓信息的运动数据后则控制警报器发出警示音，提示施工人员快速疏散，其中，若控制中心同时接收到两次沿参考线向下运动的对象轮廓信息的运动数据和沿参考线左右运动的轮廓信息的运动数据，则控制警报器发出警示音。隧道测量传感系统铺设于整个隧道的地表面，用于检测隧道地表面的震动，隧道测量传感系统包括设有多个震动感应电阻和多个数模转换器，震动感应电阻与数模转换器分别依次排列设置在隧道地表面，每个震动感应电阻与每个数模转换器处在独立的模拟电路中，如果多个震动感应电阻的阻值发生了变化，表明整个隧道地表面都发生震动，且震动地面是沿着隧道传递进行震动，如果单个震动感应电阻的阻值发生变化，表明该震动感应电阻所在的地表面发生震动，当震动感应电阻的阻值发生变化数模转换器就会将震动信号转换为电信号，转换后的电信号通过无线通讯发送到控制中心，控制中心接收到电信号后进行智能识别，如果识别到多个电信号，则控制警报器发出安全提示音，如果接收到单个电信号则控制摄像头运行。
19.具体使用时：当工人在隧道进行施工时，如果遇到多个震动感应电阻的阻值发生变化时，就说明整个隧道地表面发生震动，且震动地面是沿着隧道传递进行震动，此时与多个震动感应电阻分别与其独立连接在一个模拟电路中的数模转换器，就会将震动信号转换为电信号，转换后的电信号通过数据传输模块发送到控制中心，控制中心接收到多个电信号以后就会控制警报器发出安全提示音，安全提示音用于提醒施工人员隧道此时安全。如果遇到单个震动感应电阻的阻值发生变化时，表明该震动感应电阻所在的地表面发生震动，与该单个震动感应电阻连接在一个模拟电路中的数模转换器就会将震动信号转换为电信号，转换后的电信号通过数据传输模块发送到控制中心，控制中心接收到单个电信号以后就会控制视频图像采集模块采集隧道内的实时视频图像信息，所采集到的实时视频图像信息通过数据传输模块发送到数据处理模块中，数据处理模块此时接收到视频图像信息以后采用帧间差分法开始分析隧道内该单个震动感应电阻所在面图像信息的变化情况，并在视频图像信息中分别建立水平和竖直方向的参考线。如果视频图像信息中存在沿参考线左右运动的对象，则提取该对象的轮廓信息并读取该轮廓信息的运动数据然后将运动数据传回控制中心，控制中心接收到运动数据以后控制警报器发出安全提示音。如果视频图像信息中存在沿参考线向下运动的对象，则提取该对象的轮廓信息象的轮廓信息并读取该轮廓信息的运动数据然后将运动数据传回控制中心，控制中心接收到运动数据以后控制存储模块储存相关数据，当控制中心再次接收到沿参考线向下运动的对象轮廓信息的运动数据后就会控制警报器发出警示音，提示施工人员快速疏散。
20.以上的仅是本发明的实施例，该发明不限于此实施案例涉及的领域，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本技术给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本技术的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，
这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。