一种基于声波的隧道异常监测方法和装置与流程

本发明涉及无损监测，尤其涉及一种基于声波的隧道异常监测方法和装置。

背景技术：

1、隧道是埋置于地层内的工程建筑物，是人类利用地下空间的一种形式。隧道可分为交通隧道、水工隧道、市政隧道、矿山隧道、军事隧道,在对隧道情况进行监测的时候，如果通过工人进行实地检查，检查效果不理想不说，还影响工作人员的安全，所以现有技术一般通过摄像头以及红外线等方式实现对隧道内情况的实时监测。

2、然而，通过摄像头和红外线对隧道内情况进行监测时，均依赖于特定环境，摄像头监测需要足够的光线支撑，而红外线监测则容易受到其他热源和温度变化的影响，同时，湿度和亮度等因素均可能对上述仪器的监测结果产生不良影响。除此之外，上述监测仪器中摄像头的监测范围较小，而红外线监测仪则价格高昂，且红外线监测仪操纵方式复杂，需要专业人员和专业知识进行维护。

技术实现思路

1、本发明提供了一种基于声波的隧道异常监测方法和装置，以实现降低隧道监测难度，同时提高针对隧道的监测范围和监测结果准确性的技术效果。

2、为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种基于声波的隧道异常监测方法，包括以下步骤：

3、响应于预设触发的异常监测信号，根据所述异常监测信号确定并将对应的声波监测装置调整至开启状态，以使所述声波监测装置发射声波并接收反射声波；

4、将接收的所述反射声波转换为电信号形式，并通过预设的信号处理方法对转换后的反射信号进行信号处理，继而根据处理结果确定隧道存在异常物体后，将异常排除广播调整至开启状态并对所述异常物体进行持续监测，进而根据监测结果确定所述异常物体是否已排除。

5、本发明提供的隧道异常监测方法首先根据响应的异常监测信号将对应的声波监测装置调整至开启状态，以使开启后的声波监测装置发射声波并接收反射信号。通过对响应的异常监测信号进行解析进而确定需要开启的声波监测装置，实现了对隧道中不同区域的精准监测，同时通过信号对声波监测装置进行定时开启，灵活调整声波监测装置的运行状态，在确保隧道监测效率的同时还节省了声波监测装置的能耗。

6、将接收到的反射信号转化为电信号，并对电信号进行处理以此确定隧道内是否存在异常物体，并在确定存在异常物体后开启异常排除广播对异常物体进行驱逐，及时实现对异常物体的监测和排除。通过声波形成的反射波对隧道内异常情况进行监测，相比于摄像头监测和红外线监测，其监测范围更广阔且监测时对周边环境的依赖性更小，降低了针对隧道内异常的监测难度。同时，通过反射信号确定隧道内是否存在异常以及异常物体是否能被驱逐的监测准确性更高。

7、作为优选例子，所述响应于预设触发的异常监测信号，根据所述异常监测信号确定并将对应的声波监测装置调整至开启状态，具体包括：

8、响应并解析所述异常监测信号获取当前时间点和待开启装置编号，同时采集获取当前隧道运行状态，根据所述当前时间点和所述当前隧道运行状态调用对应的异常监测模式；

9、根据所述待开启装置编号连接控制所述声波监测装置，并根据所述异常监测模式对所述声波监测装置进行参数调整，进而将调整后的所述声波监测装置调整为开启状态。

10、为了实现对隧道内区域的精准监测，本发明提供的隧道异常监测方法在监测信号被触发后，首先将根据信号获取当前时间点、当前隧道运行状态以及待开启装置编号，并根据当前时间点和隧道的当前运行状态调取相应的异常监测模式。所述异常监测模式包括监测频率和监测时间段等参数内容，通过自定义监测模式使得监测方式更符合当前隧道情况。

11、作为优选例子，所述通过预设的信号处理方法对转换后的反射信号进行信号处理，具体包括：

12、依次对所述反射信号进行滤波处理和信号放大处理，以使处理后的所述反射信号与所述声波监测装置发射的声波一一对应并关联；

13、根据关联的所述反射信号的接收时间和声波的发射时间计算获得回声时间差，并将计算获得的所述回声时间差与标准时间差进行对比，获得对比结果；

14、若所述对比结果为所述回声时间差与所述标准时间差之间的差值处于正常范围内，则说明所述回声时间差处于正常状态，进而确定隧道不存在所述异常物体；

15、若所述对比结果为所述回声时间差与所述标准时间差之间的差值不处于正常范围内，则说明所述回声时间差不处于正常状态，进而确定隧道存在所述异常物体。

16、通过对反射信号进行滤波和放大处理，便于后续系统对其进行处理分析，同时提高后续信号处理效率。而将反射信号与其对应的发射信号相关联，则可根据发射信号的发射时间点与反射信号的接收时间点计算获得回声时间差，并根据回声时间差与隧道内无异常时对应的标准时间差的对比结果确定隧道内是否存在异常物体。若是隧道内存在异常物体，则声波蔓延至隧道壁之前，将先与异常物体接触，因此其产生的反射信号回到声波监测装置的时间，与正常蔓延至隧道壁产生的反射信号回到声波监测装置时需要的时间相比更加短暂，因此根据两种时间差即可确定隧道内是否存在异常物体，为后续系统异常监测提供了参考数据。

17、作为优选例子，所述根据处理结果确定隧道存在异常物体后，将异常排除广播调整至开启状态并对所述异常物体进行持续监测，具体包括：

18、对所述处理结果进行数据信号分析处理，获得所述异常物体的运动信息，进而根据所述运动信息对所述异常物体的运动状态进行判断，进而根据判断结果确定是否需要将所述异常排除广播调整至开启状态；

19、若所述判断结果为所述异常物体的位置处于隧道边界并且所述异常物体处于运动状态，则确定无需触发所述异常排除广播，并对所述异常物体进行持续监测；

20、若所述判断结果为所述异常物体的位置不处于隧道边界或者所述异常物体处于静止状态，则确定需要触发所述异常排除广播，并对所述异常物体进行持续监测。

21、通过对处理后的信号进行数字信号分析处理，获得异常物体的运动信息，包括异常物体的位置和速度等数据，而根据获得的运动信息系统即可确定异常物体的运动状态，即是否处于运动中以及物体的前进方向，进一步通过对物体的运动状态进行判断，以便系统根据判断结果确定是否需要开启异常排除广播并对物体进行持续监测。

22、若判断发现物体处于隧道口且处于运动状态，则说明物体大概率为误入隧道的异常活体，无需立刻开启广播，可等待其自动退出隧道；而若是判断发现异常物体已深入隧道且处于静止状态，则说明该异常活体大概率并非误入隧道，因此需要立刻开启广播警告其退出隧道。不论异常物体是否为误入隧道，系统均对其进行持续监测以确保该异常物体不会滞留于隧道中，导致隧道正常运行被影响。

23、作为优选例子，所述根据监测结果确定所述异常物体是否已排除，具体包括：

24、若所述监测结果显示所述异常物体处于运动状态且运动方向朝向隧道口，则持续监测所述异常物体直到接收的所述反射信号为正常状态；

25、若所述监测结果显示所述异常物体处于运动状态但运动方向朝向隧道内，则将所述异常排除广播调整为强效驱逐状态，并对所述异常物体进行持续监测；

26、若所述监测结果显示所述异常物体处于静止状态，则触发异常告警信号并根据所述异常物体的运动信息生成异常监测报告反馈至指定终端。

27、根据装置对异常物体持续监测结果的不同，系统将会采用不同的应对逻辑，提高了针对不同类型的异常物体的逻辑应对灵活性，同时根据监测情况的不同而选择其对应的应对逻辑还提高针对异常物体进行驱逐的成功率。

28、相应的，本发明实施例还提供了一种基于声波的隧道异常监测装置，所述隧道异常监测装置包括信号触发模块和信号处理模块；

29、其中所述信号触发模块用于响应于预设触发的异常监测信号，根据所述异常监测信号确定并将对应的声波监测装置调整至开启状态，以使所述声波监测装置发射声波并接收反射声波；

30、所述信号处理模块用于将接收的所述反射声波转换为电信号形式，并通过预设的信号处理方法对转换后的反射信号进行信号处理，继而根据处理结果确定隧道存在异常物体后，将异常排除广播调整至开启状态并对所述异常物体进行持续监测，进而根据监测结果确定所述异常物体是否已排除。

31、作为优选例子，所述信号触发模块响应于预设触发的异常监测信号，根据所述异常监测信号确定并将对应的声波监测装置调整至开启状态，具体包括：

32、响应并解析所述异常监测信号获取当前时间点和待开启装置编号，同时采集获取当前隧道运行状态，根据所述当前时间点和所述当前隧道运行状态调用对应的异常监测模式；

33、根据所述待开启装置编号连接控制所述声波监测装置，并根据所述异常监测模式对所述声波监测装置进行参数调整，进而将调整后的所述声波监测装置调整为开启状态。

34、作为优选例子，所述信号处理模块通过预设的信号处理方法对转换后的反射信号进行信号处理，具体包括：

35、依次对所述反射信号进行滤波处理和信号放大处理，以使处理后的所述反射信号与所述声波监测装置发射的声波一一对应并关联；

36、根据关联的所述反射信号的接收时间和声波的发射时间计算获得回声时间差，并将计算获得的所述回声时间差与标准时间差进行对比，获得对比结果；

37、若所述对比结果为所述回声时间差与所述标准时间差之间的差值处于正常范围内，则说明所述回声时间差处于正常状态，进而确定隧道不存在所述异常物体；

38、若所述对比结果为所述回声时间差与所述标准时间差之间的差值不处于正常范围内，则说明所述回声时间差不处于正常状态，进而确定隧道存在所述异常物体。

39、作为优选例子，所述信号处理模块根据处理结果确定隧道存在异常物体后，将异常排除广播调整至开启状态并对所述异常物体进行持续监测，具体包括：

40、对所述处理结果进行数据信号分析处理，获得所述异常物体的运动信息，进而根据所述运动信息对所述异常物体的运动状态进行判断，进而根据判断结果确定是否需要将所述异常排除广播调整至开启状态；

41、若所述判断结果为所述异常物体的位置处于隧道边界并且所述异常物体处于运动状态，则确定无需触发所述异常排除广播，并对所述异常物体进行持续监测；

42、若所述判断结果为所述异常物体的位置不处于隧道边界或者所述异常物体处于静止状态，则确定需要触发所述异常排除广播，并对所述异常物体进行持续监测。

43、作为优选例子，所述信号处理模块持续监测所述异常物体直到接收的所述反射信号为正常状态；

44、若所述监测结果显示所述异常物体处于运动状态但运动方向朝向隧道内，则将所述异常排除广播调整为强效驱逐状态，并对所述异常物体进行持续监测；

45、若所述监测结果显示所述异常物体处于静止状态，则触发异常告警信号并根据所述异常物体的运动信息生成异常监测报告反馈至指定终端。