隧道施工监控方法、装置及系统与流程

本申请涉及隧道施工技术领域，具体而言，涉及一种隧道施工监控方法、装置及系统。

背景技术：

在隧道施工过程中，为了给施工计划提供可靠的数据支持，往往需要测量施工过程中隧道的开凿长度，即确定施工进度。

现有技术中，在测量施工进度时，一般是通过人工在施工现场测量隧道的施工进度。在隧道施工的过程中，各个工序之间的衔接十分紧凑，存在很多平行作业、交叉施工的工程，由于隧道施工现场的作业面本来就比较狭小，因此，在进行测量工作时，会对其他施工工序的进行造成影响，从而导致整个施工进度受到影响。

此外，人工对施工进度进行测量时，由于手工测量会存在一些误差，因此，会导致根据手工测量的数据确定的施工进度存在不准确的问题。

技术实现要素：

为了克服现有技术中的上述不足，本申请的目的在于提供一种隧道施工监控方法，应用于包括二衬台车和测距设备的监控系统，所述测距设备安装在所述二衬台车上，所述测距设备包括两个测距仪，所述测距仪分别用于采集测距设备与定位结构之间的距离以及所述测距设备与掌子面之间的距离；

所述监控系统中存储有测距设备与定位结构之间的第一初始距离以及测距设备与掌子面之间的第二初始距离，所述定位结构设置在测距设备远离掌子面的一侧且与隧道轴向垂直，所述方法包括：

获取测距设备与定位结构之间的第一实时距离以及获取测距设备与掌子面之间的第二实时距离；

根据所述第一初始距离与所述第二初始距离获得总初始距离，根据所述第一实时距离与所述第二实时距离获得总实时距离；

计算所述总初始距离与所述总实时距离之差，根据所述总初始距离与所述总实时距离之差确定施工进度。

可选地，所述监控系统还包括用于进行通信的收发设备和监控终端，所述测距设备通过所述收发设备与所述监控终端相互通信。

可选地，所述方法还包括，

将所述第一实时距离存储为所述第一初始距离，将所述第二实时距离存储为所述第二初始距离。

可选地，所述监控系统包括摄像头和测距仪，所述测距仪可转动设置，所述方法还包括，

根据所述摄像头采集的图像判断所述测距仪的测量方向；

根据所述测距仪的方向调整所述测距仪的测量方向。

本申请的另一目的在于提供一种隧道施工监控装置，应用于包括二衬台车和测距设备的监控系统，所述测距设备安装在所述二衬台车上，所述测距设备包括两个测距仪，所述测距仪分别用于采集测距设备与定位结构之间的距离以及所述测距设备与掌子面之间的距离，所述监控系统中存储有测距设备与定位结构之间的第一初始距离以及测距设备与掌子面之间的第二初始距离，所述定位结构设置在测距设备远离掌子面的一侧且与隧道轴向垂直，所述装置包括第一获取模块、第二获取和计算模块；

所述第一获取模块用于获取测距设备与定位结构之间的第一实时距离以及获取测距设备与掌子面之间的第二实时距离；

所述第二获取模块用于根据所述第一初始距离与所述第二初始距离获得总初始距离，根据所述第一实时距离与所述第二实时距离获得总实时距离；

所述计算模块用于计算所述总初始距离与所述总实时距离之差，根据所述总初始距离与所述总实时距离之差确定施工进度。

可选地，所述监控系统还包括用于进行通信的收发设备和监控终端，所述测距设备通过所述收发设备与所述监控终端相互通信。

可选地，所述装置还包括存储模块，所述存储模块用于将所述第一实时距离存储为所述第一初始距离，以及

将所述第二实时距离存储为所述第二初始距离。

本申请的另一目的在于提供一种隧道施工监控系统，所述监控系统包括二衬台车和测距设备，所述测距设备安装在所述二衬台车上，所述测距设备包括两个测距仪，所述测距仪分别用于采集测距设备与定位结构之间的距离以及所述测距设备与掌子面之间的距离，所述监控系统中存储有测距设备与定位结构之间的第一初始距离以及测距设备与掌子面之间的第二初始距离，所述定位结构设置在测距设备远离掌子面的一侧且与隧道轴向垂直，所述监控系统在运行时，执行以下步骤：

获取测距设备与定位结构之间的第一实时距离以及获取测距设备与掌子面之间的第二实时距离；

根据所述第一初始距离与所述第二初始距离获得总初始距离，根据所述第一实时距离与所述第二实时距离获得总实时距离；

计算所述总初始距离与所述总实时距离之差，根据所述总初始距离与所述总实时距离之差确定施工进度。

可选地，所述监控系统还包括用于进行通信的收发设备和监控终端，所述测距设备通过所述收发设备与所述监控终端相互通信。

可选地，所述监控系统还用于执行步骤：将所述第一实时距离存储为所述第一初始距离，将所述第二实时距离存储为所述第二初始距离。

相对于现有技术而言，本申请具有以下有益效果：

本申请实施例中，在二衬台车上设置两套测距设备，在隧道内设置定位结构，使一套测距设备采集二衬台车与定位结构之间的距离，另一套测距设备采集二衬台车与掌子面之间的距离，从而根据二衬台车与定位结构之间的距离和二衬台车与掌子面之间的距离来确定隧道的施工进度。由于在确定隧道的施工进度中，采用测距设备来获取二衬台车与定位结构之间的距离和二衬台车与掌子面之间的距离，从而根据二衬台车与定位结构之间的距离和二衬台车与掌子面之间的距离获得隧道的施工进度，由于整个测量过程中，并不需要人工在现场进行测量操作，因此，可以人工避免确定施工进度的测量过程给施工进程造成的影响。同时，采用测距仪采集距离二衬台车与定位结构之间的距离和二衬台车与掌子面之间的距离，来计算施工进度，获得的施工进度的结果更加准确。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的监控系统的布置结构示意图；

图2为本申请实施例提供的隧道施工监控设备的结构示意框图；

图3为本申请实施例提供的隧道施工监控方法的流程示意图；

图4为本申请实施例提供的隧道施工监控装置的结构示意框图。

图标：11-二衬台车；12-测距仪；13-摄像头；14-定位结构；15-收发设备；16-监控终端；17-隧道洞口；18-掌子面；100-隧道施工监控设备；110-隧道施工监控装置；111-第一获取模块；112-第二获取模块；113-计算模块；114-存储模块；120-存储器；130-处理器；140-测距设备。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

请参见图1，图1是本申请实施例提供一种隧道施工监控系统的设置示意图，所述监控系统包括二衬台车11和测距设备140，所述测距设备140是用于测量距离的设备，所述测距设备140安装在所述二衬台车11上，所述测距设备140包括两个测距仪12，所述测距仪12分别用于采集测距设备140与定位结构14之间的距离以及所述测距设备140与掌子面18之间的距离，所述监控系统中存储有测距设备140与定位结构14之间的第一初始距离以及测距设备140与掌子面18之间的第二初始距离，所述定位结构14设置在测距设备140远离掌子面18的一侧且与隧道轴向垂直。

二衬台车11即隧道衬砌台车，隧道衬砌台车是隧道施工过程二次衬砌中必须使用的专用设备，用于对隧道内壁的砼衬砌施工，是隧道施工过程中二次衬砌不可或缺的产品，主要有简易衬砌台车、全液压自动行走衬砌台车和网架式衬砌台车。

定位结构14是一段时间内，在监控工程进度过程中位置不会发生变化的结构，该结构的位置用于作为确定施工进度过程中的参考位置。例如，本实施例中，定位结构14可以是反光板，反光板是设置在二衬台车11靠近隧道口一侧，反光板较大的表面的垂线与测距方向一致，例如，反光板可以设置在隧道壁上。

测距设备140可以包括两个测距仪12。本实施例中，测距设备140还可以包括两个摄像头13。在组装测距仪12和摄像头13时，可以使测距仪12和摄像头13与同一水平面一致，也就是说，可以使测距仪12测距的方向以及摄像头13镜头中轴线所在方向与同一水平面一致。本实施例中，摄像头13可以采用可转动的摄像头13。在实际设置时，可以使一个摄像头13和一个测距仪12组合。

掌子面18又称礃子面，是坑道施工中的一个术语。本实施例中的掌子面18即开挖隧道工程中，不断向前推进的工作面。

请继续参照图1，可选地，本实施例中，所述监控系统还包括用于进行通信的收发设备15和监控终端16，所述测距设备140通过所述收发设备15与所述监控终端16相互通信。

例如，本实施例中，测距设备140上设置有通信模块，通信模块和收发设备15之间进行通信，收发设备15与监控终端16之间进行通信。

其中，收发设备15可以是中继器，监控终端16可以是电脑。

请参见图2，图2是本申请实施例提供的隧道施工监控设备100的结构示意框图，所述隧道施工监控设备100包括隧道施工监控装置110、测距设备140、存储器120和处理器130，所述存储器120、所述处理器130和所述测距设备140各元件相互之间直接或间接电性连接，用于实现数据交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。所述障碍物检测装置包括至少一个可以软件或固件(firmware)的形式存储于所述存储器120中或固化在所述隧道施工监控设备100的操作系统(operatingsystem，os)中的软件功能模块。所述处理器130用于执行所述存储器120中存储的可执行模块，例如所述隧道施工监控装置110所包括的软件功能模块及计算机程序等。

其中，所述存储器120可以是，但不限于，随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)，只读存储器(readonlymemory，rom)，可编程只读存储器(programmableread-onlymemory，prom)，可擦除只读存储器(erasableprogrammableread-onlymemory，eprom)，电可擦除只读存储器(electricerasableprogrammableread-onlymemory，eeprom)等。其中，存储器120用于存储程序，所述处理器130在接收到执行指令后，执行所述程序。

所述处理器130可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器130可以是通用处理器130，包括中央处理器130(centralprocessingunit，cpu)、网络处理器(networkprocessor，np)等；还可以是数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器130可以是微处理器130或者该处理器130也可以是任何常规的处理器130等。

请参见图3，图3是可以应用于上述监控系统的隧道施工监控方法，

所述监控系统中存储有测距设备140与定位结构14之间的第一初始距离以及测距设备140与掌子面18之间的第二初始距离，所述定位结构14设置在测距设备140远离掌子面18的一侧且与隧道轴向垂直。第一初始距离为参照时间点时测距设备140与定位结构14之间的距离，第二初始距离为参照时间点时测距设备140与掌子面18之间的距离。所述方法包括步骤s110-步骤s130。

步骤s110，获取测距设备140与定位结构14之间的第一实时距离以及获取测距设备140与掌子面18之间的第二实时距离。

步骤s120，根据所述第一初始距离与所述第二初始距离获得总初始距离，根据所述第一实时距离与所述第二实时距离获得总实时距离。其中，总初始距离的计算方法为所述第一初始距离与所述第二初始距离之和，总实时距离的计算方法为所述第一实时距离与所述第二实时距离之和。本实施例用于分别获取初始时刻(确定施工进度的参考时刻点)和确定施工进度的时刻，定位结构14与掌子面18之间的距离。

步骤s130，计算所述总初始距离与所述总实时距离之差，根据所述总初始距离与所述总实时距离之差确定施工进度。

所述总初始距离与所述总实时距离之差，即初始时刻与确定施工进度时刻之间的时间长度内，隧道沿其轴向的掘进长度。

本实施例中，将测距设备140设置在二衬台车11上，由于二衬台车11在施工过程中会随着施工进度不断推进，因此，二衬台车11与掌子面18的距离总是在一定的范围内。而在一次确定施工进度的时间中，定位结构14的位置在隧道轴向并不存在变化，因此，定位结构14与掌子面18之间的距离变化就是隧道的掘进长度。本实施例中，将测距设备140设置在二衬台车11上，能够使测距设备140随着二衬台车11向掌子面18移动，在实际使用该监控系统确定施工进度的过程中，只需要移动定位结构14即可，无需频繁拆卸测距设备140的操作。由于整个确定施工进度的过程中，只需要移动定位结构14，其他的操作并不需要人工操作，因此，能极大地减少测量工作对施工过程的影响。

可选地，在确定施工进度时，按照预设时间间隔获取第一实时距离与所述第二实时距离，这样，可以获得每个时间间隔之间的施工进度。

可选地，所述监控系统还包括用于进行通信的收发设备15和监控终端16，所述测距设备140通过所述收发设备15与所述监控终端16相互通信。

在实际确定施工进度的过程中，可以通过收发设备15将测距设备140采集的距离数据(第一实时距离与所述第二实时距离)发送给监控终端16，从而实现远程获取测距设备140采集的距离数据。

当施工现场放炮和出渣时，会存在灰层，这些灰层会遮挡激光，靠近掌子面18的掌子面18台车也会遮挡激光。

当测距设备140中包括摄像头13时，可以将摄像头13采集的现场的图像与距离数据一并发送至监控终端16。监控终端16可以根据现场的情况启动测距仪12的测距过程，当激光被遮档住时，不进行测量。

可选地，本实施例中，在步骤s110前，根据摄像头13采集的图像调整摄像头13。例如，可以将朝向掌子面18的摄像头13调整至，掌子面台车正下方能直接看见掌子面18墙壁的位置位于该摄像头13监控画面正中央。将朝向洞口的一侧的摄像头13调整至，定位结构14位于该摄像头13监控画面正中央。

可选地，所述方法还包括，将所述第一实时距离存储为所述第一初始距离，将所述第二实时距离存储为所述第二初始距离。

本实施例用于将当次确定施工进度时的第一实时距离和第二实时距离分别作为之后一次或者多次确定施工进度的第一初始距离和第二初始距离。也就是说，将最后一次确定施工进度时的第一实时距离和第二实时距离作为之后一次确定施工进度的第一初始距离和第二初始距离。

可选地，二衬台车11与掌子面18之间的距离小于200米，反光板与二衬台车11之间的距离小于200米。

本实施例中，使二衬台车11与掌子面18之间的距离保持200米内，反光板与二衬台车11之间的距离保持在200米内，可以使确定的施工进度更加精确。

例如，当隧道施工速度为每天能够掘进3.5米的平均施工速度时，可以将反光板美50天移动一次。

可选地，所述监控系统包括摄像头13和测距仪12，所述测距仪12可转动设置，所述方法还包括，根据所述摄像头13采集的图像判断所述测距仪12的测量方向，以及根据所述测距仪12的方向调整所述测距仪12的测量方向。

可选地，本实施例中，将测距仪12的测量方向调整为与隧道的轴向一致，从而能够减小运算量，提高得到的挖掘长度的精度，及能够提高施工进度的准确性。

本实施例中，在不做特殊说明的情况下，隧道的轴向均指隧道的掘进方向。

请参见图4，本申请的另一目的在于提供一种隧道施工监控装置110，应用于包括二衬台车11和测距设备140的监控系统，所述测距设备140安装在所述二衬台车11上，所述测距设备140包括两个测距仪12，所述测距仪12分别用于采集测距设备140与定位结构14之间的距离以及所述测距设备140与掌子面18之间的距离，所述监控系统中存储有测距设备140与定位结构14之间的第一初始距离以及测距设备140与掌子面18之间的第二初始距离，所述定位结构14设置在测距设备140远离掌子面18的一侧且与隧道轴向垂直，所述装置包括第一获取模块111、第二获取和计算模块113。所述隧道施工监控装置110包括一个可以软件或固件的形式存储于所述存储器120中或固化在所述监控系统的操作系统(operatingsystem，os)中的软件功能模块。

所述第一获取模块111用于获取测距设备140与定位结构14之间的第一实时距离以及获取测距设备140与掌子面18之间的第二实时距离。

本实施例中的第一获取模块111用于执行步骤s110，关于所述第一获取模块111的具体描述可参照对所述步骤s110的描述。

所述第二获取模块112用于根据所述第一初始距离与所述第二初始距离获得总初始距离，根据所述第一实时距离与所述第二实时距离获得总实时距离。

本实施例中的第二获取模块112用于执行步骤s120，关于所述第二获取模块112的具体描述可参照对所述步骤s120的描述。

所述计算模块113用于计算所述总初始距离与所述总实时距离之差，根据所述总初始距离与所述总实时距离之差确定施工进度。

本实施例中的计算模块113用于执行步骤s130，关于所述计算模块113的具体描述可参照对所述步骤s130的描述。

可选地，所述装置还包括存储模块114，所述存储模块114用于将所述第一实时距离存储为所述第一初始距离，以及

将所述第二实时距离存储为所述第二初始距离。

综上所述，本申请实施例中，在二衬台车11上设置两套测距设备140，在隧道内设置定位结构14，使一套测距设备140采集二衬台车11与定位结构14之间的距离，另一套测距设备140采集二衬台车11与掌子面18之间的距离，从而根据二衬台车11与定位结构14之间的距离和二衬台车11与掌子面18之间的距离来确定隧道的施工进度。由于在确定隧道的施工进度中，采用测距设备140来获取二衬台车11与定位结构14之间的距离和二衬台车11与掌子面18之间的距离，从而根据二衬台车11与定位结构14之间的距离和二衬台车11与掌子面18之间的距离获得隧道的施工进度，由于整个测量过程中，并不需要人工在现场进行测量操作，因此，可以避免测量施工进度给施工进程造成的影响。同时，采用测距仪12采集距离二衬台车11与定位结构14之间的距离和二衬台车11与掌子面18之间的距离，来计算施工进度，获得的施工进度的结果更加准确。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。