隧道净空收敛自动监测方法、装置及电子设备与流程

1.本公开涉及数据处理技术领域，尤其涉及一种隧道净空收敛自动监测方法、装置及电子设备。


背景技术：

2.随着中国高铁的快速发展建设，专供火车运输行驶的通道铁路隧道越来越多。铁路穿越山岭地区是，由于牵引能力有限和最大限坡要求(小于24％)，需要克服高程障碍，开挖隧道穿越山岭是一种合理的选择，其作用是缩短线路减小坡度，改善运营条件、提高牵引能力。长大隧道和高风险隧道的修建，存在的安全隐患引起施工设计的高度重视，采取有效的管理和技术措施避免事故的发生是隧道工作者最为关心的问题。
3.隧道净空收敛一直都是隧道量测中的重点项目，铁路隧道监控量测技术规程(q/cr 9218
‑
2015)4.1.4条规定：监控量测工作应随施工工序及时进行，测点应及时埋设，支护后2小时内读取初始数据，并应依据现场情况及时调整监控项目和内容。同时，该技术规程还明确规定了监控量测最重要的必测项目，其中隧道拱顶下沉、净空收敛和地表沉降就是其中的3个。目前隧道结构的变形监测主要采用常规人工测量的方法进行监测，当前应用于监控量测的主要仪器包括：水准仪、全站仪、钢挂尺、收敛计和适用于不同材料的压力盒、应变应力计等。人工观测任务重、监测频率受限、效率低，且受运营时间限制，无法实现监测工作的多指标、全天候、实时化。随着物联网、人工智能ai的快速崛起，运用传感器+采集传输设备，实现连续不间断、实时的隧道净空状态的量测，接入iot平台实时数据分析展示围岩状态，对强化隧道监控量测过程管理，降低施工安全风险起到积极作用。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本公开实施例提供一种隧道净空收敛自动监测方法、装置及电子设备，以至少部分解决现有技术中存在的问题。
5.第一方面，本公开实施例提供了一种隧道净空收敛自动监测方法，包括：
6.在隧道横断面上连续布设多个用于监测隧道位移的测量器；
7.基于每个测量器中包含的三轴加速度计和温度传感器，获取每个测量器所在位置的位移数据和温度数据；
8.基于所述温度数据，对所述位移数据进行数据修正，形成修正后的位移数据阵列；
9.基于所述位移数据阵列，对所述隧道净空收敛的情况进行自动监测。
10.根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述在隧道横断面上连续布设多个用于监测隧道位移的测量器，包括：
11.获取需要进行监测的隧道的长度；
12.对隧道的长度进行最小单元拆分，确定与隧道长度对应的测量器安装数量；
13.将确定需要的安装的测量器按照串联的方式在所述隧道中进行安装。
14.根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述在隧道横断面上连续布设多个用于
监测隧道位移的测量器，包括：
15.判断连续连接的测量器的数量是否超过预设阈值；
16.若是，则为所述测量器设置中继器，以便于通过中继器为测量器的信号提供扩大的差分信号，延长测量器信号的传输距离。
17.根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述基于每个测量器中包含的三轴加速度计和温度传感器，获取每个测量器所在位置的位移数据和温度数据，包括：
18.按照预设周期读取每个测量器上的三轴加速度计生成的空间位移变化值；
19.将所述空间位移变化值按照测量器串联位置的不同，形成空间位移变化值对应的隧道位置坐标。
20.根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述基于每个测量器中包含的三轴加速度计和温度传感器，获取每个测量器所在位置的位移数据和温度数据，还包括：
21.按照预设周期读取每个测量器上的温度传感器生成的温度测量值；
22.将所述空温度测量值按照测量器串联位置的不同，形成与隧道位置坐标对应的温度值序列。
23.根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述基于所述温度数据，对所述位移数据进行数据修正，形成修正后的位移数据阵列，包括：
24.获取位移数据所对应的温度值；
25.基于所述温度值所对应的修正系数，对所述位移数据进行数据修正。
26.根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述基于所述位移数据阵列，对所述隧道净空收敛的情况进行自动监测，包括：
27.基于所述位移数据阵列，形成与所述隧道相对应的空间坐标系；
28.基于所述空间坐标系，计算每个测量器所生成的空间位移数据所对应的空间位移值；
29.将所述空间位移值作为监控数据，进行实时监控。
30.第二方面，本公开实施例提供了一种隧道净空收敛自动监测方法装置，包括：
31.设置模块，用于在隧道横断面上连续布设多个用于监测隧道位移的测量器；
32.获取模块，用于基于每个测量器中包含的三轴加速度计和温度传感器，获取每个测量器所在位置的位移数据和温度数据；
33.修正模块，用于基于所述温度数据，对所述位移数据进行数据修正，形成修正后的位移数据阵列；
34.监测模块，用于基于所述位移数据阵列，对所述隧道净空收敛的情况进行自动监测。
35.第三方面，本公开实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括：
36.至少一个处理器；以及，
37.与该至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
38.该存储器存储有可被该至少一个处理器执行的指令，该指令被该至少一个处理器执行，以使该至少一个处理器能够执行前述第一方面或第一方面的任一实现方式中的隧道净空收敛自动监测方法。
39.第四方面，本公开实施例还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，该非暂态计
算机可读存储介质存储计算机指令，该计算机指令用于使该计算机执行前述第一方面或第一方面的任一实现方式中的隧道净空收敛自动监测方法。
40.第五方面，本公开实施例还提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算程序，该计算机程序包括程序指令，当该程序指令被计算机执行时，使该计算机执行前述第一方面或第一方面的任一实现方式中的隧道净空收敛自动监测方法。
41.本公开实施例中的隧道净空收敛自动监测方法方案，包括在隧道横断面上连续布设多个用于监测隧道位移的测量器；基于每个测量器中包含的三轴加速度计和温度传感器，获取每个测量器所在位置的位移数据和温度数据；基于所述温度数据，对所述位移数据进行数据修正，形成修正后的位移数据阵列；基于所述位移数据阵列，对所述隧道净空收敛的情况进行自动监测。通过本公开的处理方案，提高了隧道净空收敛自动监测方法的效率。
附图说明
42.为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，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它的附图。
43.图1为本公开实施例提供的一种隧道净空收敛自动监测方法的流程图；
44.图2为本公开实施例提供的另一种隧道净空收敛自动监测方法的流程图；
45.图3为本公开实施例提供的另一种隧道净空收敛自动监测方法的流程图；
46.图4为本公开实施例提供的另一种隧道净空收敛自动监测方法的流程图；
47.图5为本公开实施例提供的一种隧道净空收敛自动监测方法装置的结构示意图；
48.图6为本公开实施例提供的电子设备示意图。
具体实施方式
49.下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。
50.以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，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，都属于本公开保护的范围。
51.需要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本公开，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
52.还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本公开的基本构想，图式中仅显示与本公开中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
53.另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。
54.本公开实施例提供一种隧道净空收敛自动监测方法。本实施例提供的隧道净空收敛自动监测方法可以由一计算装置来执行，该计算装置可以实现为软件，或者实现为软件和硬件的组合，该计算装置可以集成设置在服务器、客户端等中。
55.参见图1，本公开实施例中的隧道净空收敛自动监测方法，可以包括如下步骤：
56.s101，在隧道横断面上连续布设多个用于监测隧道位移的测量器。
57.目前隧道结构的变形监测主要采用常规人工测量的方法进行监测，当前应用于监控量测的主要仪器包括：水准仪、全站仪、钢挂尺、收敛计和适用于不同材料的压力盒、应变应力计等。人工观测任务重、监测频率受限、效率低，且受运营时间限制，无法实现监测工作的多指标、全天候、实时化。
58.目前大多数发明专利中涉及的测量仪器为激光测距仪、全站仪、激光相位测距仪等，布置测点均为不连续布设，通过对拱顶下沉、地表下沉、周边位移的量测，每天1
‑
2次的监测频次，每(5
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50)米一个断面。铁路隧道监控量测技术规程(q/cr 9218
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2015)规定：监控量测系统的测试精度应满足设计要求。拱顶下沉、净空变化、地表沉降、纵向位移、隧底隆起测试精度可为0.5mm～1mm，围岩内部位移测试精度可为0.1mm，爆破振动速度测试精度可为1mm/s。其他监控量测项目的测试精度应结合元器件的精度确定。
59.与现有技术中的方案不同，本技术的方案则是在隧道的横截面上连续设置多个测量孔，通过在测量孔上设置测量器的方式来进行监测。
60.s102，基于每个测量器中包含的三轴加速度计和温度传感器，获取每个测量器所在位置的位移数据和温度数据。
61.为了便于对测量器中的数据进行采集，相应的，在每个测量器中设置三轴加速度计和温度传感器，获取每个测量器所在位置的位移数据和温度数据。通过这种方式，能够有效的对隧道中的数据进行监控。
62.具体的，可以按照预设周期读取每个测量器上的三轴加速度计生成的空间位移变化值；将所述空间位移变化值按照测量器串联位置的不同，形成空间位移变化值对应的隧道位置坐标。按照预设周期读取每个测量器上的温度传感器生成的温度测量值；将所述空温度测量值按照测量器串联位置的不同，形成与隧道位置坐标对应的温度值序列。
63.s103，基于所述温度数据，对所述位移数据进行数据修正，形成修正后的位移数据阵列。
64.由于不同测量点处的温度存在不同，会导致测量产生的位移数据存在差异，为此，可以针对不同的温度值，对测量到的位移数据进行修正，利用修正后的数据来形成位移数据阵列，进而确定隧道测量点的位移数据。
65.s104，基于所述位移数据阵列，对所述隧道净空收敛的情况进行自动监测。
66.具体的，可以基于所述位移数据阵列，形成与所述隧道相对应的空间坐标系；基于
所述空间坐标系，计算每个测量器所生成的空间位移数据所对应的空间位移值；将所述空间位移值作为监控数据，进行实时监控。
67.通过上述实施例中的方案，可以通过设置的多个测量点对隧道中的位移数据进行监控，从而提高了隧道净空收敛数据测量的准确性。
68.参见图2，根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述在隧道横断面上连续布设多个用于监测隧道位移的测量器，包括：
69.s201，获取需要进行监测的隧道的长度；
70.s202，对隧道的长度进行最小单元拆分，确定与隧道长度对应的测量器安装数量；
71.s203，将确定需要的安装的测量器按照串联的方式在所述隧道中进行安装。
72.参见图3，根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述在隧道横断面上连续布设多个用于监测隧道位移的测量器，包括：
73.s301，判断连续连接的测量器的数量是否超过预设阈值；
74.s302，若是，则为所述测量器设置中继器，以便于通过中继器为测量器的信号提供扩大的差分信号，延长测量器信号的传输距离。
75.参见图4，根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述基于每个测量器中包含的三轴加速度计和温度传感器，获取每个测量器所在位置的位移数据和温度数据，包括：
76.s401，按照预设周期读取每个测量器上的三轴加速度计生成的空间位移变化值；
77.s402，将所述空间位移变化值按照测量器串联位置的不同，形成空间位移变化值对应的隧道位置坐标。
78.根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述基于每个测量器中包含的三轴加速度计和温度传感器，获取每个测量器所在位置的位移数据和温度数据，还包括：按照预设周期读取每个测量器上的温度传感器生成的温度测量值；将所述空温度测量值按照测量器串联位置的不同，形成与隧道位置坐标对应的温度值序列。
79.根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述基于所述温度数据，对所述位移数据进行数据修正，形成修正后的位移数据阵列，包括：获取位移数据所对应的温度值；基于所述温度值所对应的修正系数，对所述位移数据进行数据修正。
80.根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述基于所述位移数据阵列，对所述隧道净空收敛的情况进行自动监测，包括：基于所述位移数据阵列，形成与所述隧道相对应的空间坐标系；基于所述空间坐标系，计算每个测量器所生成的空间位移数据所对应的空间位移值；将所述空间位移值作为监控数据，进行实时监控。
81.与上面的实施例相对应，参见图5，本公开实施例还提供了一种隧道净空收敛自动监测方法装置50，包括：
82.设置模块501，用于在隧道横断面上连续布设多个用于监测隧道位移的测量器；
83.获取模块502，用于基于每个测量器中包含的三轴加速度计和温度传感器，获取每个测量器所在位置的位移数据和温度数据；
84.修正模块503，用于基于所述温度数据，对所述位移数据进行数据修正，形成修正后的位移数据阵列；
85.监测模块504，用于基于所述位移数据阵列，对所述隧道净空收敛的情况进行自动监测。
86.本实施例未详细描述的部分，参照上述方法实施例中记载的内容，在此不再赘述。
87.参见图6，本公开实施例还提供了一种电子设备60，该电子设备包括：
88.至少一个处理器；以及，
89.与该至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
90.该存储器存储有可被该至少一个处理器执行的指令，该指令被该至少一个处理器执行，以使该至少一个处理器能够执行前述方法实施例中的隧道净空收敛自动监测方法。
91.本公开实施例还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，该非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，该计算机指令用于使该计算机执行前述方法实施例中的隧道净空收敛自动监测方法。
92.本公开实施例还提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算程序，该计算机程序包括程序指令，当该程序指令被计算机执行时，使该计算机执行前述方法实施例中的的隧道净空收敛自动监测方法。
93.下面参考图6，其示出了适于用来实现本公开实施例的电子设备60的结构示意图。本公开实施例中的电子设备可以包括但不限于诸如移动电话、笔记本电脑、数字广播接收器、pda(个人数字助理)、pad(平板电脑)、pmp(便携式多媒体播放器)、车载终端(例如车载导航终端)等等的移动终端以及诸如数字tv、台式计算机等等的固定终端。图6示出的电子设备仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。
94.如图6所示，电子设备60可以包括处理装置(例如中央处理器、图形处理器等)601，其可以根据存储在只读存储器(rom)602中的程序或者从存储装置608加载到随机访问存储器(ram)603中的程序而执行各种适当的动作和处理。在ram 603中，还存储有电子设备60操作所需的各种程序和数据。处理装置601、rom 602以及ram 603通过总线604彼此相连。输入/输出(i/o)接口605也连接至总线604。
95.通常，以下装置可以连接至i/o接口605：包括例如触摸屏、触摸板、键盘、鼠标、图像传感器、麦克风、加速度计、陀螺仪等的输入装置606；包括例如液晶显示器(lcd)、扬声器、振动器等的输出装置607；包括例如磁带、硬盘等的存储装置608；以及通信装置609。通信装置609可以允许电子设备60与其他设备进行无线或有线通信以交换数据。虽然图中示出了具有各种装置的电子设备60，但是应理解的是，并不要求实施或具备所有示出的装置。可以替代地实施或具备更多或更少的装置。
96.特别地，根据本公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信装置609从网络上被下载和安装，或者从存储装置608被安装，或者从rom602被安装。在该计算机程序被处理装置601执行时，执行本公开实施例的方法中限定的上述功能。
97.需要说明的是，本公开上述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储
器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(cd
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rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本公开中，计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读信号介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：电线、光缆、rf(射频)等等，或者上述的任意合适的组合。
98.上述计算机可读介质可以是上述电子设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。
99.上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被该电子设备执行时，使得该电子设备：获取至少两个网际协议地址；向节点评价设备发送包括所述至少两个网际协议地址的节点评价请求，其中，所述节点评价设备从所述至少两个网际协议地址中，选取网际协议地址并返回；接收所述节点评价设备返回的网际协议地址；其中，所获取的网际协议地址指示内容分发网络中的边缘节点。
100.或者，上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被该电子设备执行时，使得该电子设备：接收包括至少两个网际协议地址的节点评价请求；从所述至少两个网际协议地址中，选取网际协议地址；返回选取出的网际协议地址；其中，接收到的网际协议地址指示内容分发网络中的边缘节点。
101.可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本公开的操作的计算机程序代码，上述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如java、smalltalk、c++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(lan)或广域网(wan)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
102.附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、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，该模块、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，两个接连地表示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操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。
103.描述于本公开实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬
件的方式来实现。其中，单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定，例如，第一获取单元还可以被描述为“获取至少两个网际协议地址的单元”。
104.应当理解，本公开的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。
105.以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开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公开揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。