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    隧道襯砌臺車快速定位系統(tǒng)研究

    2017-04-12 21:01:14余振華
    科技資訊 2017年5期
    關(guān)鍵詞:隧道

    余振華

    摘 要:隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,定位測量技術(shù)的發(fā)展也極為迅速,尤其是在隧道施工中的應(yīng)用,更是發(fā)揮出其自身的優(yōu)勢。隧道襯砌臺車快速定位系統(tǒng)綜合圖像處理技術(shù)、激光測距技術(shù)、無線通信技術(shù)等,并根據(jù)施工現(xiàn)場實際情況輸入相關(guān)參數(shù)值,以及在自動化技術(shù)的支持下,大大縮減了隧道襯砌臺車的定位時間,是隧道施工定位測量不可缺少的輔助工具。

    關(guān)鍵詞:隧道 襯砌臺車 快速定位系統(tǒng)

    中圖分類號:T455 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1672-3791(2017)02(b)-0092-02

    近些年來,隧道襯砌臺車快速定位系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用到隧道施工中,其具有高效率、自動化、高精度的優(yōu)勢,深受人們青睞,與傳統(tǒng)隨動定位測量相比,不僅大大縮減了工作時間,同時也降低了勞動強度,以下主要針對隧道襯砌臺車快速定位系統(tǒng)展開研究。

    1 隧道襯砌臺車快速定位系統(tǒng)工作原理

    襯砌臺車被廣泛應(yīng)用到隧道工程施工中,主要用于測量定位,具體工作原理如下:首先以隧道內(nèi)的已知點作為快速定位的控制點,并在此架設(shè)高分辨率長焦數(shù)字相機以及激光測距儀等[1]。其次在襯砌臺車上固定反光片,將其作為激光測距儀使用中的激光反射靶,將激光測距儀所測量的數(shù)據(jù)信息以及相機成像相關(guān)數(shù)據(jù)信息傳入工控機,由工控機對這些數(shù)據(jù)進行分析和處理,進而得到定位點的數(shù)據(jù),得出位置的偏移量。最后再將這些數(shù)據(jù)傳送至系統(tǒng)終端,操作人員可根據(jù)這些數(shù)據(jù)對臺車進行準(zhǔn)確定位。在自動化技術(shù)飛速發(fā)展的今天,隧道襯砌臺車快速定位系統(tǒng)工作過程中的測量、液控、分析、定位以及誤差校核等全部過程都是自動完成,一方面節(jié)省了大量的人力,另一方面自動化也能有效避免以往人工定位、測量、計算出現(xiàn)的偏差,進一步提高定位的準(zhǔn)確性。

    2 隧道襯砌臺車快速定位系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)分析

    眾所周知,隧道襯砌臺車快速定位系統(tǒng)實施的過程中,需要進行數(shù)據(jù)傳輸,才能實現(xiàn)對整個系統(tǒng)操作的控制,其中最關(guān)鍵的技術(shù)則是無線網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)、交互操作技術(shù)等[2]。隧道襯砌臺車快速定位系統(tǒng)實施過程中,會對平面圖像的高精度進行分析,而其中的數(shù)字圖像處理技術(shù)則是必不可少的,圖像處理通過濾波、邊緣提取以及中心定位等,最后會將這些信息傳入到系統(tǒng)控制臺中,而這個傳輸過程則是充分利用無線網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)、傳輸信息的控制、傳輸對象的控制、傳輸時間的控制等,任何一項傳輸環(huán)節(jié)出現(xiàn)偏差都將影響隧道襯砌臺車快速定位系統(tǒng)的整體定位測量效果。

    現(xiàn)今所使用的隧道襯砌臺車定位操作系統(tǒng)中的軟件算法是經(jīng)過優(yōu)化后,與傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)相比,當(dāng)前的軟件算法能夠為系統(tǒng)提供簡單直觀的輸入界面,更便于參數(shù)的輸入。另外,在隧道施工中,應(yīng)工程要求,需要多次移動定位儀器,在該系統(tǒng)支持下,更便于移動位置后的重新定位,尤其是對有坡度隧道、曲線隧道施工地形中的測量優(yōu)勢更大。隧道襯砌臺車快速定位系統(tǒng)運行主要通過無線通信協(xié)議來先對工程測量的控制以及定位計算分析結(jié)果數(shù)據(jù)信息的顯示和傳輸。操作人員在隧道內(nèi)通過手持終端接收相關(guān)數(shù)據(jù),即可實現(xiàn)對臺車位置的測量控制,以及對測量結(jié)果的顯示和輸出,相比于傳統(tǒng)的隧道定位系統(tǒng),不會受到隧道內(nèi)部空間位置以及周圍環(huán)境因素的影響,再加上操作簡單、易上手,在沒有專業(yè)測量人員的情況下即可順利完成測量定位系統(tǒng)的測量操作等相關(guān)工作,為隧道工程順利施工提供可靠的依據(jù)。

    3 隧道襯砌臺車快速定位系統(tǒng)構(gòu)成

    隧道襯砌臺車快速定位系統(tǒng)主要由硬件和軟件構(gòu)成,以下主要針對系統(tǒng)構(gòu)成的硬件和軟件進行詳細分析。

    3.1 硬件構(gòu)成

    隧道襯砌臺車快速定位系統(tǒng)的硬件主要由傳感器部分、定位測量終端、工控機部分以及電光源系統(tǒng)4部分組成。其中傳感器部分主要由鏡頭、工業(yè)相機、激光測距儀等結(jié)構(gòu)組成,在整個定位系統(tǒng)運行中主要負責(zé)測量圖像的抓取以及激光測距工作,并將這些收集的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)焦た貦C,再由工控機對這些數(shù)據(jù)信息進行處理。

    定位測量終端部分主要由顯示屏、繼電器控制器、無線通訊模塊等部分組成,該部分主要負責(zé)利用無線通信模塊將系統(tǒng)需要執(zhí)行的命令發(fā)送到工控機,以及接收來自工控機的數(shù)據(jù)等,而該結(jié)構(gòu)中的繼電器控制器則需要控制點光源,并實現(xiàn)定位控制終端和液壓以及實現(xiàn)將各控制系統(tǒng)連接到一個整體的控制系統(tǒng),不僅實現(xiàn)了對液壓閥動作的控制,更便于對快速定位系統(tǒng)的控制和操作,進而保證隧道襯砌臺車快速定位系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性、可靠性。

    工控機部分主要由顯示器、主機、無線通信模塊組成,該部分的主要任務(wù)是通過無線通信模塊接收系統(tǒng)命令,實現(xiàn)對傳感器的控制,并通過接收傳感器傳來的相關(guān)數(shù)據(jù),達到計算臺車模板的偏離數(shù)據(jù),再通過無線通信方式將這些數(shù)據(jù)發(fā)送到定位控制終端,實現(xiàn)對臺車的定位,為隧道施工提供可靠的位置信息。

    3.2 軟件構(gòu)成

    隧道襯砌臺車快速定位系統(tǒng)軟件主要由人機交互系統(tǒng)組成,利用VC++開發(fā)平臺研發(fā)而成,具有系統(tǒng)誤差校準(zhǔn)的能力,進一步提高隧道襯砌臺車快速定位系統(tǒng)定位的精準(zhǔn)性、可靠性、穩(wěn)定性。由于每個隧道工程環(huán)境不同、施工要求不同,因此,在系統(tǒng)軟件運行開始之后,首先要輸入初始值,再對其進行校正測量,由系統(tǒng)對測量數(shù)據(jù)進行分析是否存在偏差,如果有偏差需要進行調(diào)整,直到無偏移位置,最終實現(xiàn)臺車定位(如圖1所示)。

    4 結(jié)語

    綜上所述,隧道施工數(shù)量不斷增加的情況下,對隧道施工定位測量工作質(zhì)量要求越來越高,為滿足施工需求,需要對定位系統(tǒng)進行不斷改進和創(chuàng)新。該文所提到的隧道襯砌臺車快速定位系統(tǒng)是當(dāng)前隧道定位測量廣泛應(yīng)用的系統(tǒng),系統(tǒng)全自動測量定位,減少了大量的人力輸出,同時也提高了測量定位的準(zhǔn)確性,以及縮減測量定位時間,在未來的隧道工程施工中有著廣泛的應(yīng)用前景。當(dāng)然,在科技飛速發(fā)展下,隧道襯砌臺車快速定位系統(tǒng)也應(yīng)進行不斷地改進和創(chuàng)新,才能滿足測量定位工程發(fā)展的趨勢。

    參考文獻

    [1] 祝志恒,陽軍生,肖超,等.基于形函數(shù)的隧道襯砌內(nèi)壁影像展平方法及其應(yīng)用[J].鐵道科學(xué)與工程學(xué)報,2014(3):101-106.

    [2] 徐浩,劉江平,范承余,等.隧道襯砌病害的探地雷達波場模擬與特征分析[J].中南大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2013(11):4581-4587.

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