本發(fā)明涉及一種公路隧道檢測裝置，尤其是涉及一種公路隧道表觀病害采集車。

背景技術：

我國公路隧道的建設和研究取得了飛速的發(fā)展，對隧道安全的監(jiān)測也刻不容緩。常見的隧道病害包括：變形侵限、裂縫、滲漏水、錯臺、掉塊、坍塌、基底翻漿冒泥、下沉、底鼓、襯砌背后空洞等，這些病害給隧道安全帶來了極大的隱患，對這些病害的檢測是隧道研究的關鍵問題。

目前我國對隧道病害的采集主要依靠人工記錄和隧道病害檢測車兩類。人工檢測由工人進行現場觀測后畫出隧道內的病害圖，具有一定的主觀性，且危險程度高。目前開發(fā)的隧道病害檢測車，一般只針對隧道裂縫，滲漏水，空洞等兩三種指標進行檢測，檢測目標范圍也只局限于襯砌，檢測指標較為單一，檢測目標不夠廣泛；且檢測車的內部構造不夠靈活，無法根據需要安裝對應的設備，難以滿足隧道監(jiān)測全方位的無死角的高檢測要求。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種檢測范圍廣、功能全面、使用方便的公路隧道表觀病害采集車。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種公路隧道表觀病害采集車，包括：

圖像采集模塊，用于采集隧道襯砌和路面的表觀影像數據；

激光掃描模塊，用于對隧道輪廓進行全斷面掃描，獲取隧道輪廓數據；

環(huán)境檢測模塊，用于對隧道內環(huán)境數據進行采集；

控制模塊，分別連接所述圖像采集模塊、激光掃描模塊和環(huán)境檢測模塊，用于接收并存儲各模塊采集的數據，該控制模塊包括通過交換機連接的主控電腦和工控機；

供電模塊，分別連接所述圖像采集模塊、激光掃描模塊、環(huán)境檢測模塊和控制模塊，用于整個系統的供電；

所述圖像采集模塊、激光掃描模塊、環(huán)境檢測模塊、控制模塊和供電模塊均安裝于一廂式貨車上。

所述圖像采集模塊包括與工控機連接的工業(yè)相機陣列以及分別與交換機連接的洞門攝像機組和路面攝像機組。

所述工業(yè)相機陣列還連接有補光燈。

所述激光掃描模塊包括分別與交換機連接的激光掃描儀和激光測距儀。

所述主控電腦內設置有水冷散熱器。

所述廂式貨車從車頭到車尾依次分為前艙控制部、中艙設備安裝部和尾艙設備安裝部，所述控制模塊設置于前艙控制部內，所述圖像采集模塊、激光掃描模塊、環(huán)境檢測模塊和供電模塊分布設置于中艙設備安裝部和尾艙設備安裝部內。

所述中艙設備安裝部包括滑動艙門、設備支架和艙門驅動器，所述艙門驅動器與滑動艙門連接，所述設備支架設置于由滑動艙門和廂式貨車地板形成的空間內，所述廂式貨車地板上設有供滑動艙門滑動的導軌和用于放置連接電線的線槽。

所述尾艙設備安裝部由上至下分為設備安裝艙和供電艙，所述設備安裝艙包括移動滑門和可拆卸面板，所述設備安裝艙內設置有機械臂平臺，所述移動滑門連接有滑門驅動器，所述可拆卸面板上設置有作為圖像采集模塊視窗的玻璃窗口，所述供電艙包括上翻式艙門。

所述廂式貨車車頂設置有用于安裝車頂設備的預留工作平臺。

所述采集車還包括與交換機連接的里程定位模塊，該里程定位模塊包括測距輪傳感器和GPS。

與現有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

1、檢測范圍廣，不僅能對襯砌的裂縫、滲漏水、剝落情況進行監(jiān)測，還能對洞口、洞門、路面、檢修道、排水系統、吊頂、內裝飾的異常狀況進行檢測，全方位保證公路隧道的安全性；

2、功能全面，對隧道的縱向照度、風速、隧道輪廓、照明通風、消防設備狀態(tài)、電纜配電箱過熱等指標進行檢測，有效防止設備工作異常引起的隧道安全隱患；

3、設備靈活，本發(fā)明的主體為一廂式貨車，通過對廂式貨車的改裝，根據實際設備安裝要求加工廂體，能適應各種不同的檢測需求；

4、使用方便，本發(fā)明通過對廂式貨車的改造，將采集設備安裝于改造后的廂式貨車內，同時設置了滑動艙門、移動滑門、機械臂平臺等結構，可方便地使用采集設備。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結構示意圖；

圖2為本發(fā)明圖像采集模塊的連接示意圖；

圖3為本發(fā)明廂式貨車的整體示意圖；

圖4為本發(fā)明廂式貨車的側視圖；

圖5為本發(fā)明廂式貨車車尾示意圖；

圖6為本發(fā)明廂式貨車車廂內部剖面圖；

圖7為本發(fā)明廂式貨車車廂頂部示意圖；

圖8為本發(fā)明工業(yè)相機陣列安裝位置及角度示意圖；

圖中，1、圖像采集模塊，2、激光掃描模塊，3、環(huán)境檢測模塊，4、控制模塊，5、供電模塊，101、工業(yè)相機陣列，102、補光燈，103、洞門攝像機組，104、路面攝像機組，201、激光掃描儀，201、激光測距儀，301、照度攝像機，302、風速儀，401、主控電腦，402、交換機，403、工控機，404、IO卡，405、圖像采集卡，501、發(fā)電機，502、UPS，601、測距輪傳感器，602、GPS，701、前艙控制部，702、中艙設備安裝部，703、尾艙設備安裝部，704、操作臺，705、座椅，706、開放式機柜，707、滑動艙門，708、設備支架，709、移動滑門，710、可拆卸面板，711、玻璃窗口，712、供電艙，713、預留工作平臺。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。本實施例以本發(fā)明技術方案為前提進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。

如圖1-圖2所示，本實施例提供一種公路隧道表觀病害采集車，包括圖像采集模塊1、激光掃描模塊2、環(huán)境檢測模塊3、控制模塊4和供電模塊5，其中，圖像采集模塊1用于采集隧道襯砌和路面的表觀影像數據；激光掃描模塊2用于對隧道輪廓進行全斷面掃描，獲取隧道輪廓數據；環(huán)境檢測模塊3用于對隧道內環(huán)境數據進行采集；控制模塊4分別連接圖像采集模塊1、激光掃描模塊2和環(huán)境檢測模塊3，用于接收并存儲各模塊采集的數據，該控制模塊4包括通過交換機402連接的主控電腦401和工控機403；供電模塊5分別連接圖像采集模塊1、激光掃描模塊2、環(huán)境檢測模塊3和控制模塊4，用于整個系統的供電；圖像采集模塊1、激光掃描模塊2、環(huán)境檢測模塊3、控制模塊4和供電模塊5均安裝于一廂式貨車上。

圖像采集模塊1包括與工控機403連接的工業(yè)相機陣列101以及分別與交換機402連接的洞門攝像機組103和路面攝像機組104。工業(yè)相機陣列101還可連接有補光燈102。工業(yè)相機陣列101拍攝范圍覆蓋整個隧道斷面來進行圖像采集，同時利用補光燈102對其進行補光，以滿足運動拍攝時的亮度要求。

本實施例中，工業(yè)相機陣列101可根據拍攝距離遠近采用75mm、85mm、100mm三種焦距的鏡頭，使圖像采集精度達到0.2～0.4mm/pix。補光燈102可采用紅外補光燈。

紅外補光燈的設計指標如下：

單個燈具寬度在0.5米以內，照射寬度為2米；

單個燈具在物距3.5米至7.5米的任意照射距離下，使被照面的照度均勻度(最低照度/最高照度)需達到95％以上；

對整個隧道斷面的照明通過燈陣的方式進行覆蓋，需解決相鄰燈光照明交界處的均勻度問題，以保證整個燈陣照射范圍內的均勻度也達到95％以上。

主要設計思路如下：

采用高功率低熱阻的高密度光源(HPP)技術設計，實現類點光源模式，以便在7米距離上實現光投射；

采用一體式光學反光杯設計，實現高的紅外光光效率系統；

采用低熱阻大熱流散熱系統，滿足局部大熱流散熱要求；

選擇865nm峰值波長的，避免出現730nm左右的光線干擾駕駛員；

采用條形鋁型材結構，保持單燈的防塵防水性；

每根條形燈采用獨立可調光電源控制，在裝配時，可根據照射區(qū)域要求進行獨立調節(jié)，使?jié)M足整體光照效果；

電源采取外置結構，方便維護。

激光掃描模塊2包括分別與交換機連接的激光掃描儀201和激光測距儀202。

環(huán)境檢測模塊3包括照度攝像機和風速儀，分別通過交換機402與主控電腦401連接，可以實現照度、風速等環(huán)境數據的采集。

主控電腦401內設置有水冷散熱器同，主控電腦上安裝有采集系統軟件控制所有設備的數據采集，設置有IO卡404，工控機403則通過安裝在其內部的圖像采集卡405控制工業(yè)相機陣列進行圖像采集。

供電模塊5包括發(fā)電機501和UPS502。

如圖3-圖7所示，廂式貨車從車頭到車尾依次分為前艙控制部701、中艙設備安裝部702和尾艙設備安裝部703。

前艙控制部701為人員操作區(qū)域及控制設備安裝區(qū)域，包括操作臺704、座椅705和用于安裝控制模塊4的開放式機柜706。前艙控制部701對應的車頂可安裝車頂空調等設備。

中艙設備安裝部702包括滑動艙門707、設備支架708和艙門驅動器，艙門驅動器與滑動艙門707連接，設備支架708設置于由滑動艙門和廂式貨車地板形成的空間內，廂式貨車地板上設有供滑動艙門707滑動的導軌和用于放置連接電線的線槽。本實施例中，艙門驅動器采用液壓缸，該液壓缸通過液壓推桿驅動滑動艙門707打開或關閉。

設備支架708可用于安裝工業(yè)相機陣列101和補光燈102。本實施例中，工業(yè)相機陣列101包括30臺工業(yè)相機，同時設置有40盞紅外補光燈，為了全面覆蓋隧道視角，工業(yè)相機的安裝位置及角度如圖8所示。

尾艙設備安裝部703由上至下分為設備安裝艙和供電艙712，設備安裝艙包括移動滑門709和可拆卸面板710，設備安裝艙內設置有機械臂平臺，移動滑門709連接有滑門驅動器，可拆卸面板710上設置有作為圖像采集模塊視窗的玻璃窗口711，供電艙712包括上翻式艙門，移動滑門709通過液壓桿和滑軌控制開閉，從而使機械臂平臺能夠伸出車廂，更好地實現圖像采集。洞門攝像機組103和路面攝像機組104可安裝于機械臂平臺上。

廂式貨車車頂設置有用于安裝車頂設備的預留工作平臺713。

上述公路隧道表觀病害采集車能夠實現的功能包括隧道洞口、洞門、襯砌、路面、吊頂、內裝的定期檢查；隧道縱向照度檢測、風速檢測、隧道輪廓掃描、照明通風消防設備狀態(tài)檢測、電纜配電箱過熱檢測等。

襯砌病害檢查通過工業(yè)相機陣列實現，主要指隧道表面病害的檢測，包含襯砌裂縫、滲漏水、剝落剝離。該功能通過高清的工業(yè)相機陣列對隧道進行連續(xù)拍照，得到隧道襯砌表面的影像數據，再經過后期數據處理，得到病害信息數據。

路面檢查通過路面攝像機組實現，主要為檢查路面坑槽、積水的情況。以3車道隧道的路面核算，3車道路面一般為13米左右，精度為10mm時，需要1～2臺高清攝像機。

本發(fā)明的另一實施例中，采集車還包括與交換機連接的里程定位模塊，該里程定位模塊包括測距輪傳感器601和GPS602。

以上詳細描述了本發(fā)明的較佳具體實施例。應當理解，本領域的普通技術人員無需創(chuàng)造性勞動就可以根據本發(fā)明的構思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術領域中技術人員依本發(fā)明的構思在現有技術的基礎上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術方案，皆應在由權利要求書所確定的保護范圍內。