一种路面、隧道一体化检测方法及检测设备、车辆与流程

本发明涉及检测设备
技术领域：
，尤其涉及一种路面、隧道一体化激光检测方法及检测设备、车辆。
背景技术：
：由于地质条件、地形条件、气候条件以及设计、施工、运营过程中各个因素的影响，隧道在长期使用过程中比普通道路更容易出现病害，如衬砌开裂腐蚀、渗漏水和冻害等，这些病害都会直接或间接导致隧道产生形变。目前隧道检测方法的检测成本过高，检测设备动辄上百万，使隧道日常检测的频率难以增加，无法在病害形成初期遏制其发展。隧道承受山体压力需要路面和隧道衬砌共同承受，因此需要将路面和衬砌当前的真是状态通过建模，真实的展现出来，供技术人员对隧道养护方案进行决策。因此如何提供一种隧道检测方案，能够在及时对隧道的形变进行检测的同时，节省检测的人力，提高管理的效率是本领域技术人员亟待解决的技术问题，目前还没有能够同时对路面和隧道衬砌进行检测，并完成一体化联合建模的设备和技术，因此需要开发本设备。技术实现要素：本发明提供路面、隧道一体化激光检测方法及检测设备、车辆，能够对隧道内的路面、内拱形变进行一体化检测，节省检测的人力，降低设备的成本，提高管理的效率。一方面，本发明首次提出公路路面、隧道一体化检测技术，并首次应用曲面拟合的方法对隧道内拱面进行变形检测。具体包括：当所述车体驶入隧道时，获取隧道的路面、内拱面的点云数据；计算设备接收所述点云数据，通过智能算法同步识别路面病害信息，并基于相邻两次检测中采集到的隧道全断面点云数据进行拟合结果对比。另一方面，本发明同时开发出一种路面、隧道一体化检测设备，包括：一体化检测装置以及计算设备；所述一体化检测装置设置于车体的顶部，用于当所述车体驶入隧道时，获取隧道的路面、内拱面的点云数据；所述计算设备设置于所述车体的内部，与所述一体化检测装置通信连接，用于接收所述点云数据，并基于相邻两次检测中采集到的隧道全断面点云数据进行拟合结果对比。进一步地，所述一体化检测装置包括：路面检测模块、激光雷达传感模块、gps(globalpositioningsystem，全球定位系统)模块；所述路面检测模块、所述激光雷达传感模块以及所述gps模块设置于所述车体的顶部。进一步地，所述路面检测模块使用线检测设备，用于获取路面的点云数据；所述激光雷达传感模块，用于获取隧道的内拱面的点云数据；所述gps模块用于获取车辆的实时位置。进一步地，所述激光雷达传感模块包括：上激光块和下激光块；所述上激光块的中间位置设有32个激光接收器；所述32个激光发射器的左侧设有16个激光发射器；所述32个激光发射器的右侧设有16个激光发射器；所述上激光块的中间位置设有32个激光接收器；所述32个激光发射器的左侧设有16个激光发射器；所述32个激光发射器的右侧设有16个激光发射器。进一步地，所述激光雷达传感模块设有旋转装置；所述上激光块与所述下激光块在所述旋转装置的驱动下旋转。进一步地，所述计算设备的输出端连接有显示器；所述显示器设置于所述车体的驾驶中控台，用于显示所述形变比对结果。进一步地，还包括：隧道探测器，用于在所述车体驶达隧道时，发出启动所述激光雷达传感模块以及所述计算设备的控制信号。另外，本发明还提供一种检测车辆，设有上述任一种路面、隧道一体化检测设备。此外，本发明提供一种路面、隧道一体化激光检测方法，应用于上述的路面、隧道一体化检测设备，包括：当所述车体驶入隧道时，获取隧道的路面、内拱面的点云数据；计算设备接收所述点云数据，通过智能算法同步识别路面病害信息，并基于相邻两次检测中采集到的隧道全断面点云数据进行拟合结果对比。进一步地，所述计算设备接收所述点云数据，通过智能算法同步识别路面病害信息，并基于相邻两次检测中采集到的隧道全断面点云数据进行拟合结果对比包括：通过整体最小二乘法对隧道的内拱面数据进行直线和曲面拟合，得到当前拟合结果；将当前拟合结果与相邻的上一拟合结果比对，得到形变比对结果；其中，上一拟合结果与当前拟合结果为相同隧道的相邻检测时间的拟合结果。本发明提供的一种路面、隧道一体化激光检测方法及检测设备、车辆，通过在车体上设置一体化检测装置以及计算设备；当所述车体驶入隧道时，获取隧道的内拱面的点云数据；计算设备即时输出与所述隧道对应的形变比对结果，从而能够方便用户知晓当前的隧道形变情况，能够在及时对隧道的形变进行检测的同时，节省检测的人力，降低设备的成本，提高管理的效率。附图说明为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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他的附图。图1为本发明实施例提供的一种路面、隧道一体化检测设备的车辆安装结构示意图；图2为本发明实施例提供的一种路面、隧道一体化检测设备的激光雷达传感模块的结构示意图；图3为本发明实施例提供的一种路面、隧道一体化检测设备的激光雷达传感模块的原理示意图；图4为本发明实施例提供的一种路面、隧道一体化检测设备的激光雷达传感模块的veloview中的点云图的示意图；图5为本发明实施例提供的一种路面、隧道一体化检测设备的曲面的拟合结果示意图；图6为本发明实施例提供的一种计算设备的实体结构示意图。具体实施方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。下面结合图1-图5描述本发明的一种路面、隧道一体化检测设备。图1为本发明实施例提供的一种路面、隧道一体化检测设备的车辆安装结构示意图；图2为本发明实施例提供的一种路面、隧道一体化检测设备的激光雷达传感模块的结构示意图；图3为本发明实施例提供的一种路面、隧道一体化检测设备的激光雷达传感模块的原理示意图；图4为本发明实施例提供的一种路面、隧道一体化检测设备的激光雷达传感模块的veloview中的点云图的示意图；图5为本发明实施例提供的一种路面、隧道一体化检测设备的曲面的拟合结果示意图。在本发明的一种具体实施方式中，本发明实施例提供一种路面、隧道一体化检测设备，包括：一体化检测装置以及计算设备104；所述一体化检测装置设置于车体的顶部，用于当所述车体驶入隧道时，获取隧道的路面、内拱面的点云数据；所述计算设备设置于所述车体105的内部，与所述一体化检测装置通信连接，用于接收所述点云数据，通过智能算法同步识别路面病害信息，并基于相邻两次检测中采集到的隧道全断面点云数据进行拟合结果对比。进一步地，所述一体化检测装置包括：路面检测模块110、激光雷达传感模块120、gps模块130；所述一体化检测装置设置于所述车体的顶部。进一步地，所述路面检测模块，用于获取路面的点云数据；所述激光雷达传感模块，用于获取隧道的内拱面的点云数据；所述gps模块用于获取车辆的实时位置。本发明实施例提供的一种路面、隧道一体化激光检测设备，通过在车体上设置一体化检测装置以及计算设备；当所述车体驶入隧道时，获取隧道的内拱面的点云数据；计算设备即时输出与所述隧道对应的形变比对结果，从而能够方便用户知晓当前的隧道形变情况，能够在及时对隧道的形变进行检测的同时，节省检测的人力，降低设备的成本，提高管理的效率。本发明实施例提供一种检测车辆，包括：车体150、路面、隧道一体化检测设备以及计算设备140；路面、隧道一体化检测设备设置于所述车体尾部的装置顶部，其360°旋转采集激光雷达信号时不会受到干扰，其后方的高清路面相机与路面之间呈一定的夹角，有助于扩大拍摄面积。用于当所述车体驶入隧道时，2组线激光设备和激光雷达设备共同采集信号，可获取隧道的内拱面内包括路面、隧道拱顶、侧壁的完整点云数据；所述一种路面、隧道一体化检测设备通过车体连接件160,以及多组螺栓固定安装与车尾处，与汽车底盘之间构成刚性连接。在一种实施方式中，使用的激光雷达传感模块包括：上激光块104和下激光块105；所述上激光块的中间位置设有32个激光接收器1041；所述32个激光发射器的左侧设有16个激光发射器1042；所述32个激光发射器的右侧设有16个激光发射器1043；所述上激光块的中间位置设有32个激光接收器1051；所述32个激光发射器的左侧设有16个激光发射器4052；所述32个激光发射器的右侧设有16个激光发射器1053。如图2所示，激光雷达传感模块负责实现对道路基础设施的感知与信息采集，具体地，可以用到的数据采集设备是64线激光雷达传感模块，该传感器的工作方式，不是单一的激光器通过一个旋转的镜子发射，而是采用创新的激光阵列技术，传感器分为上下两个激光块，共有64个激光发射器和64个激光接收器，上下激光块各装有32个激光发射器和32个激光接收器，激光发射器以16个为一组，分为两组装在32个激光接收器的两侧，上下两个激光块作为一个整体旋转。激光雷达传感模块的性能参数如表1所示。表1激光雷达传感模块性能参数激光雷达传感模块型号xxx-xx水平视角360°水平角分辨率0.08°～0.35°垂直视角-24.8°～2°垂直角分辨率0.4°视角更新率5hz～20hz每秒测量点数0000～2200000测量范围m激光雷达传感模块的工作原理是激光发射器发射激光，到达物体表面后被反射回去，激光接收器接收反射激光，根据反射激光与发射激光的时间差计算激光雷达传感模块与物体之间的距离。假设反射激光与发射激光的时间差是δt，激光的速度为c(光速)，则激光雷达传感模块与物体之间的距离l为：原理示意图如图3所示。而且，还可以在激光雷达传感模块设有旋转装置106；所述上激光块与所述下激光块在所述旋转装置的驱动下旋转。从而可以更加全面地对隧道的内拱面进行扫描，当然为了利于激光雷达传感模块与车体101的安装，还可以在该激光雷达传感模块上设置有底座107，底座107上设置有螺孔，方便激光雷达传感模块与车体101的连接。在本发明又一实施例中，计算设备103上设置有点云的可视化工具——veloview，veloview是velodyne激光雷达点云数据重构软件，可对hdl-64e实时捕捉3d数据进行实时可视化和处理。veloview可以播放存储在.pcap文件中的预先录制的数据，并可以将实时流录制为.pcap文件。veloview将激光雷达传感模块的测量结果显示为点云数据，以3d+时间返回，包括3d位置和属性数据，如激光id、点id、方位角、时间戳等，数据可以csv格式导出为xyz数据，也可导出当前显示的点云的屏幕截图。激光雷达传感模块在veloview中实时显示的点云图如4所示。从图4中可以看出，除了实时的点云图，还可查看点id、三维坐标(x,y,z)、方位角、距离、强度、激光id、垂直角度等信息。本发明实施例可以实现在无接触式探测的基础上，对隧道的整体空间数据进行提取，64线激光雷达传感模块的精度高、抗环境干扰能力强、探测距离远，可以满足隧道检测的要求，在对隧道数据处理的时候，应用测绘领域常用的整体最小二乘法，与以往的最小二乘法相比，整体最小二乘法更加符合实际的要求，对数据的处理更加贴近实际，数据拟合出来的误差更小。具体地，计算设备103中可以进行直线的拟合：路灯1拟合出的空间直线方向向量是(0.0327011，-0.0608082，-3.68312)，说明高度每下降3.68312m，x增大0.0327011m，y减小0.0608082m，方向向量与xy平面的夹角大小为实际路灯与地面夹角为89.125°，误差为：(88.926-89.125)/89.125×100％＝-0.223％。计算设备103中可以进行平面的拟合：拟合出的平面法向量为水平面的法向量为则夹角为：实际标志牌与地面夹角为88.875°，误差为：说明拟合效果好，标志牌状态良好，尚无倾斜弯曲。经纬度为(116.32449°，40.00070°)，中心高度为当然，还可以进行曲面的拟合，这里不再一一列举。首先激光雷达传感模块获取点云数据，具体地通过搭载在数据采集车上的64线激光雷达在隧道中以正常车速通过，激光雷达传感模块获取隧道路面、内拱面的点云数据，点云数据即是隧道路面、内拱面的空间位置信息，提取获得的点云数据。计算设备103中，点云数据处理时，应用测绘领域比较先进的整体最小二乘法对隧道的路面、内拱面数据进行曲面拟合，整体最小二乘法可以对数据的观测值与系数矩阵同时进行考虑，这样也更加符合实际情况。计算设备数据对比：数据采集车在隧道中通过一次可得到一次采集的曲面拟合结果，作为此次采集的结果保存，下一次数据采集车通过隧道进行相同的步骤对数据进行处理，下一次的测量结果可以与上一次的测量结果相比较，看看隧道整体的曲面方程是在哪一个系数上产生了变化，以此达到对隧道整体形变检测的效果。当然，在计算设备获取到形变比对结果后，还可以通过显示器显示处理，具体地，在计算设备的输出端连接有显示器；所述显示器设置于所述车体的驾驶中控台，用于显示所述形变比对结果。从而可以方便工作人员及时在驾驶位置获取隧道的形变情况。在具体实践中，还可以设置隧道探测器，用于在所述车体驶达隧道时，发出启动所述激光雷达传感模块以及所述计算设备的控制信号。也就是说，当车辆行驶到达需要检测的隧道是，隧道探测器及时发出信号，使得计算设备以及激光雷达传感模块开始工作，而驶出隧道时自动关闭激光雷达传感模块和计算设备。当然，也可以采用手动的方式进行隧道检测的控制。另外，本发明实施例还提供一种检测车辆，设有上述任一种路面、隧道一体化检测设备；当所述车体驶入隧道时，获取隧道的內拱面的点云数据；计算设备即时输出与所述隧道对应的形变比对结果，从而能够方便用户知晓当前的隧道形变情况，能够在及时对隧道的形变进行检测的同时，节省检测的人力，提高管理的效率。本发明实施例提供的检测车辆，通过在车体上设置一体化检测装置以及计算设备；当所述车体驶入隧道时，获取隧道的内拱面的点云数据；计算设备即时输出与所述隧道对应的形变比对结果，从而能够方便用户知晓当前的隧道形变情况，能够在及时对隧道的形变进行检测的同时，节省检测的人力，降低设备的成本，提高管理的效率。除此之外，另外，本发明实施例还提供一种路面、隧道一体化激光检测方法，应用于上述任一实施例中所述的路面、隧道一体化检测设备，包括：当所述车体驶入隧道时，获取隧道的路面、内拱面的点云数据；计算设备接收所述点云数据，通过智能算法同步识别路面病害信息，并基于相邻两次检测中采集到的隧道全断面点云数据进行拟合结果对比。进一步地，所述计算设备接收所述点云数据，通过智能算法同步识别路面病害信息，并基于相邻两次检测中采集到的隧道全断面点云数据进行拟合结果对比包括：通过整体最小二乘法对隧道的内拱面数据进行直线和曲面拟合，得到当前拟合结果；将当前拟合结果与相邻的上一拟合结果比对，得到形变比对结果；其中，上一拟合结果与当前拟合结果为相同隧道的相邻检测时间的拟合结果。本发明实施例针对隧道变形检测自动化、精细化管理困难的现状，本发明基于三维激光扫描技术结合gps(globalpositioningsystem，全球定位系统)、qgis(quantumgeographicinformationsystem)对隧道变形进行自动化、精细化管理的应用框架，充分发挥三维激光雷达传感模块精度高、抗环境干扰能力强、实时性好的优势，通过数据拟合对隧道的整体状态进行数字化管理，在激光雷达的基础上，隧道的空间数据信息得到了开发，该检测变形的方法节省了检测的人力，提高了管理的效率。整体的研究思路是通过对直线和平面的数据拟合保证数据处理方法的精度与准确度，在直线与平面的基础上，提出针对隧道曲面的数据拟合的方法，在实际工程中有所应用，通过在车体上设置一体化检测装置以及计算设备；当所述车体驶入隧道时，获取隧道的内拱面的点云数据；计算设备即时输出与所述隧道对应的形变比对结果，从而能够方便用户知晓当前的隧道形变情况，能够在及时对隧道的形变进行检测的同时，节省检测的人力，降低设备的成本，提高管理的效率。图6示例了一种计算设备的实体结构示意图，如图6所示，该计算设备可以包括：处理器(processor)610、通信接口(communicationinterface)620、存储器(memory)630和通信总线640，其中，处理器610，通信接口620，存储器630通过通信总线640完成相互间的通信。处理器610可以调用存储器630中的计算机程序，以执行路面、隧道一体化检测方法的步骤，例如包括：当所述车体驶入隧道时，获取隧道的路面、内拱面的点云数据；计算设备接收所述点云数据，通过智能算法同步识别路面病害信息，并基于相邻两次检测中采集到的隧道全断面点云数据进行拟合结果对比。进一步地，所述计算设备接收所述点云数据，通过智能算法同步识别路面病害信息，并基于相邻两次检测中采集到的隧道全断面点云数据进行拟合结果对比包括：通过整体最小二乘法对隧道的内拱面数据进行直线和曲面拟合，得到当前拟合结果；将当前拟合结果与相邻的上一拟合结果比对，得到形变比对结果；其中，上一拟合结果与当前拟合结果为相同隧道的相邻检测时间的拟合结果。此外，上述的存储器630中的逻辑指令可以通过软件功能单元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，本发明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)执行本发明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。另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述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机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的路面、隧道一体化检测方法，该方法包括：当所述车体驶入隧道时，获取隧道的路面、内拱面的点云数据；计算设备接收所述点云数据，通过智能算法同步识别路面病害信息，并基于相邻两次检测中采集到的隧道全断面点云数据进行拟合结果对比。进一步地，所述计算设备接收所述点云数据，通过智能算法同步识别路面病害信息，并基于相邻两次检测中采集到的隧道全断面点云数据进行拟合结果对比包括：通过整体最小二乘法对隧道的内拱面数据进行直线和曲面拟合，得到当前拟合结果；将当前拟合结果与相邻的上一拟合结果比对，得到形变比对结果；其中，上一拟合结果与当前拟合结果为相同隧道的相邻检测时间的拟合结果。另一方面，本申请实施例还提供一种处理器可读存储介质，所述处理器可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于使所述处理器执行上述各实施例提供的路面、隧道一体化检测方法，例如包括：当所述车体驶入隧道时，获取隧道的路面、内拱面的点云数据；计算设备接收所述点云数据，通过智能算法同步识别路面病害信息，并基于相邻两次检测中采集到的隧道全断面点云数据进行拟合结果对比。进一步地，所述计算设备接收所述点云数据，通过智能算法同步识别路面病害信息，并基于相邻两次检测中采集到的隧道全断面点云数据进行拟合结果对比包括：通过整体最小二乘法对隧道的内拱面数据进行直线和曲面拟合，得到当前拟合结果；将当前拟合结果与相邻的上一拟合结果比对，得到形变比对结果；其中，上一拟合结果与当前拟合结果为相同隧道的相邻检测时间的拟合结果。所述处理器可读存储介质可以是处理器能够存取的任何可用介质或数据存储设备，包括但不限于磁性存储器(例如软盘、硬盘、磁带、磁光盘(mo)等)、光学存储器(例如cd、dvd、bd、hvd等)、以及半导体存储器(例如rom、eprom、eeprom、非易失性存储器(nandflash)、固态硬盘(ssd))等。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，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)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。当前第1页12