一种隧道巡检小车的制作方法

本发明属于检测工具技术领域，更具体地，涉及一种用于隧道检测的装置。

背景技术：

随着交通运输的快速发展，隧道建设的规模和速度越来越快，特别是近几年隧道的建设具有“长、大、深”的特点，对隧道建成后的养护工作提出了更高的要求，隧道的经常检查和检测是养护工作的基础。

现在隧道的经常检查以目测为主，主要检查内容有排水设施是否通畅，衬砌表面是否漏水，洞口山坡是否可能有坍方落石，隧道上方是否出现冲沟和陷穴等病害，每日一次，劳动强度大，检查效率十分低下，而且容易漏检和出错，可信度不高；检测主要是对设置的观察面进行量测，并使用曲线外差法，预测变形及受力情况，效率较低并且由于量测过程需要操作人员攀高进行，十分危险，同时也非常辛苦。

近几年部分学者研究在隧道建设的过程中在隧道内假设传感器进行检查和检测，但由于隧道内环境十分恶劣，地质情况十分复杂，各种病害较多且一般相互作用、相互影响，如最常见的水害(即漏水)，导致传感器故障率很高，使用寿命大大缩短，甚至有时发生坍方落石落下直接砸坏传感器的情况；同时隧道内部主要病害整治维修较为频繁，架设的传感器会影响维修作业，造成养护的不便。

专利文献CN103711525A公开了一种遥控隧道防灾巡检装置，包括遥控防灾巡检车和固定走道导向装置，固定走道导向装置通过隧道壁预埋件固定在隧道壁上，遥控防灾巡检车设置在固定走道导向装置的条板状车走道构件上。遥控防灾巡检车车体的2个电动轮分别固定在车架“H”型构件的侧臂之中，固定走道导向装置的导向构件圆柱杆的上侧置于车架倒“L”型构件横臂端头的”U”型卡槽内，使倒“L”型构件的”U”型卡槽卡耦在导向构件上。监测装置包括数字式温度仪及烟感探测仪器、照明灯具和摄像机，安装在车架的两个倒“L”型构件横臂上方。遥控装置包括微型计算机、遥控系统，遥控装置通过线缆连接监测装置和车体的电动轮。该装置可在隧道内运行或者巡检，使隧道内可全面监控和检测。

但是，该巡检装置需要相应的导向装置才能进行行走检测，同时因为小车车体结构及滚轮设置使得其中的成像装置和其他检测仪器的布局设置存在一定的精度勿扰，导致整体检测精度不高。

技术实现要素：

针对现有隧道检查和检测方法的缺陷，本发明的目的在于提供一种隧道巡检小车，其通过优化的结构设计以及传感器的优化布局，使得其可以高效、安全、可靠的进行隧道日常检查和检测工作，并极大地减轻隧道隧道日常检查和检测工作的劳动强度。

为实现上述目的，按照本发明，提供一种隧道巡检小车，其包括：

车体，其具有垂直轨道方向布置的两根横梁以及设置在两根横梁之间的呈网格框架结构的台架，其中，各所述横梁两侧端部上设置有滚轮，用于与轨道接触并以在轨道上移动，其中一横梁的两端端部设置有驱动电机用于驱动所述滚轮滚动从而使得车体可以在待检测的轨道上移动；

设置在至少一根横梁的至少一端的端部末端的编码器，其用于测量车体检测中的行驶里程，以作为检测参数的基础数据；

设置在台架上的成像镜头，其用于采集存储隧道衬砌表面等待检查对象的图像并进行图像预处理，以用于对待检查对象进行相应检测分析；

设置在台架中部的激光隧道断面检测仪，其用于采集获得隧道断面数据；以及

设置在台架上位于所述激光隧道断面检测仪一侧的蓄电池，用于在车体行驶巡检过程中提供电能。

作为本发明的进一步优选，所述编码器为一个或多个。

作为本发明的进一步优选，还包括无线通信模块，其与各传感器电连接，用于收集各传感器的采集信号或处理得到的参数以输出到外部。

作为本发明的进一步优选，所述无线通信模块为蓝牙通信模块。

作为本发明的进一步优选，所述图像预处理通过边缘特征提取的方法将病害严重的图片筛选出来，以便于进一步分析和决策。

作为本发明的进一步优选，所述成像镜头通过设置在台架两侧的凸起的支架所支撑设置。

按照本发明的另一方面，提供一种上述隧道巡检小车进行隧洞巡检的方法，包括：

驱动电机带动车体在区段线路上匀速行驶；

所述编码器测量无人车行驶里程，并提供检查和检测基准；

所述成像镜头拍摄并存储隧道衬砌表面及其他检查对象的图像并进行图像预处理；

所述激光隧道断面检测仪获得隧道断面数据；

所述隧道衬砌表面等检查对象的图像和隧道断面数据通过无线通信模块发送到后端进行分析处理，即可完成隧道的巡检。

本发明提供的隧道巡检小车中通过将该所述传感器安装在无人车上，并结合蓝牙通信技术，可高效完成隧道的日常检查和检测工作。总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)由于不需要人在隧道中巡视，行驶速度可以达到每小时几十公里，极大地减轻了劳动强度，检查和检测速度也成倍增加；

(2)检测时间短，同时由于不需要人员操作，误差大大减小，检测精度也将极大提高；

(3)由于检查和检测过程中，图像和数据都具储存起来，便于追溯和分析，可获得隧道衬砌表面和断面的状态、掌握隧道衬砌表面和断面状态变化规律、编制隧道养护作业计划和提供研究隧道病害的主要依据；

(4)可实现模块化，不受安装平台的限制，易于实现批量化、标准化、通用化，降低产品成本。

(5)由于引入了蓝牙技术，可实现测量过程中实现测量数据的无线传输，具有自动化和智能化程度高等优点。

附图说明

图1是本发明实施例提供的隧道巡检小车的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的隧道巡检小车的3D示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1是本发明实施例所提供的一种隧道巡检小车结构示意图，图2是隧道巡检小车的3D示意图。如图1-2所示，本发明实施例的一种新型隧道巡检小车，包括车体1、驱动电机2、编码器3、成像镜头和CCD4、激光隧道断面检测仪5和蓄电池6，优选还可以包括进行无线通信的模块，例如蓝牙通信的蓝牙天线7。

其中驱动电机2、编码器3、成像镜头和CCD4、激光隧道断面检测仪5、蓄电池6和蓝牙天线7装在车体上。

具体地，如图1和2所示，车体1优选为框架承载结构，包括垂直轨道方向布置的两根横梁以及设置在两根横梁之间的呈网格框架结构的台架。其中，各横梁两侧端部上设置有滚轮，其用于与隧道接触并以在隧道上移动，优选地，滚轮外周设置有轮框。驱动电机2优选为两个，分别设置在其中一横梁的一端端部的上表面上，用于驱动滚轮滚动从而使得车体1可以在隧道内移动。

一个实施例中，驱动电机2带动车体1在区段线路上匀速行驶，其中，驱动电机2优选为异步电机，结构简单、制造容易、价格低廉、运行可靠、坚固耐用、运行效率较高并具有适用的工作特性。

车体1上的横梁和/或台架优选采用方管材料焊接而成，具有较低的重量、较高的强度和抗腐蚀性能，同时通过表面处理和外表面喷漆综合处理，使车体具有较强的环境适应性，提高测量装置使用寿命，车体刚度强，日常磕碰造成的变形小。

在至少一根横梁的至少一端的端部末端设置有所述编码器3，如图1和2所示，该编码器3优选为一个，设置在其中一横梁的端部末端，优选设置在滚轮外侧。编码器3用于测量车体行驶里程，里程是隧道检查和检测的基准，操作人员依据所述里程，在现场准确的找到病害所在地。

成像镜头和CCD4设置在台架上，用于拍摄并存储隧道衬砌表面等其他检查对象的图像并进行图像预处理，所述图像预处理主要通过边缘特征提取的方法将病害严重的图片优先挑选出来供检察人员做进一步分析和决策。如图2所述，成像镜头和CCD通过设置在台架两侧的凸起的支架所支撑设置。

激光隧道断面检测仪5设置在台架上，优选设置在台架的中部，其用于采集获得隧道断面数据，例如通过激光三角法原理进行检测获得隧道断面数据。

蓄电池6设置在台架上，优选设置在所述激光隧道断面检测仪5的一侧，用于在无人车行驶巡检过程中提供所述装置电能。

在一个实施例中，还包括设置在车体上例如横梁上表面的通信模块，优选是蓝牙通信模块，其中包括蓝牙天线，用于将车体上检测的参数值传统至外部的处理系统中。例如，本实施例中可以将检测的各个参数通过蓝牙天线8发送到操作人员笔记本电脑或移动终端，便于分析，完成隧道的日常检查和检测工作。

本发明方案中的各所述传感器可用具有其他类似功能的传感器替代。

本发明的利用上述隧道巡检小车对隧道进行检测的具体过程如下：

驱动电机带动无人车车体在区段线路上匀速行驶；编码器测量无人车行驶里程，并提供检查和检测基准；成像镜头和CCD拍摄并存储隧道衬砌表面等其他检查对象的图像并进行图像预处理；激光隧道断面检测仪获得隧道断面数据；蓄电池提供所述装置电能；所述隧道衬砌表面等检查对象的图像和隧道断面数据通过蓝牙天线发送到操作人员笔记本电脑或移动终端，便于分析，完成隧道的日常检查和检测工作。

本发明可作为国内目前流行的通过隧道养护人员目视检查和量测方法的替代，高效完成隧道的日常检查和检测工作。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。