盾尾间隙实时自动测量方法及系统

摘要

本发明提供一种盾尾间隙实时自动测量方法及系统，标定方法包括：在管片端面上安装带有特征图形的标定装置；在距标定装置一定距离的盾壳内壁上安装数据采集装置；模拟盾构推进，数据采集装置采集若干个位置下的标定装置图像，并获取该若干个位置下数据采集装置距标定装置的距离；提取图像的像素数等。本发明独特设计的标定方法能够很好地解决现有技术中盾构施工环境下识别误差大、测量结果不准确的缺陷，为后续的盾构测量做好了基础。测量方法合理，测量结果准确，适用性强，稳定性高，实现非接触实时自动测量。系统界面直观显示测量结果，可视化显示指导施工，实现盾构法的精细化施工。

权利要求

1.一种用于盾尾间隙测量的标定方法，其特征在于：包括如下步骤：

S11：在管片端面上安装带有特征图形的标定装置，标定装置抵接盾壳内壁；

S12：在距标定装置一定距离的盾壳内壁上安装数据采集装置，并且使得数据采集装置的镜头朝向标定装置；

S13：模拟盾构推进，自数据采集装置由近及远移动标定装置至若干个不同的位置，数据采集装置采集该若干个位置下的标定装置图像，并获取该若干个位置下数据采集装置距标定装置的距离；

S14：提取每一个距离下标定装置图像的像素数，结合特征图形的尺寸，得到对应距离下标定装置图像像素的尺寸，即得到标定装置图像像素的尺寸与距离的对应关系；

S15：根据标定装置图像像素的尺寸以及特征图形边界距盾壳内壁的距离，得到特征图形边界与盾壳内壁之间的像素数，从而得到每一个距离下标定装置对应在盾壳内壁上的零点位置；

S16：对每一个距离下标定装置图像像素的尺寸与距离的对应关系进行数据拟合，得到像素尺寸与距离的关系函数；同时对每一个距离下标定装置对应在盾壳内壁上的零点位置与距离的对应关系进行数据拟合，得到零点位置与距离的关系函数；

S17：标定完成。

2.根据权利要求1所述的标定方法，其特征在于，所述标定装置为带有黑条的白色标定板，所述特征图形为黑条，所述特征图形的尺寸为黑条的宽度。

3.一种基于权利要求1或2所述标定方法的盾尾间隙实时自动测量方法，其特征在于：包括如下步骤：

S21：标定完成后进行实际盾构推进，数据采集装置采集盾构推进过程中每一个时刻下盾尾间隙图像，同时获取对应时刻下数据采集装置的采集距离；

S22：提取每一个时刻下盾尾间隙图像的像素数；

S23：根据标定环节得到的像素尺寸与距离的关系函数，以及零点位置与距离的关系函数，由采集距离计算得到盾尾间隙图像中的像素尺寸和零点位置；

S24：由盾尾间隙图像的像素数、像素尺寸和零点位置，计算得到图像中的盾尾间隙值。

4.根据权利要求3所述的测量方法，其特征在于，还包括步骤：

在管片断面的周向采集多个测量点，通过多个测量点在计算机上画出管片断面图形，得到管片距盾壳的盾尾间隙值。

5.一种用于权利要求3或4所述测量方法的实时自动测量系统，其特征在于：包括标定装置、数据采集装置、数据处理装置以及终端设备，其中，所述标定装置，在测量前设置于管片端面上，用于供所述数据采集装置进行识别；

所述数据采集装置，安装于盾壳内壁上，其具有图像采集模块和激光测距模块，图像采集模块用于获取模拟盾构推进过程中若干个位置下的标定装置图像，并用于获取实际盾构推进过程中每一个时刻的盾尾间隙图像，激光测距模块用于获取数据采集装置的采集距离；

所述数据处理装置，具有特征提取模块和计算模块，特征提取模块能够提取图像的像素数，计算模块能够根据像素数计算像素尺寸并进一步计算盾尾间隙值；

所述终端设备，具有显示界面，能够基于所述计算模块的计算处理结果，显示实时测量结果状态图。

6.根据权利要求5所述的自动测量系统，其特征在于，所述标定装置为带有黑条的白色标定板。

7.根据权利要求5所述的自动测量系统，其特征在于，所述数据采集装置还具有红外补光灯，用于在测量环境光线不足或有外界光线干扰时进行补光。

8.根据权利要求5所述的自动测量系统，其特征在于，所述数据采集装置包括安装板、托架和主体部，安装板用于安装固定于盾壳内壁上，托架固定于安装板并向盾构隧道径向延伸一定长度，主体部连接于托架，主体部内设置所述图像采集模块和激光测距模块。

9.根据权利要求8所述的自动测量系统，其特征在于，所述托架沿其纵向开设有一条形限位槽，主体部位于托架的下部并通过一螺杆穿设于该限位槽内，在托架的上部由一螺母固定。

10.根据权利要求5所述的自动测量系统，其特征在于，所述实时自动测量结果状态图包括：管片与盾壳的相对位置关系俯视图、侧视图，管片实物图，以及盾尾间隙动态变化图表；通过管片与盾壳的相对位置关系俯视图，显示管片左右两侧的盾尾间隙值，通过管片与盾壳的相对位置关系侧视图，显示管片顶部和底部的盾尾间隙值，通过管片实物图，显示盾尾间隙实拍图，通过盾尾间隙动态变化图表，显示盾尾间隙随时间的动态变化趋势。

11.根据权利要求10所述的自动测量系统，其特征在于，所述管片实物图中包括管片断面示意图和多个监测点实拍图，在管片断面示意图上显示所述标定装置对应的多个监测点，每一个监测点具有一个与其对应的所述监测点实拍图。

说明书

盾尾间隙实时自动测量方法及系统

技术领域

[0001] 本发明涉及盾构施工技术领域，尤其涉及一种盾尾间隙实时自动测量方法及系统。

背景技术

[0002] 在盾构施工中，盾构机尾部盾壳内壁与管片外径之间的空间就是盾尾间隙。目前，盾构中普遍采用的盾尾间隙测量系统多种多样。孙连(盾构盾尾间隙测量装置试验研究，《现代隧道技术》，2016)等人研制开发了具有完全自主知识产权的SRGD盾尾间隙检测仪，如图13所示，图13为SRGD检测仪结构示意图，SRGD检测仪的硬件部分包括：①系统控制模块、②激光测距仪、③高精度旋转台和④步进电机及其驱动器。SRGD检测仪的工作原理如图14
所示：检测仪安装在盾构支撑环上，检测仪旋转台的旋转平面通过盾构机轴线；激光测距仪用于测量管片前端面到检测仪的距离，检测仪工作时沿盾构机径向连续测量管片端面上不
同位置到检测仪的距离；当测得的距离发生突变时，则认为找到了管片边缘，记录此时检测装置位置，计算得到管片和盾壳之间的间隙。具体工作流程如下：开始检测时测出管片端面到测距仪的垂直距离L，计算机控制旋转台向盾构机中心方向旋转，同时检测管片端面到测距仪的距离Lt；当Lt发生突变时记录此时旋转台转过的角度，并利用下列公式计算出盾尾
间隙D：

[0003] D＝P+L×tanα-W。

[0004] 式中：P为SRGD检测仪旋转中心到盾壳的距离；W为管片厚度。

[0005] 孙连等人研制开发的SRGD新型盾尾间隙检测仪装置在测量盾尾间隙时，须保持检测仪旋转台的旋转平面通过盾构机轴线，并且检测仪上的激光测距仪正对管片，计算得出
的盾尾间隙大小才是准确的，这样的要求在盾构施工过程中是很难满足的，盾构与管片的
相对位置发生变化，测量的结果会产生较大误差。

[0006] 夏翼自主研制了一套盾尾间隙测量系统，应用了视觉技术，通过非接触式的测量方法，对盾尾间隙进行测量、控制，建立了一套数据采集、实时传输、智能分析的盾尾间隙测量系统，系统结构如图15所示。系统工作原理是通过视觉技术的运用，精确地测量盾尾间
隙。视觉技术就是利用机器代替人眼来进行测量和判断，通过成像元件(即图像摄取装置)
将被摄取目标转换为图像信号，并传输给专用的图像处理系统，根据像素分布、颜色、亮度等信息，转化成为数字信号，图像处理系统再对这些信号进行各种运算来获取目标的特征
(即盾尾间隙的实际距离)。具体测量方法为：在推进千斤顶顶块上安装In-Sight5100视觉
传感器(In-Sight5100是一款工业级功能标准的视觉传感器)，盾构在完成1环管片的拼装
之后，In-Sight5100视觉传感器摄取管片拼装之后的图像，系统利用视觉技术首先检测出
照片中管片的边界，然后自动选取一个点作为盾尾间隙测量基准之一。因系统无法直接找
到盾尾相应的边界，需要设置一个参考边界作为测量基准，由于盾尾间隙测量系统的测量
距离和位置是大致固定的，所以在系统第一次使用前人工测量选取盾尾参考边界，作为基
准之一，视频传感器摄取的图像见图16。

[0007] 夏翼研制的盾尾间隙测量系统选择固定的盾壳参考边界，即默认安装在推进千斤顶顶块上的视觉传感器到管片的距离是固定的。但是在盾构实际推进过程中，每环千斤顶
向前推进的行程不是固定的，可能大于环宽也可能小于环宽，因此视觉传感器到管片的距
离不是固定的，会有或大或小的偏差。

[0008] 以上现有的测量系统和测量方法都还是仅限于测量，不仅测量结果不准确，也未对测量结果进行处理和显示，尤其是对于现场施工，无法直观地供现场施工人员参照，不能很好地与现场施工相结合，不具有可操作性和施工指导性，不能实现盾构法的精细化施工。
因此现有技术还有待于进一步改进，以提高测量精度以及测量的适用性和指导性。

发明内容

[0009] 本发明的目的在于克服现有的技术的不足，提供用于盾尾间隙测量的标定方法、盾尾间隙实时自动测量方法及系统，使用合理的标定方法和测量方法，减小施工过程中测
量的误差，适用性强，稳定性高，能够实时自动测量盾尾间隙，并且可视化显示指导施工，有利于及时调整盾构姿态，实现盾构法的精细化施工。

[0010] 本发明提供一种用于盾尾间隙测量的标定方法，包括如下步骤：

[0011] S11：在管片端面上安装带有特征图形的标定装置，标定装置抵接盾壳内壁；

[0012] S12：在距标定装置一定距离的盾壳内壁上安装数据采集装置，并且使得数据采集装置的镜头朝向标定装置；

[0013] S13：模拟盾构推进，自数据采集装置由近及远移动标定装置至若干个不同的位置，数据采集装置采集该若干个位置下的标定装置图像，并获取该若干个位置下数据采集
装置距标定装置的距离；

[0014] S14：提取每一个距离下标定装置图像的像素数，结合特征图形的尺寸，得到对应距离下标定装置图像像素的尺寸，即得到标定装置图像像素的尺寸与距离的对应关系；

[0015] S15：根据标定装置图像像素的尺寸以及特征图形边界距盾壳内壁的距离，得到特征图形边界与盾壳内壁之间的像素数，从而得到每一个距离下标定装置对应在盾壳内壁上
的零点位置；

[0016] S16：对每一个距离下标定装置图像像素的尺寸与距离的对应关系进行数据拟合，得到像素尺寸与距离的关系函数；同时对每一个距离下标定装置对应在盾壳内壁上的零点
位置与距离的对应关系进行数据拟合，得到零点位置与距离的关系函数；

[0017] S17：标定完成。

[0018] 作为一种改进，所述标定装置为带有黑条的白色标定板，所述特征图形为黑条，所述特征图形的尺寸为黑条的宽度。

[0019] 本发明还提供一种基于所述标定方法的盾尾间隙实时自动测量方法，包括如下步骤：

[0020] S21：标定完成后进行实际盾构推进，数据采集装置采集盾构推进过程中每一个时刻下盾尾间隙图像，同时获取对应时刻下数据采集装置的采集距离；

[0021] S22：提取每一个时刻下盾尾间隙图像的像素数；

[0022] S23：根据标定环节得到的像素尺寸与距离的关系函数，以及零点位置与距离的关系函数，由采集距离计算得到盾尾间隙图像中的像素尺寸和零点位置；

[0023] S24：由盾尾间隙图像的像素数、像素尺寸和零点位置，计算得到图像中的盾尾间隙值。

[0024] 作为一种改进，还包括步骤：

[0025] 在管片断面的周向采集多个测量点，通过多个测量点在计算机上画出管片断面图形，得到管片距盾壳的盾尾间隙值。

[0026] 本发明进一步提供一种用于所述测量方法的实时自动测量系统，包括标定装置、数据采集装置、数据处理装置以及终端设备，其中，

[0027] 所述标定装置，在测量前设置于管片端面上，用于供所述数据采集装置进行识别；

[0028] 所述数据采集装置，安装于盾壳内壁上，其具有图像采集模块和激光测距模块，图像采集模块用于获取模拟盾构推进过程中若干个位置下的标定装置图像，并用于获取实际盾构推进过程中每一个时刻的盾尾间隙图像，激光测距模块用于获取数据采集装置的采集
距离；

[0029] 所述数据处理装置，具有特征提取模块和计算模块，特征提取模块能够提取图像的像素数，计算模块能够根据像素数计算像素尺寸并进一步计算盾尾间隙值；

[0030] 所述终端设备，具有显示界面，能够基于所述计算模块的计算处理结果，显示实时测量结果状态图。

[0031] 作为一种改进，所述标定装置为带有黑条的白色标定板。

[0032] 作为一种改进，所述数据采集装置还具有红外补光灯，用于在测量环境光线不足或有外界光线干扰时进行补光。

[0033] 作为一种改进，所述数据采集装置包括安装板、托架和主体部，安装板用于安装固定于盾壳内壁上，托架固定于安装板并向盾构隧道径向延伸一定长度，主体部连接于托架，主体部内设置所述图像采集模块和激光测距模块。

[0034] 作为一种改进，所述托架沿其纵向开设有一条形限位槽，主体部位于托架的下部并通过一螺杆穿设于该限位槽内，在托架的上部由一螺母固定。

[0035] 作为一种改进，所述实时自动测量结果状态图包括：管片与盾壳的相对位置关系俯视图、侧视图，管片实物图，以及盾尾间隙动态变化图表；通过管片与盾壳的相对位置关系俯视图，显示管片左右两侧的盾尾间隙值，通过管片与盾壳的相对位置关系侧视图，显示管片顶部和底部的盾尾间隙值，通过管片实物图，显示盾尾间隙实拍图，通过盾尾间隙动态变化图表，显示盾尾间隙随时间的动态变化趋势。

[0036] 作为一种改进，所述管片实物图中包括管片断面示意图和多个监测点实拍图，在管片断面示意图上显示所述标定装置对应的多个监测点，每一个监测点具有一个与其对应
的所述监测点实拍图。

[0037] 有益效果：采用上述的技术方案后，本发明相对于现有技术具有如下的技术效果：

[0038] (1)本发明独特设计的标定方法，采用数字图像相关法，能够很好地解决现有技术中盾构施工环境下识别误差大、测量结果不准确的缺陷，为后续的盾构测量做好了基础。

[0039] (2)标定过程方便有效，易于操作。

[0040] (3)自主研发数据采集装置，安装方便，采集图像清晰，成功应用于盾构施工现场。

[0041] (4)测量方法合理，测量结果准确，适用性强，稳定性高，实现非接触实时自动测量。

[0042] (5)开发盾尾间隙自动测量系统界面，直观显示测量结果，可视化显示指导施工，实现盾构法的精细化施工。

附图说明

[0043] 图1为本发明一个实施方式的标定过程示意图；

[0044] 图2为本发明一个实施方式的盾尾间隙相对位置示意图；

[0045] 图3为本发明一个实施方式的实际测量示意图；

[0046] 图4为本发明一个实施方式的测量系统流程图；

[0047] 图5为本发明一个实施方式的数据采集装置侧视图；

[0048] 图6为图5的俯视图；

[0049] 图7为图5的右视图；

[0050] 图8为本发明一个实施方式的盾尾间隙俯视图；

[0051] 图9为本发明一个实施方式的盾尾间隙侧视图；

[0052] 图10为图2的实拍图；

[0053] 图11为本发明一个实施方式的盾尾间隙实际拍摄及实测图；

[0054] 图12为本发明一个实施方式的界面显示图；

[0055] 图13为一现有技术SRGD检测仪结构示意图；

[0056] 图14为一现有技术SRGD检测仪原理示意图；

[0057] 图15为另一现有技术系统结构图；

[0058] 图16为另一现有技术视频传感器摄取成像图。

[0059] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，但不构成对本发明的限定。

具体实施方式

[0060] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

[0061] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置、部件或结构必须具有特定的方位、以特定的方位构造或操作，不能理解为对本发明的限制。

[0062] 还需要理解的是，术语“包括/包含”、“由……组成”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的产品、设备、过程或方法不仅包括那些要素，而且需要时还可以包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种产品、设备、过程或方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括/包含……”、“由……组成”限定的要素，并不排除在包括所述要素的产品、设备、过程或方法中还存在另外的相同要素。

[0063] 下面将结合附图进一步说明本发明的具体实施方法。

[0064] 本发明首先提供一种用于盾尾间隙测量的标定方法，包括如下步骤：

[0065] S11：在管片101端面上安装带有特征图形的标定装置102，标定装置抵接盾壳103内壁；由于盾构施工环境光线问题，通过设置标定装置，便于识别和图像采集，如图1、图2所示，本发明中标定装置102为带有黑条的白色标定板，特征图形为黑条。

[0066] S12：在距标定装置一定距离的盾壳内壁上安装数据采集装置2，并且使得数据采集装置的镜头朝向标定装置；

[0067] 如图3所示，在盾构现场，数据采集装置2安装于上下盾构推进油缸5的中间空隙处，固定于盾壳内壁上；数据采集装置2用于在标定时采集标定装置102图像，以及对应的采集距离；

[0068] S13：安装好后，即可模拟盾构推进，参见图1所示，自数据采集装置2由近及远移动标定装置102至若干个不同的位置，数据采集装置2采集该若干个位置下的标定装置图像，并获取该若干个位置下数据采集装置距标定装置的距离；

[0069] 本发明中，数据采集装置2具有图像采集模块和激光测距模块，图像采集模块能够获取模拟盾构推进过程中若干个位置下的标定装置图像，激光测距模块能够获取数据采集
装置的采集距离；

[0070] 本步骤另一个实施方式，可在管片上设置轨道，标定装置设置于轨道上，通过电机控制标定装置在轨道上自数据采集装置由近及远移动，在轨道上标识刻度，或设定移动距离，从而得到该若干个位置下数据采集装置距标定装置的距离。

[0071] S14：提取每一个距离下标定装置图像的像素数，结合特征图形的尺寸，得到对应距离下标定装置图像像素的尺寸，即得到标定装置图像像素的尺寸与距离的对应关系；

[0072] 本发明中，特征图形的尺寸即为标定板上黑条的宽度，根据黑条的宽度，结合获取的黑条宽度范围内像素数，以黑条的宽度除以像素数，即得到每一个像素的实际尺寸，由于不同采集距离下得到的图像的像素尺寸是不同的，若干个标定装置图像的像素尺寸与对应采集距离形成一一对应关系。

[0073] S15：根据标定装置图像像素的尺寸以及特征图形边界距盾壳内壁的距离，得到特征图形边界与盾壳内壁之间的像素数，从而得到每一个距离下标定装置对应在盾壳内壁上
的零点位置；

[0074] 由于在图像采集时，难以识别到盾壳的边界，要想得到盾尾间隙，确定盾壳边界是必不可少的，也就是说在本发明的测量方案中，在采集的图像中如何确定标定装置接触盾壳内壁的垂足点，也即接触盾壳的零点位置是必须的。

[0075] 本发明中，如图2所示，图2为盾尾间隙相对位置示意图，图中所示为橡胶密封条104、管片101、盾尾间隙105、盾壳103，特征图形边界距盾壳内壁的距离，也即黑条的边界距盾壳103内壁的距离是确定的，用该距离值除以上述已经得到的像素尺寸，即得到特征图形边界与盾壳内壁之间有多少个像素，在特征图形边界与盾壳内壁之间已知像素尺寸和像素
数，则能够确定标定装置对应在盾壳内壁上的零点位置。

[0076] S16：由于像素尺寸与距离的关系，以及零点位置与距离的关系，是很多个离散点，因此需要对每一个距离下标定装置图像像素的尺寸与距离的对应关系进行数据拟合，得到像素尺寸与距离的关系函数；同时对每一个距离下标定装置对应在盾壳内壁上的零点位置
与距离的对应关系进行数据拟合，得到零点位置与距离的关系函数；

[0077] S17：标定完成，所得到的关系函数待实际测量时使用。

[0078] 通过本发明独特设计的标定方法，采用数字图像相关法，能够很好地解决现有技术中盾构施工环境下识别误差大、测量结果不准确的缺陷，为后续的盾构测量做好了基础。

[0079] 本发明进一步提供一种基于所述标定方法的盾尾间隙实时自动测量方法，包括如下步骤：

[0080] S21：标定完成后进行实际盾构推进，数据采集装置采集盾构推进过程中每一个时刻下盾尾间隙图像，同时获取对应时刻下数据采集装置的采集距离；

[0081] 本发明中，采用图像采集模块拍摄盾构推进过程中每一个时刻的标定装置图像，采用激光测距模块测量数据采集装置距待测点的采集距离；

[0082] S22：图像采集模块拍摄得到每一个时刻下盾尾间隙图像，然后提取每一个时刻下盾尾间隙图像的像素数；这一步骤在计算机上完成；

[0083] 如图10所示，采集的盾尾间隙实拍图，从图中可见，能够清晰地显示管片及其外轮廓、盾尾间隙、盾壳的位置关系，为精确测量盾尾间隙值提供了有力的数据支撑。

[0084] S23：根据标定环节得到的像素尺寸与距离的关系函数，以及零点位置与距离的关系函数，由采集距离计算得到盾尾间隙图像中的像素尺寸和零点位置；计算像素尺寸和零
点位置的方法与标定环节中类似，在此不再重复赘述；

[0085] S24：由盾尾间隙图像的像素数、像素尺寸和零点位置，计算得到图像中的盾尾间隙值。

[0086] 具体计算可在计算机上完成，参见图11所示的计算结果示图，从图中可见，能够清晰并且准确地测量出盾尾间隙值，并且测量结果可视化。

[0087] 在一个实例中，由于前述的标定和实际测量点受现场条件的影响可能存在偏差，不能代表整个管片断面的情况，因此在管片断面的周向采集多个测量点，通过多个测量点
在计算机上画出管片断面图形，如图12所示，得到管片距盾壳的盾尾间隙值，更直观，更准确。

[0088] 本发明提供一种盾尾间隙实时自动测量系统，包括标定装置102、数据采集装置2、数据处理装置301以及终端设备401，具体参见图1、图2、图5，其中，

[0089] 标定装置102，在测量前设置于管片101端面上，用于在测量时供数据采集装置2进行识别；由于盾构施工环境光线问题，且由于图像采集时只能识别到管片边界，盾壳在该视角上没有边界，通过设置标定装置，便于识别和图像采集；

[0090] 数据采集装置2，安装于盾壳103内壁上，其具有图像采集模块205和激光测距模块204，图像采集模块用于获取模拟盾构推进过程中若干个位置下的标定装置图像，并用于获取实际盾构推进过程中每一个时刻的盾尾间隙图像，激光测距模块用于获取数据采集装置
的采集距离；

[0091] 数据处理装置301，具有特征提取模块和计算模块，特征提取模块能够提取图像的像素数，计算模块能够根据像素数计算像素尺寸并进一步计算盾尾间隙值；

[0092] 终端设备401，具有显示界面，能够基于所述计算模块的计算处理结果，显示实时测量结果状态图。

[0093] 在一个实例中，如图1、图2所示，本发明中标定装置102为带有黑条的白色标定板，其固定于管片断面上并且抵接盾壳内壁，如此能够便于图像采集时清晰识别。

[0094] 再参见图4，图4为测量系统流程图，管片101断面上具有多个监测点106，每一个监测点对应一个标定装置，每一个监测点通过网线210连接集线器209，集线器连接数据处理装置301，数据处理装置301连接终端设备401和盾构监控设备。

[0095] 在一个实例中，参见图5，数据采集装置2还具有红外补光灯206，用于在测量环境光线不足或有外界光线干扰时进行补光，如此可以让环境色更加单一，方便识别管片边界。

[0096] 在一个实例中，图像采集模块为工业相机，用工业相机来获取盾尾间隙的图像适应性更强，成像更清晰。

[0097] 在一个实例中，参见图5、图6、图7，数据采集装置2包括安装板201、托架202和主体部203，使用时，安装板安装固定于盾壳103的内壁上，托架固定于安装板并径向向盾构隧道内延伸一定长度，其延伸的长度足以使得激光测距模块204和图像采集模块205的镜头便于拍摄盾尾间隙，主体部连接于托架的下部，主体部内设置所述激光测距模块和图像采集模
块。通过本发明的这种数据采集装置，在现场便于安装，便于使用，结合前述的标定装置的设置，易于获得清晰的盾尾间隙图像，

[0098] 进一步地，托架202沿其纵向开设有一条形限位槽207，主体部通过一螺杆208从托架的下部穿设于该限位槽内，在托架的上部由一螺母固定。通过设置条形限位槽，使得能够在隧道的径向方向上一定范围内调整激光测距模块和图像采集模块的延伸距离，从而能够
更好地适应不同的施工环境，适用于不同盾构尺寸下的不同盾尾间隙测量。

[0099] 在一个实例中，数据处理装置可采用盾构PLC，计算模块采用数字图像相关法，根据数值计算得到盾尾间隙值。参见图8、图9，应用数字图像处理技术，以计算机为载体运用相关的图像处理算法对系统采集图像进行有效处理，提取图像特征，根据数值计算得到的
测量结果更加精确。

[0100] 作为本发明的另一项重要改进，参见图12，在终端设备上显示实时测量结果状态包括：管片与盾壳的相对位置关系俯视图、侧视图，管片实物图，以及盾尾间隙动态变化图表，通过管片与盾壳的相对位置关系俯视图，显示管片左右两侧的盾尾间隙值，通过管片与盾壳的相对位置关系侧视图，显示管片顶部和底部的盾尾间隙值，通过管片实物图，显示盾尾间隙实拍图，通过盾尾间隙动态变化图表，显示盾尾间隙随时间的动态变化趋势。通过开发盾尾间隙自动测量系统界面，在终端设备上自动画出以上视图，便于操作人员在盾构操
作室里或施工现场的工业平板电脑上能够直观地获知盾尾间隙测量值以及动态变化趋势，
可视化指导施工，有利于及时调整盾构姿态，实现盾构法的精细化施工。

[0101] 进一步地，参见图12，管片实物图中包括管片断面示意图和多个监测点实拍图，在管片断面示意图上显示所述标定装置对应的多个监测点，每一个监测点具有一个与其对应的所述监测点实拍图。本发明中管片断面示意图位于管片实物图的中心位置，在管片断面
示意图上具有左上、左下、右上、右下四个监测点，分别对应位置一、位置二、位置三、位置四四个监测位置，四个监测点实拍图分别位于管片实物图的左上、左下、右上、右下，与对应的监测点对应，视图更直观，更形象。

[0102] 通过本发明的可视化实时自动测量系统，通过对激光测距模块标定的盾尾间隙处局部管片进行图像采集，应用数字图像处理技术，以计算机为载体运用相关的图像处理算
法对系统采集图像进行有效处理，提取图像像素，经过关系计算，得出盾尾间隙的大小，实现非接触实时自动测量。测量方法合理，测量结果准确，适用性强，稳定性高，可视化显示指导施工，实现盾构法的精细化施工。

[0103] 本发明在北京新机场线某标段进行现场测试试验，记录盾尾间隙自动测量系统在盾构推进过程中测量的盾尾间隙实时数据，测量结果与人工测量基本吻合，且数据稳定，其实时性是人工测量无法比拟的。

[0104] 至此，本领域技术人员应认识到，虽本文已详尽示出和描述了本发明的示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍然可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为
覆盖了所有这些其他变型或修改。