测量机器人在地铁隧道自动化变形监测中的应用

测量机器人在变形监测中的应用近年来，随着先进制造技术的发展，机器人技术的应用日益广泛。

机器人在变形监测中的应用已经成为一个热门话题。

变形监测是指利用传感器等技术手段对结构体进行形变与运动的监测与分析，以确保结构的稳定性和安全性。

首先是在航空航天领域的应用。

航空航天结构复杂，承受各种外力和温度变化等环境影响，会产生较大的变形。

通过机器人的精确运动控制和高精度传感器的使用，可以实时监测并分析结构的变形情况，提供及时的数据支持，为航空航天工程的设计和改进提供重要依据。

其次是在建筑结构监测中的应用。

建筑结构在长时间使用过程中可能会受到自然力（如风、地震）或人为因素的影响而发生变形。

机器人可以以不同的形式，如无人机、机械臂等，搭载各种传感器设备，通过对建筑结构的监测，包括墙壁、楼梯、天花板等，实时获得相关变形数据，并及时报警或对结构进行调整。

机器人在地铁隧道变形监测中也有广泛的应用。

地铁隧道作为地下交通系统的重要组成部分，其稳定性和安全性对于乘客的生命财产安全至关重要。

机器人可以通过搭载探测器等设备，在隧道内进行形变监测和数据采集，及时发现隧道内部结构的变形情况，为维护和修复工作提供及时依据。

机器人在制造业中的应用也越来越广泛。

在制造过程中，变形的出现可能会导致零件和产品的精度下降，甚至影响整个装配线的生产效率。

机器人可以通过高精度的运动控制和传感器的应用，实时监测和校准每个工作站的装配精度，提供即时的反馈并进行调整，以保证产品的质量和生产效率。

机器人在变形监测中的应用已经显示出了巨大的潜力和优势。

随着技术的不断创新和发展，机器人在变形监测中的应用将会进一步加深和拓展，为各个行业提供更高效、精确、安全的变形监测和数据支持。

自动化变形监测系统在地铁监测中的应用摘要：随着我国城市化进程的不断加快，地铁已成为城市公共交通建设的重要组成部分。

由于地铁自身运营及临近地铁相关工程建设对地铁结构产生动态影响，如何对隧道结构及轨道开展自动化监测尤为重要。

本文结合沈阳地铁二号线青年公园站～青年大街站区间自动化监测项目来详细说明自动化监测技术在地铁变形监测中的具体应用。

键词：轨道交通；地铁；自动化监测系统；变形监测1、工程实例概况介绍本基坑工程处于沈阳地铁二号线左线控制范围内，基坑结构边线距离地铁左线结构边线距离约12米，基坑结构地下四层，深度约22米。

该基坑的施工将对地铁左线结构产生明显的影响，地铁左线结构将产生向上隆起和向基坑侧的水平位移变形。

为保证地铁结构的绝对安全，对运营的左线地铁结构采用基于高精度智能型全站仪的自动化变形监测系统，来实时地监测左线地铁结构的三维变形。

2、针对运营的左线地铁结构采取的监测方法采用基于高精度智能型全站仪的自动化变形监测系统，实时监测左线地铁结构的三维变形。

为确保监测数据的可靠，左线在布设自动化监测系统的同时，布设人工监测点，人工监测与自动化监测系统相互校核。

3、使用的仪器设备及软件瑞士徕卡TM50或TS30自动全站仪（0.5″，0.6mm+1ppm），武汉大学测绘学院“GeoRDMAS”软件，Leica L型棱镜。

3.1 自动化变形监测系统简介自动变形监测系统是用于控制测量机器人进行自动变形监测以及对监测过程中所采集的数据进行管理与处理的软件，该系统将自动测量、实时显示测量成果、实时显示变形趋势等智能化的功能合为一体（详见图3-1）。

3.2 自动化变形监测系统优势自动化变形监测系统使用的是全自动跟踪全站仪，它可以代替人完成对观测目标的自动搜索、照准、跟踪、识别并且获取观测目标的距离、角度等数据，而且精度高、可连续作业。

由于地铁隧道内观测环境特殊性不同，传统的人工监测方法缺乏同时性，而且作业效率低、观测周期长，仅适用于施工环境复杂、隧道结构相对稳定不需要长期进行监测的工程。

第39卷第2期2021年2月Vol.39,N$.2 Feb.2021［文章编号］1009-7767(2021)02-0152-05D01:10.19922/j.l009-7767.2021.02.152测量机器人自动化监测在某地铁项目中的应用陈立达(中铁十九局集团矿业投资有限公司，北京100161)［摘要］在地铁的修建及维护中由于地质条件、地铁程、隧道自身负荷等因素的影响，隧道可能会出现变形，因此地铁的变形监测是地铁一的0‘卡TS30测量机器人对X X—X下地铁E号X化监测的，论了地铁变形监测论化监测技，测量机器人的方法及化监测的程进了，同时人测量化监测的稳定性进了0，利用测量机器人进化监测具有很的稳定性0［关键词］地铁；变形监测；测量机器人；自动化监测；二等水准测量［中图分类号］U456.31［文献标志码］BApplication of Automatic Monitoring by Measurement Robot in a Subway ProjectChen Lida(China Railway19th Bureau Group Mining Investment Co.,Ltd.,Beijing100161,China)Abstract:Due to the influence of geological conditions,surrounding engineering,tunnel load and other factors,the tunnel deformation is likely to occur during subway construction and maintenance.It'svery important to monitor the tunneldeformation in subway bined with the practical case of automatic monitoring by Leica TS30 measuring robot where X-X section tunnel of Line X through X central station of Line E,the monitoring method and automatic technology of station tunnel deformation are discussed in this paper.The working method of measuring robot andimplementation process of automatic monitoring are introduced.At the same time,the experimental study of stability of manual second-grade leveling inspectionis carried out.The results show that measuring robot has high stability for automatic detection.Key words:subway tunnel；deformation monitoring；measuring robot；automatic monitoring；second grade leveling随着科技的发展以及城市化进程的不断加快,城镇人口不断增加，如何缓解城市交通压力已成为相关部门及民众期待解决的问题。

测量机器人在变形监测中的应用机器人是一种自动化设备，其应用涉及多个领域，包括工业制造、医疗保健、军事防卫等。

其中，变形监测是机器人应用的一个大类，它在建筑、桥梁、隧道、大坝等建筑工程领域有着广泛的应用。

本文将重点讨论测量机器人在变形监测中的应用。

建筑物等结构在启用后，受物理、化学、气候等多种因素的影响，可能会产生变形。

当变形达到一定程度时，会严重影响结构的稳定性和安全性。

因此，在建筑物等结构启用前和启用后都需要进行变形监测。

传统的变形监测方法包括测量地基沉降、建筑物立柱垂直位移、桥梁桥塔的移动等，这些监测方式都需要人工在工作高度较高的地方进行测量。

这种方式不仅费时费力，而且不够准确。

测量机器人可以自动执行测量任务，具有高精度、高效率等特点。

在变形监测中，测量机器人可以主动安放于建筑物等结构上，获取精确的数据，帮助监测人员实时了解结构的变形情况，及时判断结构的稳定性和安全性。

下面将以建筑物为例，介绍测量机器人在变形监测中的应用。

1. 建筑物变形监测建筑物变形监测的目的是为了及时发现和掌握建筑物的变形状况，采取相应的维修和加固措施，以防止出现安全事故。

在建筑物变形监测中，测量机器人可以代替人工进行高空测量，可以对建筑物的立柱、梁、屋面等位置进行非接触式的三维建模和测量。

建筑物的立柱支撑着整个建筑物的重量，如果立柱发生变形，将会直接影响建筑物的稳定性和安全性。

传统的立柱测量需要人工上高空使用测量仪器进行测量，测量效率低下且安全性差。

而测量机器人具有自主导航、自动定位、高精度等优点，可以在建筑物立柱位置自主安放，并利用高精度传感器进行三维建模和测量，实现对立柱变形情况的实时监测。

建筑物中的梁负责支撑屋面重量，如果梁出现变形和位移，将会威胁到建筑物的结构安全。

传统的梁位移监测需要人工在高空测量，操作复杂危险。

测量机器人可以升降至梁的位置，利用摄像头和三维传感器进行梁位移监测，自动获取数据并生成可视化报告。

基于测量机器人的自动化监测系统在城市轨道交通中的应用基于测量机器人的自动化监测系统目前已在社会经济生活中得到推广应用，其软硬件设计都有较大进步。

本文先简单介绍系统的软硬件设计和数据处理方法，然后用某城市的地铁交通中使用的基于测量机器人的自动化监测系统进行具体分析。

标签：测量机器人监测系统数据处理地铁测量机器人又称自动全站仪，是一种集自动目标识别、自动照准、自动测角与测距、自动目标跟踪、自动记录于一体的测量平台。

其坐标系统为球面坐标系统，望远镜能绕仪器的横纵轴旋转，在水平面360°、竖面180°范围内寻找目标。

能监控测量二维、三维坐标信息，得到被测物体的形态及其随着时间的变化曲线。

另外，也有的测量机器人为用户提供一个二次开发平台，将开发出来的软件直接在测量机器人上使用，利用软件实现测量过程、数据存储、数据处理、报表输出的全自动化，从而真正实现监控测量自动化和一体化。

1 基于测量机器人的自动化监测系统设计基于测量机器人的自动化监测系统集激光、通讯技术、自动目标识别、自动照准、自动测角、自动测距、自动跟踪目标、自动记录数据于一体，智能化、自动化水平高，在地铁监测中的应用有助于用户简单获取相关准确信息，并进行监测预报。

1.1 系统硬件设计自动化监测系统的硬件结构如图1所示，由监测站、控制机房、基准点、变形监测点组成。

监测站需要根据现场的实际情况设置观测墩，安置测量机器人，保证良好的测视条件。

控制机房一般设置在办公区，要有较好的供电条件。

机房的计算机通过通讯电缆、数据电台等与监测站的测量机器人相连，了解测量机器人测到的实时信息，了解测量机器人的运行状况。

同时，埋设在机房和监测站的专用供电电缆给测量机器人供电。

在变形区外，最少要设3个基准点，以保证测量结果的精度。

变形监测点有若干个，需要根据地铁的实际情况安装在合适位置，在每个变形监测点上安装对准监测站的单棱镜。

1.2 系统软件设计自动化监测系统的软件程序包括联机测量模块、数据管理分析模块和三维显示模块。

自动化监测在地铁隧道检测中的运用发表时间：2018-12-18T11:02:38.347Z 来源：《基层建设》2018年第31期作者：焦芸[导读] 摘要：地铁的运行安全不仅与人民的生命安全息息相关，也直接影响国家财产安全，因此，将自动化监测技术运用到地铁隧道监测中，不仅可以为地铁的安全运行提供保障，还能够实时监测隧道情况，排除安全隐患，降低事故发生率。

江苏省地质矿产局第一地质大队江苏 210041摘要：地铁的运行安全不仅与人民的生命安全息息相关，也直接影响国家财产安全，因此，将自动化监测技术运用到地铁隧道监测中，不仅可以为地铁的安全运行提供保障，还能够实时监测隧道情况，排除安全隐患，降低事故发生率。

论文主要介绍了自动化监测系统的基本要求，及其在地铁隧道监测中的运用，给相关工程提供参考。

关键词：自动化；监测；地铁隧道；安全运行 1自动化监测自动化监测，顾名思义，就是采用智能化的监测系统，在信息网络发展如此迅速的今天，将信息传递与智能应用合理有效地结合在一起，形成了能够实时掌握地铁隧道变形情况的自动化监测系统。

一方面，传统的地铁隧道人工监测已经无法满足运营期内的监测要求，对于变形数据无法及时获取并传递到相关各方；另一方面，自动化监测能够实时提供隧道内的各类监测数据信息、甚至是图像、影像信息，当出现异常时，能做到自动报警，这对于及时掌握安全隐患、控制变形等具有非常重要的保障作用。

因此，自动化监测也就成为地铁隧道监测的最佳选择。

2自动化监测的优势2.1弥补人工检测的不足自动化监测通过传感器、网络和数据可对地铁隧道情况进行实时监测，不仅节约了工作人员的工作时间，还提高了检测效率。

自动化监测技术能够对隧道情况通过数据实现可视化，可以细节性地展示出人工检测所不易发现的安全隐患，及时做出安全评价及安全预警。

自动化监测是可以做到实时监测、不需要设定监测时间的随时监测技术，可以使检测部门随时了解隧道的情况。

2.2数据更为精准隧道的信息化建设不仅要全面监控隧道情况，还要依靠数据证明为隧道安全提供依据，这就要求自动化监测在数据采集及整理分析方面具有极高的精准性，如果监测结果与实际值不符，必然会造成安全隐患。

测量机器人在地铁隧道局部变形监测中的应用摘要:目前地铁建设在国内迅速发展，城市商业和住宅建设也围绕着地铁而重新规划和建设。

沿地铁进行城市商业和住宅建设对地铁的安全运行产生一定影响，在保障地铁安全运行的同时指导商业或住宅的建设则需采用合理有效的监测技术。

本文将从可行性、必要性和经济性三方面分析采用测量机器人对地铁局部变形监测，最后列举相应的实例来验证测量机器人的可行性。

关键词：测量机器人，变形监测，差分。

一、测量机器人的可行性根据地铁隧道监测的一般要求，对地铁隧道需要进行结构竖向位移监测，水平位移监测和收敛监测，根据测量机器人自身特点，结合地铁隧道为狭长的特殊环境，以下将从测量机器人自身的精度及所需要求监测测项精度两方面来衡量测量机器人进行自动化的可行性。

（1）测量机器人自身测量精度目前测量机器人进行自动化的精度指标为0.5秒（测角）、0.6mm+1ppm （测距），根据以上中误差精度，按照地铁隧道150米长度计算，则测角和测距的方法分别为0.5和0.56。

按照平面坐标测量要求，需假定测量距离和测量角度，在此假设测量距离为″，则按照平面坐标计算公式（式一）可推算其平面测量精度。

150米，测量角度为170°18′35X=X0+SCOSα Y=Y0+SSINα（式一）从X和Y的计算公式可以得出，两个公式的计算方法基本相似，故其测量精度的推算相似，以下仅以X为例，Y精度可以类推。

由于平面坐标与距离和角度是非线性关系，故需要对以上公式进行线性化，求其微分可得式二。

（式二）至此观测边长和观测角是相互独立的，根据误差传播定律，其方差阵为：=0.56mm2则其中误差为0.75mm，即150米范围内X坐标测量精度为0.75mm内，同理可得Y精度亦在0.75mm内。

而测量机器人进行高程测量时为三角高程测量方法，但进行自动化监测时其采用强制对中1站式测量，即测站与监测点的高差测量，则其精度的推算可按照三角高程公式（式三）按照测量机器人的自身精度推算测量高程精度（式三）由于角度和距离的非独立性，需进行微分，则微分后为（式四）（式四）同样需假定测距为150米，测角为10°，则按照式四可得高程方差阵为：＝=0.58mm2则其中误差为0.76mm，即150米范围内高程H测量精度为0.76mm内。

测量机器人在隧道自动化监测中的应用研究发布时间：2021-05-21T12:04:50.490Z 来源：《基层建设》2020年第31期作者：金飞[导读] 摘要：随着现代科技的快速发展，尤其是计算机技术的高速发展与普及应用，为成功研发测量机器人提供了支持。

施甸县保施高速公路投资开发有限公司云南昆明 650000摘要：随着现代科技的快速发展，尤其是计算机技术的高速发展与普及应用，为成功研发测量机器人提供了支持。

测量机器人在实践中的应用，表现出操作便捷、高智能化、高精度等优势。

因此，在隧道自动化监测中应用测量机器人备受关注和认可。

本文在分析自动化监测基本原理的基础上，探讨了隧道自动化监测中测量机器人的具体应用，旨在为从事隧道自动化监测工作的人员熟练运用测量机器人进行自动化监测提供一些具有价值的实践思路。

关键词：测量机器人；隧道；自动化监测；应用近些年来，我国隧道工程发展迅速，但是在隧道工程建设过程中仍然面临巨大的施工安全问题。

在不影响隧道工程正常运行的条件下保证其安全，自动化监测随之发展成为一项重要技术手段。

现如今，在隧道自动化监测领域中发展了光纤光栅传感器、静力水准仪等先进监测方式，但是根据实践应用情况表明：这些监测方式表现出一定的局限性和不稳定性。

而测量机器人的出现与应用为自动化监测解决了诸多传统监测方式的问题，其不仅可以获得隧道三维空间真实变化信息，还可以保证其测量精度达到相关要求。

因此，加强研究隧道自动化检测中测量机器人的应用具有一定的现实意义和实践价值。

1.隧道自动化监测的基本原理概述隧道自动化监测系统具体包括基准点、自动全站仪、变形监测点、供电与通讯系统、计算机远程监控系统等几部分。

在自动化监测过程中，工作基点站往往设置在隧道侧壁，并在周边设置四个校核点，用于校核工作基点位置的合理性。

在工作基站安装的测量机器人应与监测系统建立网络通信，后利用监测系统通过指令方式远程控制全站仪按照一定的顺序来逐一完成校核点和变形点的扫描、记录、计算以及校对等系列工作，最后将测量数据发送到计算机系统中入库存储，并完成整理和分析工作[1]。

基于测量机器人的隧道变形监测预警系统研究与应用摘要：测量机器人具有高智能、高精度、高效率的特点，特别适合应用在劳动强度大、测量区域危险的工程。

文章研究的隧道变形监测预警系统基于测量机器人与网络传输技术，通过测量机器人对隧道进行变形监测，并且将监测的数据通过网络传输技术实时传回预警系统，同时通过预警系统对数据实时储存、计算分析，判定隧道的监测对象是否安全，如超出预警值就通过系统的预警功能模块进行声音预警和手机短信预警以便隧道相关的管理人员及时的对险情做出反应。

关键词：测量机器人；隧道；变形监测系统；预警随着我国公路、铁路、水电工程等建设的发展，隧道作为这些工程的重要组成部分也取得长足的发展,隧道的建设也日益增加，其安全与否成为建设工程的关键。

隧道的安全也无论在施工期间还是在运营期间都要对其隧道进行变形监测, 以确保主体结构以及周边环境的安全。

如何在复杂的环境中保证隧道的正常施工与运营, 是一个十分重要而又现实的问题。

施工期间的隧道监测内容主要包括周边建筑物监测、地表监测、洞内监测（周边收敛、拱顶沉降、锚杆轴力、围岩内部位移、围岩压力、衬砌应力和钢支撑内力监测）。

隧道监测是新奥法的重要部分，在隧道施工中，通过对隧道围岩动态的量测，掌握围岩动态和支护结构的工作状态，利用量测结果调整设计支护参数，指导施工；通过量测预见事故和险情，以便及时采取措施防止事故发生。

运营期间的隧道监测内容主要包括区间隧道沉降、区间隧道水平位移、区间隧道内部应力等。

对其监测能够掌握隧道运营情况，保障隧道运营期间的安全。

不管施工期间隧道还是运营期间的隧道，其监测的特点是：监测项目多、线路长、测点多、观测频繁、数据量大, 给监测数据管理、分析等带来了繁琐的工作,以手工为主作业模式效率低下，从而需要的监测技术人员也比较多。

传统的作业方式在运营的隧道中运用更是困难, 主要是测量人员进入隧道工作非常危险,给运营隧道的测量带来很多不便。

须有一种简便高效、无人值守、自动的动态监测方法将监测数据实时的发送到实时运行的监测系统计算机终端，对数据进行高效的管理、计算分析、预警辅助决策。

机器人在地铁隧道巡检中的应用随着人工智能和机器人技术的不断发展，机器人在各个领域得到了广泛应用，其中之一便是在地铁隧道巡检中的应用。

地铁隧道作为地铁系统的重要组成部分，需要保持通畅和安全，而机器人的运用可以提高巡检效率、降低人员工作强度，有效保障地铁的运行安全。

一、机器人巡检地铁隧道的优势相比于人员巡检，机器人巡检地铁隧道具有以下优势：1.提高巡检效率：机器人的运行速度快，而且可以24小时不间断的工作，不会因为疲劳或其他人身因素对巡检进行限制，这可以大大提高地铁隧道巡检的效率。

2.降低人员工作强度：地铁隧道巡检的环境是相对恶劣的，对于人的身体健康影响较大，而机器人可以代替人在工作中遭受的危险和不利的环境。

3.提高准确率：机器人可以通过激光、摄像头等传感器设备对地铁隧道进行全面、准确的检测，不会发生漏检等情况，确保地铁隧道的安全。

4.节约成本：机器人巡检可以减少人力和物资成本，且机器人的维护成本较低，可以有效减少地铁巡检的成本。

二、机器人巡检地铁隧道的应用案例1.中国华能集团无人机巡检地铁隧道中国华能集团在2019年10月进行了无人机巡检地铁隧道的实验，该无人机的载荷可达10公斤，具备夜视、红外等性能。

通过机器人巡检，可以对地铁隧道的隧道壁、沟槽线等进行全面检测，有效发现裂缝、水泥脱落等问题，提高了地铁隧道的安全性能。

2.新加坡地铁采用机器人巡检新加坡公共交通局在2018年开始使用机器人巡检地铁隧道，其中包括机器人巡检里程数最长的地铁隧道——地铁南北线。

机器人巡检可以发现人类难以察觉的细小问题，如地铁隧道壁上的细小裂缝等。

通过机器人的全面巡检，可以及时发现异物和维修问题，并加强对隧道的安全管理。

三、机器人巡检地铁隧道的未来展望随着科技的不断发展，机器人巡检地铁隧道的应用将更加广泛。

未来，机器人巡检可与事故预警平台等技术结合，即时上传数据、实现数据分析，从而提高地铁安全事故的预防和处理能力。

同时，机器人巡检可在无人值守的环境下工作，未来随着自动驾驶技术的发展，机器人巡检将实现全自动驾驶，为地铁的运营安全提供更多保障。