(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210249933.9 (22)申请日 2022.03.14 (71)申请人 新疆额尔齐斯河流 域开发工程建 设 管理局 地址 830000 新疆维吾尔自治区乌鲁 木齐 市沙依巴克区扬子江路241号 申请人 北京工业大 学　 北京玖瑞科技有限公司 (72)发明人 许建述　杨修　龚秋明　黄流　 黄蒲乐　杨瑞坤　米拉　卿光辉　 李荣飞　杜晓虎　刘永强　邱海峰　 郝刚　 (74)专利代理 机构 北京东方亿 思知识产权代理 有限责任公司 1 1258 专利代理师 贺琳(51)Int.Cl. E21F 17/00(2006.01) E21F 17/18(2006.01) H04N 5/232(2006.01) H04N 5/247(2006.01) H04N 5/265(2006.01) (54)发明名称 隧道掌子面岩体质量评价系统和方法 (57)摘要 本申请公开了一种隧道掌子面岩体质量评 价系统和方法。 该系统包括： 图像采集模块， 用于 随着隧道掘进机的刀盘旋转， 采集刀盘旋转过程 中， 不同旋转角度下的掌子面图像， 以及获取在 采集各掌子面图像时所述图像采集模块的姿态 信息， 并将各所述掌子面图像和所述姿态信息发 送至图像处理模块； 所述图像处理模块， 用于基 于接收到的各所述掌子面图像和所述姿态信息， 得到完整掌子面图像， 并基于所述完整掌子面图 像， 提取掌子面岩体信息， 根据掌子面岩体信息， 对掌子面的岩体质量进行分级评价， 得到评级结 果。 如此以实现高效评价隧道掌子面岩体质量的 效果。 权利要求书2页 说明书9页 附图9页 CN 114607464 A 2022.06.10 CN 114607464 A 1.一种隧道掌子面岩体质量评价系统， 其特 征在于， 所述系统包括： 图像采集模块， 用于随着隧道掘进机的刀盘旋转， 采集刀盘旋转过程中， 不同旋转角度 下的掌子面图像， 以及获取在采集各掌子面图像时所述图像采集模块的姿态信息， 并将各 所述掌子面图像和所述姿态信息发送至图像处 理模块； 所述图像处理模块， 用于基于接收到的各所述掌子面图像和所述姿态信息， 得到完整 掌子面图像， 并基于所述完整掌子面图像， 提取掌子面岩体信息， 基于所述掌子面岩体信 息， 对掌子面的岩体质量进行分级评价， 得到 评级结果。 2.根据权利要求1所述的系统， 其特 征在于， 所述图像采集模块包括： 图像采集单元， 置于所述隧道掘进机的刀盘人孔处， 用于随着隧道掘进机的刀盘至少 旋转一周， 采集各旋转角度下的掌子面图像； 信息采集单 元， 用于获取采集各掌子面图像时所述图像采集单 元的姿态信息 。 3.根据权利要求2所述的系统， 其特 征在于， 所述信息采集单 元包括： 距离传感器， 用于随着隧道掘进机刀盘的旋转， 采集所述图像采集单元到掌子面的直 线距离； 角度传感器， 用于随着隧道掘进机刀盘的旋转， 采集所述图像采集单 元的旋转角度。 4.根据权利要求2所述的系统， 其特 征在于， 所述图像采集模块还 包括： 壳体， 用于包裹所述图像采集单元和所述信 息采集单元， 所述壳体上设置有拍摄窗口； 所述拍摄窗口用于在采集各掌子面图像时打开， 供所述图像采集模块采集各所述掌子面图 像。 5.根据权利要求1所述的系统， 其特 征在于， 所述系统还 包括： 上位机， 搭 载所述图像处 理模块， 用于将图像采集 开始指令发送至控制与传输模块； 所述控制与传输模块， 所述控制与传输模块分别与所述上位机、 所述图像采集模块和 所述图像处理模块通信连接， 所述控制与传输模块用于基于接 收到的图像采集开始指令， 控制图像采集模块工作， 并将所述图像采集模块采集各所述掌子面图像和姿态信息发送至 所述图像处 理模块。 6.根据权利要求5所述的系统， 其特 征在于， 所述控制与传输模块还用于： 在接收到 图像采集开始指令的情况下， 控制所述拍摄窗口打开， 以及控制所述图像采 集模块开启， 以使所述图像采集模块 通过所述拍摄窗口采集各 所述掌子面图像； 在接收到上位机发送的图像采集结束指令的情况下， 控制所述拍摄窗口关闭， 以及控 制所述图像采集模块关闭。 7.根据权利要求1所述的系统， 其特 征在于， 所述图像处 理模块还用于： 基于所述掌子面岩体信息， 对所述隧道进行三维地质重建， 得到所述隧道的三维地质 图像。 8.根据权利要求1 ‑7任一所述的系统， 其特征在于， 所述岩体信息包括： 岩石岩性、 岩石 面积、 岩石占比、 岩石节理长度、 岩石节理间距、 岩石节理倾角、 渗水的位置和渗水面积中的 至少一项。 9.根据权利要求2 ‑7任一所述的系统， 其特 征在于， 所述图像采集模块还 包括： 照明单元， 用于为所述图像采集单 元提供光源。 10.一种隧道掌子面岩体质量评价方法， 其特征在于， 所述方法应用于权利要求1 ‑9任权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114607464 A 2一所述的图像处 理模块， 所述方法包括： 获取在隧道掘进机的刀盘的旋转过程中， 采集刀盘选择过程中， 不同旋转角度下的掌 子面图像， 以及 在采集各掌子面图像时图像采集模块的姿态信息； 基于各所述掌子面图像和姿态信息， 对各所述掌子面图像进行拼接， 得到完整掌子面 图像； 基于所述完整掌子面图像， 提取掌子面岩体信息； 基于所述掌子面岩体信息， 对掌子面的岩体质量进行分级评价， 得到 评级结果。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114607464 A 3