本发明涉及混凝土浇筑监测，具体涉及衬砌台车混凝土盯舱方法及装置。
背景技术：
1、衬砌台车是隧道衬砌施工过程中使用的工程机械设备，衬砌台车上方的弧形模板、前后方的端头模板与支护墙体形成一个封闭待浇筑区域，将混凝土浇筑至模板中即完成了隧道衬砌施工工艺中的灌注混凝土施工。
2、目前，由于隧道衬砌施工中的混凝土待浇筑区域为封闭空间，在混凝土浇筑过程中自动化监测水平较低，通常依靠人工经验、观察溢浆情况等方法来判断混凝土在模板内部的状态，但这种方法存在准确性差、施工风险大等问题，不利于施工过程中的衬砌浇筑质量控制。
3、综上所述，目前的技术无法满足隧道衬砌施工中混凝土浇筑的自动化监测，因此亟需一种自动化水平高、准确率高、易于操作的的衬砌台车混凝土盯舱装置及方法，实时监测混凝土在模板内部的状态，提高施工过程中衬砌浇筑质量控制水平。
技术实现思路
1、本发明的目的就是解决上述背景中在隧道衬砌施工的混凝土浇筑过程中自动化监测水平较低，传统方法准确性差、施工风险大的问题，提出了一种衬砌台车混凝土盯舱方法，包括以下步骤：
2、s1、将衬砌台车混凝土盯舱装置安装在衬砌台车端头模板处；
3、s2、通过深度相机采集待测区域深度数据；
4、s3、采用自适应中值滤波算法对原始深度数据进行预处理；
5、s4、采用聚类算法对深度数据进行处理，识别并分割出待测区域内部的钢筋深度数据；
6、s5、通过基于平均深度的计算方法来实时监测混凝土在模板内部的状态。
7、优选的方案中，步骤s2具体为：通过衬砌台车混凝土盯舱装置中的深度相机采集待测区域深度数据dm,n，其中，dm,n为待测区域内第(m,n)个像素点的深度数据。
8、优选的方案中，步骤s3中对深度数据dm,n进行自适应中值滤波消除深度图中的噪声干扰，具体包括以下步骤：
9、s31、设置深度有效阈值为[a,b]，初始化中值滤波窗口w的尺寸为最大值m*m；
10、s32、设置起始遍历点dm,n，遍历窗口内除dm,n外的所有点，并标记其有效点的位置信息：
11、
12、s33、记录所有有效点ii,j与窗口中心点dm,n之间的距离：
13、
14、s34、记录所有ri,j内有效点的个数，选择有效点个数最多的ri,j来计算中值滤波窗口w的大小：
15、w＝2ri,j+1；
16、s35、对窗口内的有效点进行排序并进行中值滤波：
17、fm,n＝med(hw)
18、其中，med(·)为中值滤波函数，hw为中值滤波窗口w内排序后的有效点集合，fm,n为滤波后的深度数据。
19、优选的方案中，步骤s4具体为：采用一种基于势函数的模糊c均值聚类算法对深度数据进行处理，识别并分割出待测区域内部的钢筋深度数据：
20、势函数和初始聚类中心选取的一般公式为：
21、
22、已知样本数据x＝{x1,x2,...,xn}可以被划分为m类，则模糊c均值算法的最小化的目标函数为：
23、
24、式中，xj为第j个样本数据，vk为第k个类的聚类中心，λkj为隶属度，表示样本数据xj属于第k个类的概率，p为模糊度的控制参数，d2(xj,vk)表示样本数据xj与聚类中心vk的距离的平方。
25、优选的方案中，基于势函数的模糊c均值算法为的主要步骤为：
26、s41、确定模糊度的控制参数p，并初始化聚类中心vk；
27、s42、令式对λkj求偏导来更新λkj，其结果为：
28、
29、s43、令式对vk求偏导来更新vk，其结果为：
30、
31、s44、重复步骤s42和步骤s43，直至式收敛。
32、优选的方案中，步骤s5中基于平均深度的计算方法为：
33、
34、其中，d为最终用来表示混凝土在模板内部状态的深度信息，di为第i个像素点的深度数据，i＝1,2,..,n，n为待测区域内像素点的个数。
35、本发明还提出一种衬砌台车混凝土盯舱装置，包括控制单元、监测单元和通讯单元；
36、控制单元用于处理上述监测单元的深度数据并将处理结果发送到通讯单元；
37、监测单元用于采集待测区域的深度数据；
38、通讯单元用于将混凝土在模板内部的状态通过4g网络发送到上位机。
39、优选的方案中，监测单元由深度相机及其供电系统组成，深度相机用于采集监测范围内的深度数据，并将数据传输到控制单元的控制器进行处理，数据的传输频率为xhz，该频率可根据现场实际情况进行调整；
40、控制单元由arm控制器及其供电系统组成，将深度数据的处理结果通过tcp通讯传输到4g通讯模块；
41、通讯单元由4g通讯模块组成，将控制单元传输的混凝土状态通过4g网络发送到上位机。
42、优选的方案中，通过安装孔位安装在衬砌台车的端头模板上，一个衬砌台车上安装若干个衬砌台车混凝土盯舱装置。
43、优选的方案中，包括安装模组单元板；通过螺孔安装在衬砌台车的端头模板上；
44、安装模组单元板由防溢浆片和后壳组成；
45、控制单元和监测单元安装在安装模组单元板上；
46、透明浇筑模板通过螺孔安装在安装模组单元板上。
47、本发明的有益效果为：本发明通过衬砌台车混凝土盯舱装置及方法实时采集待测区域的深度数据，基于数据预处理、数据分割等方法实现模板内混凝土的实时监测，具有精度高、速度快等特点，充分提高了混凝土浇筑过程中的自动化监测水平。
1.一种衬砌台车混凝土盯舱方法，其特征是：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述衬砌台车混凝土盯舱方法，其特征是：步骤s2具体为：通过衬砌台车混凝土盯舱装置中的深度相机采集待测区域深度数据dm,n，其中，dm,n为待测区域内第(m,n)个像素点的深度数据。
3.根据权利要求2所述衬砌台车混凝土盯舱方法，其特征是：步骤s3中对深度数据dm,n进行自适应中值滤波消除深度图中的噪声干扰，具体包括以下步骤：
4.根据权利要求2所述衬砌台车混凝土盯舱方法，其特征是：步骤s4具体为：采用一种基于势函数的模糊c均值聚类算法对深度数据进行处理，识别并分割出待测区域内部的钢筋深度数据：
5.根据权利要求4所述衬砌台车混凝土盯舱方法，其特征是：基于势函数的模糊c均值算法为的主要步骤为：
6.根据权利要求1所述衬砌台车混凝土盯舱方法，其特征是：步骤s5中基于平均深度的计算方法为：
7.一种衬砌台车混凝土盯舱装置，其特征是：包括控制单元(6)、监测单元(7)和通讯单元；
8.根据权利要求7所述衬砌台车混凝土盯舱装置，其特征是：监测单元(7)由深度相机及其供电系统组成，深度相机用于采集监测范围内的深度数据，并将数据传输到控制单元的控制器进行处理，数据的传输频率为xhz；
9.根据权利要求7所述衬砌台车混凝土盯舱装置，其特征是：通过安装孔位(3)安装在衬砌台车(1)的端头模板(2)上，一个衬砌台车(1)上安装若干个衬砌台车混凝土盯舱装置。
10.根据权利要求9所述衬砌台车混凝土盯舱装置，其特征是：包括安装模组单元板(8)；通过螺孔(9)安装在衬砌台车(1)的端头模板(2)上；
