本发明涉及隧道检测，特别涉及一种隧道拱顶壁后空洞自动敲击检测装置、系统及方法。
背景技术：
1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术，并不必然构成现有技术。
2、在当前巨大的地铁隧道运营里程背景下，伴随着大量隧道工程质量问题，尤其是隧道拱顶壁后空洞现象，十分常见且易导致衬砌开裂和掉块等病害出现。
3、发明人发现，当前隧道拱顶壁后空洞检测主要采用人工敲击法和地质雷达检测法，但是上述方法存在如下问题：
4、(1)人工敲击法需要在拱顶处进行高空作业，具有一定危险性，检测速度较慢，无法满足长距离隧道拱顶壁后空洞检测需求，且受主观经验影响大，检测准确性难以保证；(2)地质雷达法属于高频电磁技术，通过发射天线发射高频电磁波，接收天线接收不同介质反射回的信号，而后对信号进行分析处理，其工作特性使其在检测隧道拱顶壁后空洞时具有一定局限性，数据解析难度较大，对雷达天线的摆放位置要求高，需紧贴拱顶，钢筋和地下水等存在时的复杂地下环境都会对检测结果产生较大影响，环境适用性差。
技术实现思路
1、为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种隧道拱顶壁后空洞自动敲击检测装置、系统及方法，检测范围大，检测速度快，准确性高，稳定性强，能够在能快速准确识别空洞的同时有效避免人工空洞检测高空作业，保障了检测技术人员的安全。
2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
3、第一方面，本发明提供了一种隧道拱顶壁后空洞自动敲击检测装置。
4、一种隧道拱顶壁后空洞自动敲击检测装置，包括：移动平台、布置于移动平台上的旋转平台、支撑座、伸缩臂、第一伸缩杆、旋转电机、承接平台、音频传输器、音频采集器、激振器、第二伸缩杆和激振头；
5、支撑座与旋转平台固定连接，伸缩臂的底部与转动支撑座通过转轴活动连接，第一伸缩杆的末端与伸缩臂侧部连接以通过伸缩带动伸缩臂绕转轴旋转；
6、旋转电机与伸缩臂的顶端固定连接，旋转电机的输出端通过旋转端头与承接平台连接，激振器与承接平台连接，激振器通过第二伸缩杆与激振头连接，音频采集器与音频传输器连接，音频传输器与承接平台连接；
7、音频传输器用于与处理终端有线或者无线通信连接，以使得处理终端根据接收到的音频数据进行隧道拱顶壁后空洞识别。
8、作为本发明第一方面进一步的限定，所述旋转电机包括第一旋转电机和第二旋转电机，旋转端头包括第一旋转端头和第二旋转端头，第一旋转电机与伸缩臂的顶端固定连接，第一旋转电机的输出端通过第一旋转端头与第二旋转电机连接，第二旋转电机的输出端通过第二旋转端头与承接平台连接。
9、作为本发明第一方面进一步的限定，移动平台的底部连接有行走轮，移动平台的前端连接有探照灯。
10、作为本发明第一方面进一步的限定，第一伸缩杆为液压伸缩杆，所述液压伸缩杆的底部与旋转平台可拆卸的连接，液压伸缩杆的输出端与伸缩臂的侧部可拆卸的连接。
11、作为本发明第一方面进一步的限定，旋转平台通过电控旋转台与移动平台连接，旋转平台能够在电控旋转台的带动下旋转。
12、作为本发明第一方面进一步的限定，承接平台上连接有用于测量与隧道拱顶壁之间的距离的激光测距仪。
13、第二方面，本发明提供了一种隧道拱顶壁后空洞自动敲击检测系统，包括处理终端以及本发明第一方面所述的隧道拱顶壁后空洞自动敲击检测装置；
14、音频传输器与处理终端有线或者无线通信连接，处理终端用于根据接收到的音频数据进行隧道拱顶壁后空洞识别。
15、第三方面，本发明提供了一种隧道拱顶壁后空洞检测方法，利用第一方面所述的隧道拱顶壁后空洞自动敲击检测装置；或者，利用第二方面所述的隧道拱顶壁后空洞自动敲击检测系统，包括以下过程：
16、伸缩机械臂以及承接平台、第二伸缩杆和激振头处于垂直状态，伸长伸缩机械臂，当激振头与隧道拱顶壁的距离小于设定阈值时，机械臂停止伸长；
17、设定移动平台前进速度、激振头的敲击力以及敲击频率，音频采集器对敲击音频数据进行采集后传输给处理终端；
18、处理终端对敲击音频数据进行预处理后，根据机器学习模型得到空洞识别结果，将空洞识别结果与移动平台位置信息结合后，得到检测得到的密实点位置和数量以及空洞点位置和数量。
19、作为本发明第二方面进一步的限定，进行预处理，包括：对音频数据进行裁剪及预加重，然后进行分帧和加窗，对分帧和加窗后的音频数据提取特征参数，进行特征参数降维。
20、作为本发明第二方面进一步的限定，对分帧和加窗后的音频数据提取特征参数，包括：对分帧加窗后的数据作快速傅里叶变换处理得到音频频谱，对音频频谱的模取平方得到功率谱，将功率谱通过梅尔三角滤波器得到梅尔刻度和每个刻度上的对数能量，通过离散余弦变换处理得到梅尔频率倒谱系数，选取梅尔频率倒谱系数特征参数和一阶差分作为特征参数。
21、与现有技术相比，本发明的有益效果是：
22、1、与人工检测隧道拱顶空洞相比，本发明的隧道拱顶壁后空洞自动敲击检测装置检测范围大、检测速度快、准确性高、稳定性强，能有效避免人工空洞检测高空作业，保障了检测技术人员安全，对实现隧道拱顶壁后空洞智能化检测有重要作用。
23、2、本发明的隧道拱顶壁后空洞自动敲击检测装置，敲击点位灵活可控，可通过操控本发明的旋转平台、液压伸缩杆、伸缩机械臂和旋转端头调整敲击点位，满足了特殊情况下隧道拱顶之外其它点位的空洞检测需求，实现地铁隧道壁后空洞检测全覆盖。
24、3、本发明的处理终端(如云平台)能实时查看检测装置的工作状态，确保其正常运行，且工作效率大大提升，具有强大的音频数据处理和分析能力，能快速准确识别空洞，通过扩大音频数据样本，使云平台的机器学习模型随着检测次数的增加而不断迭代更新，能有效增强模型的泛化性能。
25、本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
1.一种隧道拱顶壁后空洞自动敲击检测装置，其特征在于，
2.如权利要求1所述的隧道拱顶壁后空洞自动敲击检测装置，其特征在于，
3.如权利要求1所述的隧道拱顶壁后空洞自动敲击检测装置，其特征在于，
4.如权利要求1所述的隧道拱顶壁后空洞自动敲击检测装置，其特征在于，
5.如权利要求1所述的隧道拱顶壁后空洞自动敲击检测装置，其特征在于，
6.如权利要求1所述的隧道拱顶壁后空洞自动敲击检测装置，其特征在于，
7.一种隧道拱顶壁后空洞自动敲击检测系统，其特征在于，包括处理终端以及权利要求1-6任一项所述的隧道拱顶壁后空洞自动敲击检测装置；
8.一种隧道拱顶壁后空洞自动敲击检测方法，其特征在于，利用权利要求1-6任一项所述的隧道拱顶壁后空洞自动敲击检测装置；或者，利用权利要求7所述的隧道拱顶壁后空洞自动敲击检测系统包括以下过程：
9.如权利要求8所述的检测方法，其特征在于，
10.如权利要求9所述的检测方法，其特征在于，
