一种水库坝体监测系统的基准点检测器技术方案

本发明专利技术公开了一种水库坝体监测系统的基准点检测器，它包括检测器壳体、图像检测装置、通孔开关机构和检测控制器，检测器壳体对应的两侧面分别设置有通孔，图像检测装置设置在检测器壳体内两个通孔之间，图像检测装置的箱体上设置有对应检测器壳体上通孔的圆孔；在设有圆孔的图像检测装置两侧与检测器壳体之间分别设置有通孔开关机构，检测控制器设置在检测器壳体内且分别与图像检测装置和通孔开关机构相连。本发明专利技术通过设置通孔开关机构实现了检测器壳体的通孔自动开启和关闭，通孔开关机中遮挡板采用聚乙烯板加工制成，成本较低，耐用抗腐蚀，且不变型，检测控制器采用超低功耗的STM8L单片机构成，功耗较低，整个系统满足实际现场要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种水库坝体监测装置，具体地说是一种水库坝体监测系统的基准点检测器。
技术介绍
混凝土坝和砌石坝建成蓄水运用后，在水、泥沙、浪、扬压力、温度以及地震等作用下，必然发生变形，严重导致塌陷，案例不胜枚举。大坝安全监测技术是国际关注问题。大坝结构安全监测系统涉及光学、传感器、电子等多个学科领域，发展经历两个阶段：1、观测阶段(1891～1964年)，也称原型观测。因为该阶段的监测水平较低，只是对放置在大坝结构上的监测仪器进行人工观察和检测，记录大坝实时状态。2、安全观测向安全监测转变和发展的阶段(1965年至今)。国内外监测领域逐渐意识到仪器检测的局限性，便对大坝采用人工巡查与仪器观测相结合。其中日本、美国是最早进行巡视检查的国家，随后法国、意大利加拿大以及挪威等国家也都规定必须对大坝进行人工巡检，从而有效的避免了只用观测仪器对大坝进行安全监测的缺陷。但由于人工巡查只能观察大坝表面的变化，而对其内部的复杂结构变化以及安全隐患难以辨别，因此必须专利技术一种能够随时、随地、及时、高效的反映和检测大坝安全问题的监测技术。60年代后期，国外许多国家对自动监测大坝安全的仪器设备进行研究和制造：日本首先实现了在拱坝上对监测数据进行自动采集；之后，意大利先后实现了垂线仪变形自动监测和集中式采集数据系统；1989年，加拿大将能够进行数据采集、存储、处理、远程以及分析等功能的自动化检测系统安装在大坝上。我国从80年代开始对坝体变形实行监测，也研制了分布式智能检测数据采集系统、无线通信模块以及维护大坝网络安全信息的软件系统。目前国际上对坝体变形监测采用两种方式：1、根据基点高程和位置，使用经纬仪、水准仪、电子测距仪或激光准直仪、GPS、智能全站仪等来测量坝体表面标点、觇标处高程和位置变化。可实现测点的三维位移数据测量；2、在坝体表面安装或埋设一些监测位移的仪器，通常只能测量测点的单项位移数据(水平位移或垂直位移)。常用的位移监测仪器有位移计、测缝计、倾斜仪、沉降仪、垂线坐标仪、引张线仪、多点位移计和应变计等。就变形监测设备而言，从精度、稳定性、安装工程量、维护、价格等几方面说,能满足各项要求的设备几乎没有。坝体内部位移监测还只能使用传统的单项位移监测设备，需要预先埋设或钻孔安装，施工不便，目前还没有好的替代方法；坝体表面位移使用的三维数据监测设备安装方便、性能稳定、精度高，但受地理环境影响大，安装条件受到限制，且成本高。由此，研发一种不受地理环境影响，响应时间快，测量精度高，可实现自校准，便于实现智能数字化管理的坝体变形自动监测系统意义重大。专利技术专利《水库坝体沉陷与水平位移基准点检测装置及检测方法》[专利号ZL201410450657.8]和《水库坝体沉陷与水平位移监测系统》[专利号ZL201410450695.3]详细阐述了基于激光原理监测坝体变形的原理和方法。关键技术是利用激光光束通过观测点的“十字架”折射产生清晰图形获取纵轴的特征值—弦长及截距来推算坝体变形程度。系统包括监测控制器和集中管理器，集中管理器设置在坝体外坚固端，激光经发射和直射到若干个等间距的监测点，并在每个监测点处分别设置一个基准点监测器，如图1所示。工作时上位机给基准点监测器发生一系列控制命令，在得到各监测器总允许情况下开启激光发生器，同时给监测器发射拍摄图像指令。经图像处理完毕将特征值存入EEPROM，等待上位机有关命令。集中管理器与上位机可实现GPRS或RS485数据通讯，将坝体变形数据进行统计分析即可实现数字化智能安全管理，防患于未然，避免坝体塌陷等事故发生。但是，在上述两专利技术专利中，基准点监测器挡板通过挡板伸缩驱动机构和挡板移动驱动机构来进行移动和固定，当挡板受到外界冲击时(物体撞击或者大风)，挡板很容易损坏，导致箱体内进水或者灰尘，影响拍照效果无法准确监测水库坝体。
技术实现思路
针对上述不足，本专利技术提供了一种水库坝体监测系统的基准点检测器，其不仅能够有效监测水库坝体情况，而且测量精度高。本专利技术解决其技术问题采取的技术方案是：一种水库坝体监测系统的基准点检测器，其特征是，包括检测器壳体、图像检测装置、通孔开关机构和检测控制器，所述检测器壳体对应的两侧面分别设置有通孔，所述图像检测装置设置在检测器壳体内两个通孔之间，所述图像检测装置的箱体上设置有对应检测器壳体上通孔的圆孔，所述的圆孔和通孔的大小相同且它们的中心线在一条直线上；在设有圆孔的图像检测装置两侧与检测器壳体之间分别设置有通孔开关机构，所述检测控制器设置在检测器壳体内，所述检测控制器分别与图像检测装置和通孔开关机构相连；所述通孔开关机构包括两个遮挡板、挡板伸缩驱动机构和挡板移动驱动机构，所述两个遮挡板通过挡板伸缩驱动机构相连，且两个遮挡板与图像检测装置设有圆孔的侧面和检测器壳体设有通孔的侧面平行设置，所述遮挡板伸缩驱动机构设置在挡板移动驱动机构上，挡板移动驱动机构固定在检测器壳体的底部，所述的挡板伸缩驱动机构和挡板移动驱动机构分别与检测控制器相连。优选地，所述挡板伸缩驱动机构包括滑动底座、第一电机、过渡板和短齿条，所述挡板移动驱动机构包括支架总成、导杆、第二电机、连接板和长齿条，所述滑动底座下端设置有两个平行的滑行通孔，每个平行滑行通孔内设置一根导杆，所述导杆的两端通过固定螺栓固定设置在支架总成的顶部，所述滑动底座的上端设置有第一电机，所述第一电机的输出轴竖直设置，在滑动底座的上端设置有与第一电机的输出轴配合的两个短齿条，每个短齿条的一端分别与位于滑动底座两侧的过渡板固定连接，每个过渡板上固定有一个遮挡板；所述支架总成的底部设置在固定孔，所述第二电机通过连接板固定在支架总成上，第二电机的输出轴水平设置，所述长齿条设置在支架总成的固定架上且与第二电机输出轴上的齿轮相配合，长齿条在第二电机的驱动下进行移动，所述滑动底座的底部固定在长齿条上；所述的第一电机和第二电机的控制端分别与检测控制器连接。优选地，所述第二电机的输出轴的末端设置有端盖，在端盖内存的第二电机输出轴上设置有垫圈。优选地，基准点检测器还包括第一限位开关和第二限位开关，所述第一限位开关设置在遮挡板的圆周边上且位于遮挡板水平中心线上，所述第二限位开关设置在过渡板面向滑动底座的一侧，所述第一限位开关和第二限位开关的输出端分别与检测控制器连接。优选地，所述检测器壳体为防水壳体，所述遮挡板采用聚乙烯板。优选地，所述图像检测装置内设置有反光钢条和摄像装置，所述反光钢条竖直设置在摄像箱体内且与圆孔的中心线垂直；所述摄像装置设置在述摄像箱体内且与检测控制器连接。优选地，所述摄像装置采用OV2640摄像头。优选地，所述检测控制器包括STM8L151单片机、图像检测电源控制电路、无线模块、无线模块电源控制电路、振动传感器、驱动电路和电源模块，所述STM8L151单片机通过UART通讯电路电路与图像检测装置连接，所述图像检测电源控制电路分别与STM8L151单片机和图像检测装置连接，所述无线模块与STM8L151单片机连接，所述无线模块电源控制电路分别与STM8L151单片机、无线模块和电源模块连接，所述振动传感器设置在检测器壳体且与STM8L151单片机连接，所述电源模块与STM8L151单片机连接。优选地，基准点检测器还包括太阳能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水库坝体监测系统的基准点检测器，其特征是，包括检测器壳体、图像检测装置、通孔开关机构和检测控制器，所述检测器壳体对应的两侧面分别设置有通孔，所述图像检测装置设置在检测器壳体内两个通孔之间，所述图像检测装置的箱体上设置有对应检测器壳体上通孔的圆孔，所述的圆孔和通孔的大小相同且它们的中心线在一条直线上；在设有圆孔的图像检测装置两侧与检测器壳体之间分别设置有通孔开关机构，所述检测控制器设置在检测器壳体内，所述检测控制器分别与图像检测装置和通孔开关机构相连；所述通孔开关机构包括两个遮挡板、挡板伸缩驱动机构和挡板移动驱动机构，所述两个遮挡板通过挡板伸缩驱动机构相连，且两个遮挡板与图像检测装置设有圆孔的侧面和检测器壳体设有通孔的侧面平行设置，所述遮挡板伸缩驱动机构设置在挡板移动驱动机构上，挡板移动驱动机构固定在检测器壳体的底部，所述的挡板伸缩驱动机构和挡板移动驱动机构分别与检测控制器相连。

【技术特征摘要】
1.一种水库坝体监测系统的基准点检测器，其特征是，包括检测器壳体、图像检测装置、通孔开关机构和检测控制器，所述检测器壳体对应的两侧面分别设置有通孔，所述图像检测装置设置在检测器壳体内两个通孔之间，所述图像检测装置的箱体上设置有对应检测器壳体上通孔的圆孔，所述的圆孔和通孔的大小相同且它们的中心线在一条直线上；在设有圆孔的图像检测装置两侧与检测器壳体之间分别设置有通孔开关机构，所述检测控制器设置在检测器壳体内，所述检测控制器分别与图像检测装置和通孔开关机构相连；所述通孔开关机构包括两个遮挡板、挡板伸缩驱动机构和挡板移动驱动机构，所述两个遮挡板通过挡板伸缩驱动机构相连，且两个遮挡板与图像检测装置设有圆孔的侧面和检测器壳体设有通孔的侧面平行设置，所述遮挡板伸缩驱动机构设置在挡板移动驱动机构上，挡板移动驱动机构固定在检测器壳体的底部，所述的挡板伸缩驱动机构和挡板移动驱动机构分别与检测控制器相连。2.根据权利要求1所述的一种水库坝体监测系统的基准点检测器，其特征是，所述挡板伸缩驱动机构包括滑动底座、第一电机、过渡板和短齿条，所述挡板移动驱动机构包括支架总成、导杆、第二电机、连接板和长齿条，所述滑动底座下端设置有两个平行的滑行通孔，每个平行滑行通孔内设置一根导杆，所述导杆的两端通过固定螺栓固定设置在支架总成的顶部，所述滑动底座的上端设置有第一电机，所述第一电机的输出轴竖直设置，在滑动底座的上端设置有与第一电机的输出轴配合的两个短齿条，每个短齿条的一端分别与位于滑动底座两侧的过渡板固定连接，每个过渡板上固定有一个遮挡板；所述支架总成的底部设置在固定孔，所述第二电机通过连接板固定在支架总成上，第二电机的输出轴水平设置，所述长齿条设置在支架总成的固定架上且与第二电机输出轴上的齿轮相配合，长齿条在第二电机的驱动下进行移动，所述滑动底座的底部固定在长齿条上；所述的第一电机和第二电机的控制端分别与检测控制器连接。3.根据权利要求2所述的一种水库坝体监测系统的基准点检测器，其特征是，所述第二电机的输出轴的末端设置有端盖，在端盖内存的第二电机输出轴上设置有垫圈。4.根据权利要求3所述的一种水库坝体监测系统的基准点检测器，其特征是...

【专利技术属性】
技术研发人员：李连宝，李聪，张瑞芳，孟凡民，张成，邵振华，代华章，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：山东;37