一种水库坝体变形监测方法及系统技术方案

技术编号:15220876 阅读:181 留言:0更新日期:2017-04-26 21:52
一种水库坝体变形监测方法及系统,监测方法包括以下过程:1)设置水库坝体变形监测装置;2)获取各个基准点的初始圆形光斑图像;3)进行水库坝体变形监测。监测系统包括激光发射装置、基准点检测装置和主控系统,激光发射装置设置在坝体的一端,用以发射出准直激光作为基准线;在以激光发射装置为端点的射线上设置若干个等间距的基准点并分别设置一个基准点检测装置,用以对坝体沉陷和水平位移进行检测;主控系统通过无线通讯方式分别与激光发射装置和基准点检测装置相连,用以发送检测命令和接受检测到的数据,并对检测数据进行分析处理。本发明专利技术实现了对坝体沉陷与水平位移的自动检测功能,提高了水库坝体的测量精度、降低了监测成本。

Dam deformation monitoring method and system

System and method for monitoring dam deformation monitoring method comprises the following steps: 1) the establishment of the reservoir dam deformation monitoring device; 2) to obtain the initial circular spot image of each reference point; 3) of the reservoir dam deformation monitoring. The monitoring system comprises a laser transmitting device, reference point detection device and main control system, laser emission device is arranged at the end of the dam, which emits a collimated laser as a reference line; at the reference point to the laser transmitting device is provided with a plurality of spaced rays on the endpoint and respectively set a reference point detection device. For the dam settlement and horizontal displacement were detected; the main control system through wireless communication with the laser transmitting apparatus and reference point detection device connected with receiving the detected data to send commands and the detection and detection, data analysis and processing. The invention realizes the automatic detection function of the dam body settlement and horizontal displacement, improves the measuring accuracy of the dam body of the reservoir, and reduces the monitoring cost.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种水库坝体监测方法及装置,具体地说是一种水库坝体变形监测方法及系统
技术介绍
水库大坝是水利工程建设中常见的工程项目,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。因此,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监测,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监测的局限性,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、高效的反映和监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监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监测数据采集系统、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。然而,多年来,我国水库坝位移监测处在人工监测阶段,在线监测只是近几年才刚刚发展。就位移监测设备本身而言,虽然种类很多,但每种设备都有其不足之处,从精度、稳定性、安装工程量、维护、使用、价格等几方面考察,能满足各项要求的设备很少。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,目前还没有很好的替代方法;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,而且此类设备国产化率低、安装成本高。
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变形监测方法及系统,其不仅能够有效监测水库坝体的沉陷与水平位移,而且监测装置机构简单,方便安装施工。本专利技术解决其技术问题采取的技术方案是:一种水库坝体变形监测方法,它包括以下过程:1)设置水库坝体变形监测装置选取坝体外不变形的地方安装激光发射装置,在坝体上安装多个基准点监测装置,所述的基准点监测装置与激光发射装置在同一直线上且位于激光发射装置的同一侧,激光发射装置发射出准直激光照射到各个基准点监测装置的挡光板时形成一个圆形光斑;2)获取各个基准点的初始圆形光斑图像首先打开激光发射装置的激光发射器电源向基准点监测装置发射出准直激光,然后依次使每个基准点监测装置的挡光板遮挡住激光路线并拍摄激光在挡光板上形成的圆形光斑,最后将每个基准点的初始圆形光斑进行图像处理后存储;3)进行水库坝体变形监测31)主控系统通无线通讯方式向激光发射装置发送监测命令,激光发射装置收到命令后,打开激光发射器电源,并控制激光侧的通光孔控制机构打开,向基准点监测装置发射出准直激光;32)计算机通无线通讯方式向第一个基准点监测装置发送监测命令,第一个基准点监测装置收到命令后,打开朝向激光发射装置一侧的通光孔,此时激光照射到第一个基准点监测装置内背向激光发射装置一侧的挡光板上形成圆形光斑,第一个基准点监测装置的控制器控制摄像装置进行圆形光斑图像采集,图像处理装置对采集的圆形光斑图像进行图像处理后发送给控制器,控制器对监测时采集圆形光斑图像与初始圆形光斑图像进行分析处理并计算出该基准点的沉陷和水平位移,控制器将监测的水库坝体数据发送个主控系统,主控系统收到监测数据后进行显示;第一个基准点监测完成后,主控系统向第一个基准点监测装置发送监测完成命令,第一个基准点监测装置收到监测完成命令后打开背向激光发射装置一侧的通光孔;33)按照步骤32)依次对其余基准点进行监测,直至所有基准点监测完成为止;34)主控系统向激光发射装置和所有基准点监测装置发送监测完毕命令,激光发射装置收到监测完毕命令后关闭激光发射器电源,各个基准点监测装置收到监测完毕命令后关闭通光孔。优选地,所述基准点监测装置设置在若干个等间距的基准点上,若干个等间距的基准点位于以激光发射装置为端点的射线上。优选地,摄像装置将拍摄激光圆形光斑图片发送给图像处理装置,图像处理装置进行图像处理的过程包括以下步骤:1)将拍摄的激光圆形光斑图片进行图像转换,从24位RGB图像转换成8位灰度图像;2)使用Canny边缘检测算法检测圆形光斑的边缘;3)使用霍夫圆变换找到多个半径、圆心不同的圆;4)改变霍夫变换排序、平分规则,找到唯一的圆;5)获取到圆形光斑的圆心坐标。优选地,计算出基准点的沉陷和水平位移的过程为:将监测时采集圆形光斑图像的圆心坐标与初始圆形光斑图像的圆心坐标进行运算来计算出基准点的沉陷和水平位移,假设第N个基准点的初始圆形光斑图像的圆心坐标为(X1,Y1),进行第N个基准点监测时采集圆形光斑图像的圆心坐标为(X2,Y2),则第N个基准点水平位移的偏移量为W=(X2-X1)K,第N个基准点沉陷的位移为H=(Y1-Y2)K,其中,(X1,Y1)和(X2,Y2)是图像中圆心像素点的位置坐标,K是实际距离与该段实际距离在图像中像素点数的比值。本专利技术还提供了一种水库坝体变形监测系统,它包括激光发射装置、基准点监测装置和主控系统,所述激光发射装置设置在坝体的一端,用以发射出准直激光,作为基准线;在以激光发射装置为端点的射线上设置若干个等间距的基准点,并在每个基准点处分别设置一个基准点监测装置,用以对坝体沉陷和水平位移进行监测;所述主控系统通过无线通讯方式分别与激光发射装置和基准点监测装置相连,用以发送监测命令和接受监测到的数据,并对监测数据进行分析处理。优选地,所述激光发射装置包括发射器壳体、发射控制器、激光发射器和激光通孔开关机构,所述发射器壳体一侧面设置有激光通孔,所述激光发射器设置在发射器壳体内对本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种水库坝体变形监测方法,其特征是,包括以下过程:1)设置水库坝体变形监测装置选取坝体外不变形的地方安装激光发射装置,在坝体上安装多个基准点监测装置,所述的基准点监测装置与激光发射装置在同一直线上且位于激光发射装置的同一侧,激光发射装置发射出准直激光照射到各个基准点监测装置的挡光板时形成一个圆形光斑;2)获取各个基准点的初始圆形光斑图像首先打开激光发射装置的激光发射器电源向基准点监测装置发射出准直激光,然后依次使每个基准点监测装置的挡光板遮挡住激光路线并拍摄激光在挡光板上形成的圆形光斑,最后将每个基准点的初始圆形光斑进行图像处理后存储;3)进行水库坝体变形监测31)主控系统通无线通讯方式向激光发射装置发送监测命令,激光发射装置收到命令后,打开激光发射器电源,并控制激光侧的通光孔控制机构打开,向基准点监测装置发射出准直激光;32)计算机通无线通讯方式向第一个基准点监测装置发送监测命令,第一个基准点监测装置收到命令后,打开朝向激光发射装置一侧的通光孔,此时激光照射到第一个基准点监测装置内背向激光发射装置一侧的挡光板上形成圆形光斑,第一个基准点监测装置的控制器控制摄像装置进行圆形光斑图像采集,图像处理装置对采集的圆形光斑图像进行图像处理后发送给控制器,控制器对监测时采集圆形光斑图像与初始圆形光斑图像进行分析处理并计算出该基准点的沉陷和水平位移,控制器将监测的水库坝体数据发送个主控系统,主控系统收到监测数据后进行显示;第一个基准点监测完成后,主控系统向第一个基准点监测装置发送监测完成命令,第一个基准点监测装置收到监测完成命令后打开背向激光发射装置一侧的通光孔;33)按照步骤32)依次对其余基准点进行监测,直至所有基准点监测完成为止;34)主控系统向激光发射装置和所有基准点监测装置发送监测完毕命令,激光发射装置收到监测完毕命令后关闭激光发射器电源,各个基准点监测装置收到监测完毕命令后关闭通光孔。...

【技术特征摘要】
1.一种水库坝体变形监测方法,其特征是,包括以下过程:1)设置水库坝体变形监测装置选取坝体外不变形的地方安装激光发射装置,在坝体上安装多个基准点监测装置,所述的基准点监测装置与激光发射装置在同一直线上且位于激光发射装置的同一侧,激光发射装置发射出准直激光照射到各个基准点监测装置的挡光板时形成一个圆形光斑;2)获取各个基准点的初始圆形光斑图像首先打开激光发射装置的激光发射器电源向基准点监测装置发射出准直激光,然后依次使每个基准点监测装置的挡光板遮挡住激光路线并拍摄激光在挡光板上形成的圆形光斑,最后将每个基准点的初始圆形光斑进行图像处理后存储;3)进行水库坝体变形监测31)主控系统通无线通讯方式向激光发射装置发送监测命令,激光发射装置收到命令后,打开激光发射器电源,并控制激光侧的通光孔控制机构打开,向基准点监测装置发射出准直激光;32)计算机通无线通讯方式向第一个基准点监测装置发送监测命令,第一个基准点监测装置收到命令后,打开朝向激光发射装置一侧的通光孔,此时激光照射到第一个基准点监测装置内背向激光发射装置一侧的挡光板上形成圆形光斑,第一个基准点监测装置的控制器控制摄像装置进行圆形光斑图像采集,图像处理装置对采集的圆形光斑图像进行图像处理后发送给控制器,控制器对监测时采集圆形光斑图像与初始圆形光斑图像进行分析处理并计算出该基准点的沉陷和水平位移,控制器将监测的水库坝体数据发送个主控系统,主控系统收到监测数据后进行显示;第一个基准点监测完成后,主控系统向第一个基准点监测装置发送监测完成命令,第一个基准点监测装置收到监测完成命令后打开背向激光发射装置一侧的通光孔;33)按照步骤32)依次对其余基准点进行监测,直至所有基准点监测完成为止;34)主控系统向激光发射装置和所有基准点监测装置发送监测完毕命令,激光发射装置收到监测完毕命令后关闭激光发射器电源,各个基准点监测装置收到监测完毕命令后关闭通光孔。2.根据权利要求1所述的一种水库坝体变形监测方法,其特征是,所述基准点监测装置设置在若干个等间距的基准点上,若干个等间距的基准点位于以激光发射装置为端点的射线上。3.根据权利要求2所述的一种水库坝体变形监测方法,其特征是,摄像装置将拍摄激光圆形光斑图片发送给图像处理装置,图像处理装置进行图像处理的过程包括以下步骤:1)将拍摄的激光圆形光斑图片进行图像转换,从24位RGB图像转换成8位灰度图像;2)使用Canny边缘检测算法检测圆形光斑的边缘;3)使用霍夫圆变换找到多个半径、圆心不同的圆;4)改变霍夫变换排序、平分规则,找到唯一的圆;5)获取到圆形光斑的圆心坐标。4.根据权利要求3所述的一种水库坝体变形监测方法,其特征是,计算出基准点的沉陷和水平位移的过程为:将监测时采集圆形光斑图像的圆心坐标与初始圆形光斑图像的圆心坐标进行运算来计算出基准点的沉陷和水平位移,假设第N个基准点的初始圆形光斑图像的圆心坐标为(X1,Y1),进行第N个基准点监测时采集圆形光斑图像的圆心坐标为(X2,Y2),则第N个基准点水平位移的偏移量为W=(X2-X1)K,第N个基准点沉陷的位移为H=(Y1-Y2)K,其中,(X1,Y1)和(X2,Y2)是图像中圆心像素点的位置坐标,K是实际距离与该段实际距离在图像中像素点数的比值。5.一种水库坝体变形监测系统,其特征是,包括激光发射装置、基准点监测装置和主控系统,所述激光发射装置设置在坝体的一端,用以发射出准直激光,作为基准线;在以激光发射装置为端点的射线上设置若干个等间距的基准点,并在每个基准点处分别设置一个基准点监测装置,用以对坝体沉陷和水平位移进行监测;所述主控系统通过无线通讯方式分别与激光发射装置和基准点监测装置相连,用以发送监测命令和接受监测到的数据,并对监测数据进行分析处理。6.根据权利要求5所述的一种水库坝体变形监测系统,其特征是,所述激光发射装置包括发射器壳体、发射控制器、激光发射器和激光通孔开关机构,所述发射器壳体一侧面设置有激光通孔,所述激光发射器设置在发射器壳体内对应激光通孔的位置,在发射器壳体激光通孔处的内侧壁上设置有激光通孔开关机构,所述发射控制器分别与激光发射器...

【专利技术属性】
技术研发人员:孟凡民李聪
申请(专利权)人:山东金米尔仪器科技有限公司
类型:发明
国别省市:山东;37

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