一种混凝土拱坝水下裂缝电控巡回监测装置及其使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种混凝土拱坝水下裂缝电控巡回监测装置及其使用方法，包括横向移动装置、竖向移动装置和齿轮小车，所述的横向移动装置固定在坝顶，横向移动装置通过其底部的横向连接块与竖向连接柱连接，所述竖向连接柱的另一端固定有竖向移动装置，竖向移动装置的一侧设有齿轮小车。本发明专利技术通过多组齿轮传送装置以及组装式通电磁导线套管和齿轮小车装置使水下拍摄装置能够对混凝土拱坝坝面进行全覆盖的图像采集，裂缝监测数据在时间和空间上均得到了扩展，同时，该装置采用高清摄像机对坝体表面进行拍摄，采集的裂缝信息将包括裂缝位置、裂缝形态及裂缝总数量。

An Electrically Controlled Circuit Monitoring Device for Underwater Cracks of Concrete Arch Dams and Its Application Method

【技术实现步骤摘要】
一种混凝土拱坝水下裂缝电控巡回监测装置及其使用方法
本专利技术涉及水工结构安全监测领域，尤其涉及一种混凝土拱坝水下裂缝电控巡回监测装置及其使用方法。
技术介绍
混凝土拱坝的裂缝监测是坝体结构安全监测的重要部分。混凝土材料的变形易受温度影响，当混凝土结构件的温度场分布不均匀时，不同部位膨胀或收缩的状态不同，因此混凝土构件表面会产生温度裂缝。修建在高海拔寒冷地区的混凝土拱坝的特点在于，坝址区域昼夜温差大，该自然气候条件使得混凝土拱坝的坝体表面极易产生温度裂缝。因此寻求一种专门针对高寒地区混凝土拱坝运行期坝面裂缝监测装置及其使用方法，是水工结构安全监测领域研究人员对于极端条件下裂缝监测方向的研究热点，对混凝土拱坝结构的安全稳定运行也起着重要作用。通常，水工结构裂缝监测项目的实施是通过在某些重点监测部位埋设测缝计，然而这种方式只能对坝体内部某些部位的开裂状态进行监测，裂缝监测的实际作用受到了限制，因此如何扩展裂缝监测的覆盖范围成为结构安全监测技术人员研究的方向。此外，在上述的传统裂缝监测方式中，测缝计一旦出现故障或者损坏不易进行修理和更换，因此，随着混凝土拱坝运行时间的增长，测缝计的存活率将会不断降低，裂缝监测项目的质量无法得到保证。第三，测缝计的监测量为裂缝开合度，其无法对裂缝数目和裂缝具体形态进行监测，不能对高寒地区混凝土拱坝运行期的坝面裂缝问题提供补强修复依据。对于裂缝数目和形态的监测，目前主流的方式仍是潜水员携带设备潜入水底对坝面进行巡检。人工巡检的方式可以实现对坝面细微裂缝的识别，但是仍然存在以下几个问题：第一，人工巡检对于实操人员的专业背景较强，实际操作和评估中的人为误差难以避免；第二，潜水巡检存在一定的危险性，尤其是随着近年特高坝的建设，潜水的深度甚至要达到上百米，难度越来越大；第三，难以系统的记录整个坝面的裂缝信息，以及对坝面进行整体建模。随着无人机技术的发展，工程技术人员开始尝试采用水下无人机拍照巡检的方式对桥墩裂缝进行监测，但是由于水下流速等环境的复杂性，巡检无人机在水下定点巡航的精度始终难以保障。另外，用于裂缝监测的相机等装备精度要求较高，质量通常比较重，因此在实际工程中，采购同时保障承重能力和续航能力的无人机价格过于昂贵。第三，水下环境恶劣时更容易出现坝面安全问题，而水下无人机难以在环境恶劣的场景实现定点巡航。针对传统裂缝监测覆盖面不足，监测量单一，以及人工巡检和无人机监测稳定性不足等缺点，可以采用水下高清摄像机对混凝土坝面进行全覆盖拍摄，结合图像处理技术对坝体表面裂缝进行监测分析。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术目的是提供一种针对高寒地区的混凝土拱坝水下裂缝电控巡回监测装置及其使用方法。技术方案：本专利技术包括横向移动装置、竖向移动装置和齿轮小车，所述的横向移动装置固定在坝顶，横向移动装置通过其底部的横向连接块与竖向连接柱连接，所述竖向连接柱的另一端固定有竖向移动装置，竖向移动装置的一侧设有齿轮小车；所述的横向移动装置包括动力齿轮和从动齿轮，所述的动力齿轮和从动齿轮外侧套有齿轮传送带，齿轮传送带底部固定有横向连接块；所述的竖向移动装置包括若干节组装式套管，组装式套管顶部固定有竖向连接柱，内部设有电磁导线套管，组装式套管的一侧设有齿轮条，齿轮条上连接有齿轮小车，通过电磁力将齿轮小车固定在套管外侧的齿轮条上。所述的齿轮小车包括齿轮转轮，齿轮转轮中央设有转轮连接轴，并通过该连接轴与转轮支架连接，转轮支架与齿轮小车平板固定，齿轮小车平板上固定有水下高清摄像机。所述的齿轮小车平板上还设有LED灯。所述的动力齿轮和从动齿轮分别通过两个齿轮支架与设在坝顶的立柱固定，两个齿轮支架之间连接有齿轮连接轴。所述的动力齿轮上连接有齿轮外接电源。所述的电磁导线套管包括外盒，外盒内设有磁铁，磁铁上绕有通电导线，通电导线上设有电源。所述的外盒选用聚氯乙烯。所述的组装式套管之间通过高强度螺栓连接，每节组装式套管内设有至少两组电磁导线套管。一种混凝土拱坝水下裂缝电控巡回监测装置的使用方法，包括以下步骤：(1)安装横向移动装置，将三个立柱固定在坝顶，分别在三个立柱上安装固定齿轮支架，最后将齿轮传送带、一个动力齿轮和两个从动齿轮组装，再通过三个齿轮连接轴分别于三个齿轮支架连接固定。(2)组装竖向移动装置，接通电磁导线套管电源，通过电磁力将齿轮小车固定在套管外侧的齿轮条上。(3)将横向连接块固定在齿轮传动带上，再将竖向连接柱固定于横向连接块上，将竖向移动装置固定于竖直连接柱的另一端。(4)接通动力齿轮的电源，使其带动齿轮传送带及竖向移动装置横向移动。(5)横向转动1～2m时关闭动力齿轮电源，通过遥感开关控制通电磁导线电源依次打开，齿轮小车匀速下降，水下高清摄像机开始进行拍摄，位置传感器收集水下摄像机位置，同时地面上工作人员通过VR设备查看水下摄影图像效果。(6)拍摄结束后将视频缓存、压缩，同时采集位置传感器收集的位置数据，将拍摄图像数据和位置数据打包上传至web服务器和数据服务器。(7)监测管理人员在web服务器上下载相应数据进行处理，首先将视频格式转换为图片格式，随后对图片进行二值化处理，通过程序对图片分析后导出程序删选出的异常图片，监测管理人员对异常图片进行人工判断，最后将分析结果及分析过程的数据存储至数据服务器。(8)对混凝土拱坝建立三维模型，将裂缝监测数据导入模型数据库，进行有限元结构计算分析。(9)用户终端能够查看三维模型和裂缝监测结果，查看模型数据库，对监测信息进行检索，实现监测数据可视化。有益效果：本专利技术通过多组齿轮传送装置以及组装式通电磁导线套管和齿轮小车装置使水下拍摄装置能够对混凝土拱坝坝面进行全覆盖的图像采集，裂缝监测数据在时间和空间上均得到了扩展，同时，该装置采用高清摄像机对坝体表面进行拍摄，采集的裂缝信息将包括裂缝位置、裂缝形态及裂缝总数量。附图说明图1是本专利技术的整体结构示意图；图2是本专利技术的俯视图；图3是图1中的A部放大图；图4是本专利技术的组装式套管连接放大图；图5是本专利技术的装置操作流程图；图6是本专利技术的系统框架图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明。如图1至图4所示，本专利技术包括齿轮外接电源1，横向连接块2，竖向连接柱3，组装式套管4，外盒5，电源6，磁铁7，通电导线8，立柱9，齿轮支架10，齿轮连接轴11，动力齿轮12，齿轮传送带13，从动齿轮14，齿轮转轮15，转轮连接轴16，转轮支架17，齿轮条18，摄影机支架19，水下高清摄影机20，LED灯21，齿轮小车平板22，高强度螺栓23和位置传感器24。齿轮外接电源1、立柱9，齿轮支架10，齿轮连接轴11，动力齿轮12，齿轮传送带13和从动齿轮14共同组成横向移动装置，为试验装置提供可自动横向移动的动力。如图1所示和图2，在坝顶上间隔均匀地固定三根竖直立柱9，三根立柱均为不锈钢管，使用混凝土固定在地面上，其高度为2～5m。每根立柱9的两端均安装齿轮支架10，齿轮支架10为不锈钢管，长度为200～500cm，外直径为10～20cm，厚度为3～5cm，齿轮支架10与立柱9垂直，齿轮支架10与动力齿轮12及从动齿轮14上的齿轮连接轴11连接固定。齿轮连接轴11的材质为不锈钢，分别穿过动力齿轮12和从动齿轮14的中心连接齿轮支架10，直径为3～本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混凝土拱坝水下裂缝电控巡回监测装置，其特征在于，包括横向移动装置、竖向移动装置和齿轮小车，所述的横向移动装置固定在坝顶，横向移动装置通过其底部的横向连接块与竖向连接柱连接，所述竖向连接柱的另一端固定有竖向移动装置，竖向移动装置的一侧设有齿轮小车；所述的横向移动装置包括动力齿轮和从动齿轮，所述的动力齿轮和从动齿轮外侧套有齿轮传送带，齿轮传送带底部固定有横向连接块；所述的竖向移动装置包括若干节组装式套管，组装式套管顶部固定有竖向连接柱，内部设有电磁导线套管，组装式套管的一侧设有齿轮条，齿轮条上连接有齿轮小车，通过电磁力将齿轮小车固定在套管外侧的齿轮条上。

【技术特征摘要】
1.一种混凝土拱坝水下裂缝电控巡回监测装置，其特征在于，包括横向移动装置、竖向移动装置和齿轮小车，所述的横向移动装置固定在坝顶，横向移动装置通过其底部的横向连接块与竖向连接柱连接，所述竖向连接柱的另一端固定有竖向移动装置，竖向移动装置的一侧设有齿轮小车；所述的横向移动装置包括动力齿轮和从动齿轮，所述的动力齿轮和从动齿轮外侧套有齿轮传送带，齿轮传送带底部固定有横向连接块；所述的竖向移动装置包括若干节组装式套管，组装式套管顶部固定有竖向连接柱，内部设有电磁导线套管，组装式套管的一侧设有齿轮条，齿轮条上连接有齿轮小车，通过电磁力将齿轮小车固定在套管外侧的齿轮条上。2.根据权利要求1所述的一种混凝土拱坝水下裂缝电控巡回监测装置，其特征在于，所述的齿轮小车包括齿轮转轮，齿轮转轮中央设有转轮连接轴，并通过该连接轴与转轮支架连接，转轮支架与齿轮小车平板固定，齿轮小车平板上固定有水下高清摄像机。3.根据权利要求2所述的一种混凝土拱坝水下裂缝电控巡回监测装置，其特征在于，所述的齿轮小车平板上还设有LED灯。4.根据权利要求1所述的一种混凝土拱坝水下裂缝电控巡回监测装置，其特征在于，所述的动力齿轮和从动齿轮分别通过两个齿轮支架与设在坝顶的立柱固定，两个齿轮支架之间连接有齿轮连接轴。5.根据权利要求1或4所述的一种混凝土拱坝水下裂缝电控巡回监测装置，其特征在于，所述的动力齿轮上连接有齿轮外接电源。6.根据权利要求1所述的一种混凝土拱坝水下裂缝电控巡回监测装置，其特征在于，所述的电磁导线套管包括外盒，外盒内设有磁铁，磁铁上绕有通电导线，通电导线上设有电源。7.根据权利要求6所述的一种混凝土拱坝水下裂缝电控巡回监测装置，其特征在于，所述的外盒选用聚氯乙烯。8.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵晨飞，顾冲时，胡雅婷，秦向南，伏晓，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32