一种边坡形变及位移参数的实时测量系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种边坡形变及位移参数的实时测量系统，包括设置在被测边坡上的若干只测量靶标和设置在远端的探测单元；所述探测单元包括壳体、底板、透镜、滤光片、图像传感器和探测电路板；所述测量靶标包括LED灯阵、驱动电路板和光敏二极管；所述驱动电路板的表面设置所述LED灯阵和所述光敏二极管。本实用新型专利技术在靶标上安装光敏二极管，实时测量背景光强幅值，并反馈控制靶标上LED灯的电流，进而改变靶标LED的出光亮度，即：在强光背景下，调高LED的电流进而增加靶标的亮度；在弱光背景下调低LED的电流进而降低靶标的亮度，从而确保CCD信号的动态范围以及位移测量结果的一致性。

A real-time measurement system of slope deformation and displacement parameters

【技术实现步骤摘要】
一种边坡形变及位移参数的实时测量系统
本技术属于岩土工程监测
，具体涉及一种边坡形变及位移参数的实时测量系统。
技术介绍
随着我国交通基础设施建设的不断推进，越来越多高速公路、铁路投入运行。边坡是影响道路、人员和财产安全的主要因素之一，由于受到地质、天气等外部环境的影响，边坡的维护和管理任务极其艰巨。监测边坡表面的位移变化是评估边坡健康状况的基本方法，建立边坡表面位移实时、长期、精确测量方法和系统，对于交通基础设施的安全评估、健康运行和预防加固具有十分重要的意义。实际工程中，在对边坡的稳定性等状态进行监测时，边坡的表层形变是表征边坡状态发生改变的最为显著的一点。如果能够对边坡的位移进行准确监测并能够预测出边坡的形变趋势，就能尽早的采取相关的措施，从而大大减少边坡滑动等问题带来的危害。传统的边坡监测方法如位移计、测斜管、人工观测等，都因为技术和条件等的限制，在一定程度上存在效率低小、成本较高、检测精确度低等缺点。随着计算机图像识别及处理技术的日益提高，非接触式的图像测量方法在监测变形等领域越来越多的得到重视，其采用图像识别与处理的技术达成对目标参数的获取，从而实现对位移进行测量的要求。该方法成本低，便于实施，不需后期维护等，这些特点使其适用于边坡表层形变的观测。申请号为201420164922.1的中国专利“一种远程位移测量装置”，公开了一种远程位移测量装置，包括在被测量目标上设定的靶标和在远距离固定支点处设置的远程位移传感器；远程位移传感器包括光学镜头、图像传感器、图像采集卡、GPS接收器和无线数据发射器；图像传感器的输出端与图像采集卡的输入端相连，图像采集卡的输出端和GPS接收器的输出端与无线数据发射器的同步发射端相连；光学镜头瞄准被测量目标上设置的靶标。该测量装置采用图像传感器获取被测量目标上靶标的图像，并通过图像处理获得桥梁的位移参数，具有结构简单可靠、测量量程大等特点，适用于长期、在线、多点的位移测量。上述技术在应用中存在以下问题：当CCD用于野外边坡测量时，由于白天日光较强，即使CCD前设置了窄带滤光片，仍有很强的背景光入射至CCD内部，导致CCD相机信号本底信号较强；而到晚上应用时，由于信号本底信号又变弱，最终影响到测量系统的动态范围和测量结果的一致性。
技术实现思路
针对现有技术存在的缺陷，本技术提供一种边坡形变及位移参数的实时测量系统，可有效解决上述问题。本技术采用的技术方案如下：本技术提供一种边坡形变及位移参数的实时测量系统，包括设置在被测边坡(100)上的若干只测量靶标(200)和设置在远端的探测单元(300)；所述探测单元(300)包括壳体(301)、底板(302)、透镜(303)、滤光片(304)、图像传感器(305)和探测电路板(306)；所述壳体(301)的后端固定所述底板(302)；所述壳体(301)和所述底板(302)之间形成通路，所述通路的中心为探测光轴；沿所述探测光轴，自前向后依次同轴设置所述透镜(303)、所述滤光片(304)和所述图像传感器(305)；所述底板(302)还固定所述探测电路板(306)；所述图像传感器(305)和所述探测电路板(306)电性连接；所述测量靶标(200)包括LED灯阵(201)、驱动电路板(202)和光敏二极管(203)；所述驱动电路板(202)的表面设置所述LED灯阵(201)和所述光敏二极管(203)；其中，所述驱动电路板(202)的输入端与所述光敏二极管(203)连接，所述驱动电路板(202)的输出端与所述LED灯阵(201)的驱动电流的调节端连接；所述探测单元(300)的所述滤光片(304)，与所述LED灯阵(201)的发光光谱波段相匹配。优选的，所述探测单元(300)还包括固定挡块(307)；所述透镜(303)通过所述固定挡块(307)固定。优选的，所述探测单元(300)还包括元器件(308)；所述元器件(308)与所述探测电路板(306)连接。优选的，所述LED灯阵(201)包括多个LED灯；各个所述LED灯呈十字形排列。优选的，所述驱动电路板(202)包括运算放大器(2021)、模数转换器(2022)、单片机(2023)、PWM脉冲发生器(2024)、恒流源芯片(2025)、反馈电阻(2026)和直流电源(2027)；所述运算放大器(2021)的输入端与所述光敏二极管(203)连接；所述运算放大器(2021)的输出端与所述模数转换器(2022)的输入端连接；所述模数转换器(2022)的输出端连接到所述单片机(2023)的检测端；所述单片机(2023)的驱动端通过所述PWM脉冲发生器(2024)，连接到所述恒流源芯片(2025)的开关使能端；所述恒流源芯片(2025)的电流采样端通过所述反馈电阻(2026)与所述直流电源(2027)连接；所述恒流源芯片(2025)的电流采样端和功率开关的漏端串联所述LED灯阵(201)。本技术提供的一种边坡形变及位移参数的实时测量系统具有以下优点：本技术在靶标上安装光敏二极管，实时测量背景光强幅值，并反馈控制靶标上LED灯的电流，进而改变靶标LED的出光亮度，即：在强光背景下，调高LED的电流进而增加靶标的亮度；在弱光背景下调低LED的电流进而降低靶标的亮度，从而确保CCD信号的动态范围以及位移测量结果的一致性。附图说明图1为本技术提供的一种边坡形变及位移参数的实时测量系统的结构示意图；图2为本技术提供的测量靶标的结构示意图；图3为本技术提供的驱动电路板的结构示意图。其中：100：被测边坡；200：测量靶标；201：LED灯阵；202：驱动电路板；2021：运算放大器；2022：模数转换器；2023：单片机；2024：PWM脉冲发生器；2025：恒流源芯片；2026：反馈电阻；2027：直流电源；203：光敏二极管；300：探测单元；301：壳体；302：底板；303：透镜；304：滤光片；305：图像传感器；306：探测电路板；307：固定挡块；308：元器件。具体实施方式为了使本技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。本技术针对目前CCD位移测量技术的不足，在光电靶标上安装光敏二极管实时测量背景光强，并反馈控制靶标上LED灯的电流，进而根据背景光强度改变靶标的亮度。具体的，本技术采用CCD图像传感器实时获取边坡上靶标的图像随时间的变化，从而可以得到桥梁的位移即形变参数，实现实时、远程、高精度监测。其中，靶标选用红外LED灯、CCD图像传感器前设置相匹配的窄带滤光片，通过窄带滤光片对白天的背景光进行滤除，同时在靶标上安装光敏二极管，实时测量背景光强幅值，并反馈控制靶标上LED灯的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种边坡形变及位移参数的实时测量系统，其特征在于，包括设置在被测边坡(100)上的若干只测量靶标(200)和设置在远端的探测单元(300)；/n所述探测单元(300)包括壳体(301)、底板(302)、透镜(303)、滤光片(304)、图像传感器(305)和探测电路板(306)；所述壳体(301)的后端固定所述底板(302)；所述壳体(301)和所述底板(302)之间形成通路，所述通路的中心为探测光轴；沿所述探测光轴，自前向后依次同轴设置所述透镜(303)、所述滤光片(304)和所述图像传感器(305)；所述底板(302)还固定所述探测电路板(306)；所述图像传感器(305)和所述探测电路板(306)电性连接；/n所述测量靶标(200)包括LED灯阵(201)、驱动电路板(202)和光敏二极管(203)；所述驱动电路板(202)的表面设置所述LED灯阵(201)和所述光敏二极管(203)；其中，所述驱动电路板(202)的输入端与所述光敏二极管(203)连接，所述驱动电路板(202)的输出端与所述LED灯阵(201)的驱动电流的调节端连接；/n所述探测单元(300)的所述滤光片(304)，与所述LED灯阵(201)的发光光谱波段相匹配。/n...

【技术特征摘要】
1.一种边坡形变及位移参数的实时测量系统，其特征在于，包括设置在被测边坡(100)上的若干只测量靶标(200)和设置在远端的探测单元(300)；
所述探测单元(300)包括壳体(301)、底板(302)、透镜(303)、滤光片(304)、图像传感器(305)和探测电路板(306)；所述壳体(301)的后端固定所述底板(302)；所述壳体(301)和所述底板(302)之间形成通路，所述通路的中心为探测光轴；沿所述探测光轴，自前向后依次同轴设置所述透镜(303)、所述滤光片(304)和所述图像传感器(305)；所述底板(302)还固定所述探测电路板(306)；所述图像传感器(305)和所述探测电路板(306)电性连接；
所述测量靶标(200)包括LED灯阵(201)、驱动电路板(202)和光敏二极管(203)；所述驱动电路板(202)的表面设置所述LED灯阵(201)和所述光敏二极管(203)；其中，所述驱动电路板(202)的输入端与所述光敏二极管(203)连接，所述驱动电路板(202)的输出端与所述LED灯阵(201)的驱动电流的调节端连接；
所述探测单元(300)的所述滤光片(304)，与所述LED灯阵(201)的发光光谱波段相匹配。


2.根据权利要求1所述的一种边坡形变及位移参数的实时测量系统，其特征在于，所述探测单元(300)还包括固定挡块(307)；所述透...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘浩，苏建坤，李万宝，代柳娟，李韶清，
申请(专利权)人：云南航天工程物探检测股份有限公司，
类型：新型
国别省市：云南;53