水库大坝安全监测多仪器联合观测预警系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种水库大坝安全监测多仪器联合观测预警系统及方法，其中系统包括：用于监测水库大坝位移的监测网，设置在水坝水库大坝上，监测网包括全量测点、GM测点和MEMS测点；其中，全量测点作为监测网中的控制点，GM测点作为补充控制点，MEMS测点作为加密点；数据处理模块，用于获取全量测点、GM测点和MEMS测点采集到的监测数据，对监测数据进行处理，获得监测网的位移场，根据位移场实现大坝变形预警。本发明专利技术在大坝上布置全量测点、GM测点和MEMS测点，利用多仪器对大坝表面变形进行连续监测，能够有效监测水库大坝表面变形并及时预警，提高监测的连续性、精确性、可靠性。本发明专利技术可广泛应用于水利工程位移监测技术领域。可广泛应用于水利工程位移监测技术领域。可广泛应用于水利工程位移监测技术领域。

【技术实现步骤摘要】
水库大坝安全监测多仪器联合观测预警系统及方法


[0001]本专利技术涉及水利工程位移监测
，尤其涉及一种水库大坝安全监测多仪器联合观测预警系统及方法。

技术介绍

[0002]水库位移变形监测问题是水库大坝安全运行的重要环节之一，目前常规监测的做法是人工使用全站测量仪获取表面位移信息，或者通过沉降仪、引张线、正倒垂线等方法获取内部变形情况。但是上述这些方式，难以满足监测的密度、频率要求，对操作人员的要求较高，部分地方移动测量十分不便，在时间上和空间上存在一定的监测限制，因此水库大坝目前位移监测上仍存在：1、无法及时发现水库大坝位移情况；2、无法监测大坝整体位移场情况。综上，相关技术存在的问题亟需得到解决。

技术实现思路

[0003]为至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一，本专利技术的目的在于提供一种水库大坝安全监测多仪器联合观测预警系统及方法。
[0004]本专利技术所采用的技术方案是：
[0005]一种水库大坝安全监测多仪器联合观测预警系统，包括：
[0006]用于监测水库大坝位移的监测网，设置在水坝水库大坝上，所述监测网包括全量测点、GM测点和MEMS测点；其中，全量测点作为监测网中的控制点，GM测点作为补充控制点，MEMS测点作为加密点；
[0007]数据处理模块，用于获取全量测点、GM测点和MEMS测点采集到的监测数据，对监测数据进行处理，获得监测网的位移场，根据位移场实现大坝变形预警。
[0008]进一步地，所述监测网采用四边形网格的方式进行布置或者采用三角网格的方式进行布置。
[0009]进一步地，所述全量测点用于获取实时、中短期及长期下的监测点的真实坐标及位移；
[0010]所述GM测点用于获取实时、中短期下的监测点的坐标及位移；
[0011]所述MEMS测点作为监测网加密点，用于获取监测点之间的相对位移及相对坐标。
[0012]进一步地，所述MEMS测点只包括MEMS传感器，MEMS传感器采集的数据为无源测值，采用相对定位方式进行工作，动态特性好，但缺乏绝对位置且无时间信息，递推累积误差严重；
[0013]基于MEMS测点采集的数据推算出的位移，结合大坝整体变形规律分析，初步形成大坝实时位移场。
[0014]进一步地，所述GM测点包括MEMS传感器和GNSS设备，所述GNSS设备采集的数据为有源测值，采用绝对定位方式进行工作，误差累积小，提供位置信息和时间信息，但易受环境影响，动态响应滞后；
[0015]基于GM测点采集的绝对坐标及位移值推算监测网中任意监测点的位移。
[0016]进一步地，所述全量测点包括MEMS传感器、GNSS设备、标靶棱镜和全站仪；其中，全站仪采用绝对定位方式进行工作，无误差累积，提供高精度的位置信息和时间信息，但监测滞后严重；
[0017]基于全量测点获得的测量值校正并确定大坝整体变形趋势，结合整个监测网所有的监测点，计算整体大坝的位移场及变形趋势。
[0018]本专利技术所采用的另一技术方案是：
[0019]一种水库大坝安全监测多仪器联合观测预警方法，包括以下步骤：
[0020]建立用于监测水库大坝位移的监测网；其中，监测网包括全量测点、GM测点和MEMS测点；
[0021]根据MEMS测点采集到的数据，推算出的监测点的位移，结合大坝整体变形规律分析，初步形成大坝实时位移场；
[0022]由GM测点采集到监测点的绝对坐标及位移值，结合MEMS测点的相对定位，推算获得大坝中短期的位移场；
[0023]通过全量测点校正并确定大坝整体变形趋势，结合所有的监测点，计算大坝整体的位移场，根据计算获得位移场实现大坝变形预警。
[0024]进一步地，所述建立用于监测水库大坝位移的监测网，包括：
[0025]将大坝工程区划分为若干监测区域，监测区域包括地质复杂区、工程连接区、工程异常区；各区域沿坝轴线带状分布，沿区域中轴线及边线布置各类监测点，关键地区采用全量测点或GM测点，监测点与监测点之间相连形成监测网；
[0026]若全量测点、GM测点这两类测点距离太远，则通过MEMS测点对监测网进行加密。
[0027]进一步地，所述监测网采用四边形网格的方式进行布置或者采用三角网格的方式进行布置。
[0028]进一步地，根据GM测点采集到监测点的绝对坐标及位移值，由以下公式推算其他监测点的位移：
[0029]μ＝[N][μ]node
[0030]式中，μ表示待求点位移向量，[N]表示形状函数(与控制网形状相适应)，[μ]node
表示控制点位移向量。
[0031]本专利技术的有益效果是：本专利技术在大坝上布置全量测点、GM测点和MEMS测点，利用多仪器对大坝表面变形进行连续监测，能够有效监测水库大坝表面变形并及时预警，提高监测的连续性、精确性、可靠性。
附图说明
[0032]为了更清楚地说明本专利技术实施例或者现有技术中的技术方案，下面对本专利技术实施例或者现有技术中的相关技术方案附图作以下介绍，应当理解的是，下面介绍中的附图仅仅为了方便清晰表述本专利技术的技术方案中的部分实施例，对于本领域的技术人员而言，在无需付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获取到其他附图。
[0033]图1是本专利技术实施例中四边形网格的监测网布置示意图；
[0034]图2是本专利技术实施例中三角网格的监测网布置示意图；
[0035]图3是本专利技术实施例中一种水库大坝安全监测多仪器联合观测预警方法的流程图。
具体实施方式
[0036]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。对于以下实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。
[0037]在本专利技术的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0038]在本专利技术的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
[0039]本专利技术的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属
技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本专利技术中的具体含义。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水库大坝安全监测多仪器联合观测预警系统，其特征在于，包括：用于监测水库大坝位移的监测网，设置在水坝水库大坝上，所述监测网包括全量测点、GM测点和MEMS测点；其中，全量测点作为监测网中的控制点，GM测点作为补充控制点，MEMS测点作为加密点；数据处理模块，用于获取全量测点、GM测点和MEMS测点采集到的监测数据，对监测数据进行处理，获得监测网的位移场，根据位移场实现大坝变形预警。2.根据权利要求1所述的一种水库大坝安全监测多仪器联合观测预警系统，其特征在于，所述监测网采用四边形网格的方式进行布置或者采用三角网格的方式进行布置。3.根据权利要求1所述的一种水库大坝安全监测多仪器联合观测预警系统，其特征在于，所述全量测点用于获取实时、中短期及长期下的监测点的真实坐标及位移；所述GM测点用于获取实时、中短期下的监测点的坐标及位移；所述MEMS测点作为监测网加密点，用于获取监测点之间的相对位移及相对坐标。4.根据权利要求1所述的一种水库大坝安全监测多仪器联合观测预警系统，其特征在于，所述MEMS测点只包括MEMS传感器，MEMS传感器采集的数据为无源测值，采用相对定位方式进行工作，动态特性好，但缺乏绝对位置且无时间信息，递推累积误差严重；基于MEMS测点采集的数据推算出的位移，结合大坝整体变形规律分析，初步形成大坝实时位移场。5.根据权利要求1所述的一种水库大坝安全监测多仪器联合观测预警系统，其特征在于，所述GM测点包括MEMS传感器和GNSS设备，所述GNSS设备采集的数据为有源测值，采用绝对定位方式进行工作，误差累积小，提供位置信息和时间信息，但易受环境影响，动态响应滞后；基于GM测点采集的绝对坐标及位移值推算监测网中任意监测点的位移。6.根据权利要求1所述的一种水库大坝安全监测多仪器联合观测预警系统，其特征在于，所述全量测点包括MEMS传感器、GNSS设备、标靶棱...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁明道，李培聪，徐云乾，史永胜，祝二浩，朱泽文，
申请(专利权)人：广东省水利水电科学研究院，
类型：发明
国别省市：