水庫壩體沉陷與水平位移基準點檢測裝置及檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種水庫壩體沉陷與水平位移基準點檢測裝置及方法，裝置包括殼體、圖像檢測裝置、擋板機構、攝像頭、控制器和太陽能電池板，所述殼體對應的兩側面分別設置有透光孔，圖像檢測裝置設置在殼體內兩個透光孔之間，在兩個透光孔與圖像檢測裝置之間還分別設置有擋板機構，攝像頭設置在圖像檢測裝置平行于激光通路的側壁內側，控制器設置在殼體內，太陽能電池板設置在殼體頂部。本發(fā)明提供的水庫壩體沉陷與水平位移基準點檢測裝置，不僅產(chǎn)品成本低、測量精度高、性能穩(wěn)定，而且安裝方便、受地理環(huán)境影響大、維護成本低、實用性強。本發(fā)明提供方法對水庫壩體沉陷與水平位移基準點進行檢測，不僅算法簡單，而且測量精度高。
【專利說明】
水庫壩體沉陷與水平位移基準點檢測裝置及檢測方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種水庫壩體檢測技術，具體地說是水庫壩體沉陷與水平位移基準點檢測裝置及檢測方法。

【背景技術】
[0002]大壩作為重大水利工程的關鍵樞紐工程，其穩(wěn)定安全與否直接關系到整個水利工程其它輔助工程正常運行，并直接影響和決定著重大水利工程整體的安全性與設計效益的發(fā)揮，更重要的是其穩(wěn)定性和安全直接關系下游區(qū)域人民群眾的生命財產(chǎn)安全、社會經(jīng)濟建設和生態(tài)環(huán)境安全等。
[0003]混凝土壩和砌石壩建成蓄水水庫運用后，在水壓力、泥沙壓力、浪壓力、揚壓力以及溫度變化等作用下，壩體必然發(fā)生變形。壩體的變形與各種荷載作用和影響因素的變化具有相應的規(guī)律性變化，并在允許的范圍之內，這是正常的現(xiàn)象。然而，壩體的異常變形則往往是大壩破壞事故的先兆。如1959年法國馬爾巴塞拱壩失事前，拱座發(fā)生了異常變形，如果該壩在運行期間進行了系統(tǒng)的變形觀測，及時掌握拱座的變形情況，采取有效措施，是有可能避免垮壩失事的。因此，為保證混凝土壩和砌石壩的安全運行，必須對壩體進行變形觀測，以隨時掌握大壩在各種荷載作用和有關因素影響下變形是否正常?；炷翂魏推鍪瘔问芩畨毫Φ人椒较虻耐屏蛪蔚资芟蛏系膿P壓力作用，有向下游滑動和傾覆的趨勢，因此要進行水平位移觀測。混凝土和砌石均屬彈性體，在水平荷載作用下，壩體將發(fā)生撓度，因此還需要進行撓度觀測。壩體受溫度影響和自重等荷載作用，將發(fā)生體積變化，地基亦將發(fā)生沉陷，需要進行垂直位移(沉陷)觀測。我國從20世紀80年代開始在大壩上進行大規(guī)模布置監(jiān)測系統(tǒng)。
[0004]壩體位移監(jiān)測的主要分類方法有:I)根據(jù)測點的位置，分為壩體表面和內部位移監(jiān)測；2)根據(jù)測量功能，分為水平位移監(jiān)測、垂直位移監(jiān)測和三維位移監(jiān)測；3)根據(jù)監(jiān)測的連續(xù)性，分為人工周期性監(jiān)測和在線連續(xù)監(jiān)測。壩體表面位移監(jiān)測方法包括兩大類:I)根據(jù)基點高程和位置，使用經(jīng)緯儀、水準儀、電子測距儀或激光準直儀、GPS、智能全站儀等來測量壩體表面標點、覘標處高程和位置變化，這種方式可以實現(xiàn)測點的三維位移數(shù)據(jù)測量；2)在壩體表面安裝或埋設一些監(jiān)測位移的儀器，這種方式通常只能測量測點的單項位移數(shù)據(jù)。壩體內部位移監(jiān)測主要通過安裝埋設儀器來實現(xiàn)，通常只能監(jiān)測測點的單項位移數(shù)據(jù)(水平位移或垂直位移)。常用的位移監(jiān)測儀器有位移計、測縫計、傾斜儀、沉降儀、垂線坐標儀、弓I張線儀、多點位移計和應變計等。
[0005]目前國內外在線檢測研究情況如下。
[0006]1、水平位移在線監(jiān)測技術
壩體水平位移監(jiān)測技術與表面變形監(jiān)測、壩體垂直位移監(jiān)測等進行配套布置和相互驗證。常用技術有測斜儀技術，引張線技術，正、倒垂線技術等。
[0007]1.1測斜儀技術
測斜儀技術主要用于測量壩體內部水平位移，工作原理是測量測斜管軸線與鉛垂線之間的夾角變化量，從而計算出土層各點的水平位移大小。測斜儀有活動測斜儀和固定測斜儀之分?；顒訙y斜儀用于人工測量，固定測斜儀可以實現(xiàn)自動在線測量。其測量方法是由若干固定式測斜儀按一定間距組成傳感器串，根據(jù)傳感器間距(標距)和所測得傾角計算每個傳感器對應的測斜管段位移，形成測斜管的水平變形曲線。根據(jù)傳感器不同，固定測斜儀分為伺服加速度計式、電解質式、電阻應變片式等。該方法施工干擾較小、測量原理理論依據(jù)充分、性能穩(wěn)定、操作簡單、可以在線監(jiān)測。測量孔深不大時測量精度滿足要求；但在孔深較大時，內部布設傳感器較多，成本較高，同時測量精度受到影響。
[0008]1.2引張線技術
引張線式水平位移計是利用線膨脹系數(shù)很小的不銹鋼鋼絲將壩體內部監(jiān)測點的水平位移傳遞到壩外的觀測房，通過測量鋼絲對固定標點的相對位移實現(xiàn)壩體內部水平位移的觀測。通過導向滑輪，在其觀測房端加一固定砝碼或重錘，當壩體內水平測點移動時，帶動鋼絲移動，在固定標點處鋼絲的位移加上自身的位移即為壩體內水平測點的位移量。該方法測量結果的重復性好、精度高，并且測量結果不受大氣壓力和溫度等環(huán)境因素影響，不需要進行大氣壓力補償和溫度修正，長期穩(wěn)定性好。但該方法施工復雜、維護不便。引張線技術也可以用于監(jiān)測壩體表面水平位移，原理是采用一條不銹鋼鋼絲在兩端點處施加張力，使其在水平面的投影為直線從而測出被測點相對于該直線的偏距。同視準線法相比，該法的基準線是一條物理的直線。引張線法的特點是:受外界影響小，在大壩監(jiān)測中應用普遍。其測量精度主要取決于讀數(shù)精度，采用線陣CCD傳感器的引張線測量系統(tǒng)實現(xiàn)自動讀數(shù)，其量程為幾厘米，精度優(yōu)于±0.1mm。但引張線的兩端一般要設有正倒垂線，以提供測量的基準，客觀上增加了系統(tǒng)的安裝和維護使用成本。引張線技術的發(fā)展趨勢是雙向引張線，能夠同時觀測水平和垂直方向的位移，提高了觀測率。
[0009]1.3正、倒垂線技術
正、倒垂線既可以實現(xiàn)壩體表面水平位移監(jiān)測，又可實現(xiàn)土壩的撓度觀測。同時，該方法又經(jīng)常與激光準直法、引張線法等其它方法配合使用。正垂線是一端固定于壩頂附近，另一端懸掛重錘，以便觀測壩體各點間及壩體相對于壩基的位移，以及壩體的撓度觀測。倒垂線是一端埋設在壩體基礎深層基巖處，另一端浮起，來測定壩體的絕對位移。該技術在大壩監(jiān)測中廣泛使用，并得到充分發(fā)展，采用線陣CCD傳感器技術可以實現(xiàn)自動讀數(shù)。
[0010]2壩體垂直位移在線監(jiān)測技術
壩體垂直位移監(jiān)測與外部變形監(jiān)測、壩體水平位移監(jiān)測等進行配套布置和相互驗證。主要監(jiān)測方法有連通管法監(jiān)測技術(靜力水準法)、水平固定式測斜儀監(jiān)測技術、振弦式沉降儀監(jiān)測技術等。
[0011]2.1連通管法在線監(jiān)測技術
利用液體在連通管兩端口處于同一水平面的原理進行觀測，壩體內部垂直位移監(jiān)測的實現(xiàn)方式是:在壩體內設計監(jiān)測部位設置沉降測頭，測頭內安置一容器，配有進水管、排水管和排氣管，三根管順坡引到壩體外觀測房，進水管與觀測房內測量裝置(標有刻度的玻璃管)相連通，通過連通平衡使得玻璃管中液面與測頭內的容器液面處于同一水位高程。排水管是將測頭容器內超過限定水位的多余液體排出，固定測頭容器內水位，通過觀測房測量裝置上的玻璃管水位即可推算測頭高程。排氣管將容器與觀測房大氣相通，使得容器內液面與玻璃管內液面均為相同大氣壓的自由液面。該方法測量原理簡單，測量結果直觀。用測量精度高的傳感器測量玻璃管中水柱高度，可實現(xiàn)在線監(jiān)測。但也存在如下缺點:土建施工工作量大，測點墩混凝土澆筑需養(yǎng)護時間，溝槽開挖影響施工交通，施工干擾大，影響主體施工進度；施工工藝要求較高，需對測頭和管道進行必要的保護，管路須可靠連接；對液體有特殊要求，需采用排氣的蒸餾水，在寒冷地區(qū)需加防凍液；管內環(huán)境適宜微生物的生存，必然產(chǎn)生影響管道暢通的物質，導致測量系統(tǒng)失效；觀測程序和維護措施復雜。靜力水準儀也是監(jiān)測壩體表面垂直沉降的重要儀器，測量原理與連通管原理相同，根據(jù)起測基點的高程，通過連通管測得的高差，來引測標點的高程。連通管由膠管、玻璃管及刻劃尺等組成。該法不受大氣折光的影響，很容易實現(xiàn)讀數(shù)及傳輸?shù)淖詣踊?，測量精度優(yōu)于±0.1mm,在垂直位移監(jiān)測中被廣泛應用。靜力水準儀因測量要求精度高、長期測量穩(wěn)定可靠，用一般小量程壓力傳感器測量達不到此要求。
[0012]2.2水平固定式測斜儀監(jiān)測技術
在設計監(jiān)測高程上水平布設測斜管，管內放置由若干水平固定式測斜儀按一定間距組成的傳感器串，采用固定測斜儀傳感器測量垂直方向的傾角，根據(jù)傳感器間距(標距)和所測得傾角計算該傳感器對應的測斜管段位移，每個傳感器對應管段位移的代數(shù)和形成的變形曲線即為測斜管的沉降變形曲線。該方法施工干擾較小，安裝方便快捷，測量原理理論依據(jù)充分，施工期即可進行觀測，不需配套土建工程，容易實現(xiàn)在線監(jiān)測，傳感器分辨率高，測量精度滿足要求，觀測結果為沉降曲線，符合壩體變形規(guī)律。但測量范圍小，容易發(fā)生不均勻沉陷或錯位，對測量系統(tǒng)影響較大，是否適應大的沉降變形有待進一步研究驗證。
[0013]2.3振弦式沉降儀監(jiān)測技術
振弦式沉降儀固定在沉降盤上，通過通液管將蒸餾水(防凍液)輸入到沉降儀，形成蒸餾水(防凍液)水柱，水柱產(chǎn)生的壓力直接作用在傳感器的承壓模上，通過測量傳感器頻率的變化計算出壓力變化值，經(jīng)過換算可推知水柱的高度。測量水柱液面高程，可計算沉降盤高程。該方法測量原理簡單，施工較為方便，施工期即可進行觀測，可實現(xiàn)在線監(jiān)測。但存在管路堵塞和防凍問題，若水柱高度過高，測量精度達不到規(guī)范要求。絕對沉降觀測精度受水準測量精度影響。
[0014]3三維位移在線監(jiān)測技術
上述各種監(jiān)測方法是對變形點的水平位移和垂直位移分別施測，影響測量精度，增加施工難度和工作量，測量數(shù)據(jù)同時性不好。隨著測量儀器和測量技術的發(fā)展，目前已經(jīng)大量采用能實時連續(xù)觀測壩體表面變形點水平位移和垂直位移的測量技術，由于測量的是變形點的三維位移值，故稱為〃三維位移監(jiān)測〃，主要技術有高精度智能全站儀技術和GPS監(jiān)測技術等。
[0015]3.1智能全站儀技術
智能全站儀技術，就是利用所謂的測量機器人(MeasurementRobot，或稱測地機器人Geo-robot)進行自動搜索、跟蹤、辨識和精確找準目標并獲取角度、距離、三維坐標以及影像等信息。利用智能全站儀進行尾礦壩的自動化變形監(jiān)測，一般采取的監(jiān)測形式是:一臺智能全站儀與監(jiān)測點目標(照準棱鏡)及上位控制計算機形成的變形監(jiān)測系統(tǒng)，可實現(xiàn)全天候的無人值守監(jiān)測，其實質為自動極坐標測量系統(tǒng)。系統(tǒng)無需人工干預，可以全自動地采集、傳輸與處理變形點的三維數(shù)據(jù)。利用因特網(wǎng)或其它局域網(wǎng)，還可實現(xiàn)遠程監(jiān)控管理。該方式監(jiān)測點的布設成本低、管理維護簡便、監(jiān)測精度高，監(jiān)測測距精度可達Imm左右。但缺點是系統(tǒng)布設受地形、氣候等條件的影響，不能完全實現(xiàn)通視測量，與傳統(tǒng)測量方法相比，前期安裝成本相對較高。
[0016]3.2 GPS自動化變形監(jiān)測技術
我國已安裝的在線監(jiān)測系統(tǒng)中，壩面位移測量很多都采用GPS自動監(jiān)測技術。GPS自動監(jiān)測技術和全自動全站儀自動監(jiān)測技術都是通過壩面監(jiān)測點與基點相對位置的對比，確定監(jiān)測點的位移。但單一 GPS設備的監(jiān)測精度不能滿足尾礦壩安全管理的技術要求，需通過GPS實時差分變形監(jiān)測系統(tǒng)，利用各監(jiān)測點與基準站的變形對比，可大大提高位移監(jiān)測精度，GPS位移監(jiān)測精度可達水平位移3mm、垂直位移5mm。應用GPS進行尾礦壩變形監(jiān)測具有很多優(yōu)點:1)測站之間無需通視；2)可同時提控監(jiān)測點的三維位移信息；3)全天候監(jiān)測；4)監(jiān)測精度高；5)操作簡便，易于實現(xiàn)監(jiān)測自動化。但GPS也有其不足之處:I)受衛(wèi)星狀況限制。例如，要求GPS天線與GPS衛(wèi)星之間必須通視，任何遮擋都將減少可用的衛(wèi)星數(shù)目，影響測量精度。2)受天空環(huán)境影響。白天中午，受電離層干擾大。共用衛(wèi)星數(shù)少，常接收不到5顆衛(wèi)星，因而初始化時間長，甚至不能初始化，也就無法進行測量。3)數(shù)據(jù)鏈傳輸受干擾和限制、作業(yè)半徑比標稱距離小。出現(xiàn)上述情況時測量精度達不到標稱精度，無法滿足測量要求。
[0017]目前，我國大壩安全監(jiān)測領域在監(jiān)測儀器和數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)研制以及數(shù)據(jù)處理分析方法研究等方面均接近或達到國際先進水平，應用于水庫大壩的各種在線監(jiān)測儀器種類繁多。然而，多年來，我國水庫壩位移監(jiān)測處在人工監(jiān)測階段，在線監(jiān)測只是近幾年才剛剛發(fā)展。就位移監(jiān)測設備本身而言，雖然種類很多，但每種設備都有其不足之處，從精度、穩(wěn)定性、安裝工程量、維護、使用、價格等幾方面考察，能滿足各項要求的設備很少。壩體內部位移監(jiān)測還只能使用傳統(tǒng)的單項位移監(jiān)測設備，需要預先埋設或鉆孔安裝，施工不便，目前還沒有很好的替代方法；壩體表面位移使用的三維數(shù)據(jù)監(jiān)測設備安裝方便、性能穩(wěn)定、精度高，但受地理環(huán)境影響大，安裝條件受到限制，而且此類設備國產(chǎn)化率低、安裝成本高。


【發(fā)明內容】

[0018]針對上述不足，本發(fā)明提供了一種低成本、高精度、功能齊全的水庫壩體沉陷與水平位移基準點檢測裝置及檢測方法。
[0019]本發(fā)明解決其技術問題采取的技術方案是:水庫壩體沉陷與水平位移基準點檢測裝置，其特征是，包括殼體、圖像檢測裝置、擋板機構、攝像頭、控制器和太陽能電池板，所述殼體為長方體殼體，在長方體殼體對應的兩側面分別設置有透光孔，所述圖像檢測裝置設置在殼體內兩個透光孔之間，在兩個透光孔與圖像檢測裝置之間還分別設置有擋板機構，所述攝像頭設置在圖像檢測裝置平行于激光通路的側壁內側，所述控制器設置在殼體內，所述太陽能電池板設置在殼體頂部；
所述圖像檢測裝置包括圖像檢測裝置框架和激光攔截反光十字架，所述圖像檢測裝置框架設置有等間距平行分布的槽孔，所述激光攔截反光十字架設置在圖像檢測裝置框架的槽孔內，激光攔截反光十字架所在平面與激光通路平行；其中，所述激光攔截反光十字架由兩個垂直的激光反光細條構成； 所述擋板機構包括兩個擋板、擋板伸縮驅動機構和擋板移動驅動機構，所述兩個擋板通過擋板伸縮驅動機構相連，所述擋板移動驅動機構與擋板伸縮驅動機構相連，所述擋板伸縮驅動機構和擋板移動驅動機構的行程末端設置有與控制器相連的限位開關；
所述控制器分別與擋板伸縮驅動機構、擋板移動驅動機構、攝像頭和太陽能電池板相連。
[0020]優(yōu)選地，所述控制器包括超低功耗單片機以及分別與單片機連接的太陽能電池定時控制器、0V7670圖像傳感器、EEPROM存儲芯片、數(shù)據(jù)存儲器、開關量輸入電路和PWM脈沖輸出電路，所述0V7670圖像傳感器與攝像頭連接，所述開關量輸入電路與限位開關連接，所述PWM脈沖輸出電路通過數(shù)模轉換電路分別與擋板伸縮驅動機構和擋板移動驅動機構的伺服電機連接。
[0021]優(yōu)選地，所述單片機采用STM8L系列單片機。
[0022]優(yōu)選地，所述控制器還包括無線射頻芯片，所述無線射頻芯片與單片機相連。
[0023]優(yōu)選地，所述透光孔為圓形孔、方形孔或者其它上下對稱形狀的孔。
[0024]本發(fā)明還提供了一種水庫壩體沉陷與水平位移基準點檢測方法，其特征是，包括以下步驟:
1)將激光發(fā)射器設置在壩體的一端，使激光射向壩體的另一端；
2)在激光的線路上設置若干個等間距的基準點，并在每個基準點處分別設置一個基準點檢測裝置，所述基準點檢測裝置內的激光攔截反光十字架的位置均不相同；
3)進行初始化調試，在激光發(fā)射器發(fā)射激光時采集每個基準點檢測裝置的初始激光圖像并保存；
4)定期采集每個基準點檢測裝置的實時激光圖像；
5)將實時激光圖像與初始激光圖像進行對比來判斷壩體是否發(fā)生水平位移和/或沉陷；
6)根據(jù)指令實時將壩體基準點的監(jiān)測結果發(fā)給上位機。
[0025]優(yōu)選地，上述方法中所述步驟5)的具體過程為:將實時激光圖像與初始激光圖像進行對比，如果實時激光圖像中激光攔截反光十字架的位置對比初始激光圖像中激光攔截反光十字架的位置發(fā)生左右移動，則判定壩體發(fā)生水平位移；如果實時激光圖像中激光攔截反光十字架的位置對比初始激光圖像中激光攔截反光十字架的位置發(fā)生上下移動，則判定壩體發(fā)生沉陷；如果實時激光圖像中激光攔截反光十字架的位置對比初始激光圖像中激光攔截反光十字架的位置同時發(fā)生水平和上下移動，則判定壩體發(fā)生水平位移并沉陷；如果實時激光圖像中激光攔截反光十字架的位置對比初始激光圖像中激光攔截反光十字架的位置吻合，則判定壩體沒有發(fā)生水平位移和沉陷。
[0026]優(yōu)選地，上述方法中所述步驟5)的具體過程為:將實時激光圖像與初始激光圖像進行對比，獲取實時激光圖像中激光攔截反光十字架上半部分高度和下半部分高度，如果上半部分高度和下半部分高度相等且與初始激光圖像中激光攔截反光十字架上半部分高度也相等，則判定壩體沒有發(fā)生水平位移和沉陷；如果上半部分高度和下半部分高度相等且與初始激光圖像中激光攔截反光十字架上半部分高度不相等，則判定壩體發(fā)生水平位移；如果上半部分高度和下半部分高度不相等且它們的高度和等于初始激光圖像中激光攔截反光十字架上半部分高度的2倍，則判定壩體發(fā)生沉陷；如果上半部分高度和下半部分高度不相等或者上半部分和下半部分總和與初始激光圖像中的初始值(或上次值)不符，則判定壩體發(fā)生水平位移并沉陷。兩數(shù)值采用計算公式獲得。
[0027]優(yōu)選地，上述方法中，所述步驟5)的具體過程為:
(1)根據(jù)式I計算壩體發(fā)生水平位移時的水平位移值X:

【權利要求】
1.水庫壩體沉陷與水平位移基準點檢測裝置，其特征是，包括殼體、圖像檢測裝置、擋板機構、攝像頭、控制器和太陽能電池板，所述殼體為長方體殼體，在長方體殼體對應的兩側面分別設置有透光孔，所述圖像檢測裝置設置在殼體內兩個透光孔之間，在兩個透光孔與圖像檢測裝置之間還分別設置有擋板機構，所述攝像頭設置在圖像檢測裝置平行于激光通路的側壁內側，所述控制器設置在殼體內，所述太陽能電池板設置在殼體頂部； 所述圖像檢測裝置包括圖像檢測裝置框架和激光攔截反光十字架，所述圖像檢測裝置框架設置有等間距平行分布的槽孔，所述激光攔截反光十字架設置在圖像檢測裝置框架的槽孔內，激光攔截反光十字架所在平面與激光通路平行； 所述擋板機構包括兩個擋板、擋板伸縮驅動機構和擋板移動驅動機構，所述兩個擋板通過擋板伸縮驅動機構相連，所述擋板移動驅動機構與擋板伸縮驅動機構相連，所述擋板伸縮驅動機構和擋板移動驅動機構的行程末端設置有與控制器相連的限位開關； 所述控制器分別與擋板伸縮驅動機構、擋板移動驅動機構、攝像頭和太陽能電池板相連。
2.根據(jù)權利要求1所述的水庫壩體沉陷與水平位移基準點檢測裝置，其特征是，所述控制器包括超低功耗單片機以及分別與單片機連接的太陽能電池定時控制器、0V7670圖像傳感器、EEPROM存儲芯片、數(shù)據(jù)存儲器、開關量輸入電路和PWM脈沖輸出電路，所述0V7670圖像傳感器與攝像頭連接，所述開關量輸入電路與限位開關連接，所述PWM脈沖輸出電路通過數(shù)模轉換電路分別與擋板伸縮驅動機構和擋板移動驅動機構的伺服電機連接。
3.根據(jù)權利要求2所述的水庫壩體沉陷與水平位移基準點檢測裝置，其特征是，所述單片機采用STM8L系列單片機。
4.根據(jù)權利要求2所述的水庫壩體沉陷與水平位移基準點檢測裝置，其特征是，所述控制器還包括無線射頻芯片，所述無線射頻芯片與單片機相連。
5.根據(jù)權利要求1-4任一項所述的水庫壩體沉陷與水平位移基準點檢測裝置，其特征是，所述透光孔為圓形孔或方形孔。
6.水庫壩體沉陷與水平位移基準點檢測方法，其特征是，包括以下步驟: 1)將激光發(fā)射器設置在壩體的一端，使激光射向壩體的另一端； 2)在激光的線路上設置若干個等間距的基準點，并在每個基準點處分別設置一個基準點檢測裝置，所述基準點檢測裝置內的激光攔截反光十字架的位置均不相同； 3)進行初始化調試，在激光發(fā)射器發(fā)射激光時采集每個基準點檢測裝置的初始激光圖像并保存； 4)定期采集每個基準點檢測裝置的實時激光圖像； 5)將實時激光圖像與初始激光圖像進行對比來判斷壩體是否發(fā)生水平位移和/或沉陷； 6)根據(jù)指令實時將壩體基準點的監(jiān)測結果發(fā)給上位機。
7.根據(jù)權利要求6所述的水庫壩體沉陷與水平位移基準點檢測方法，其特征是，所述步驟5)的具體過程為:將實時激光圖像與初始激光圖像進行對比，如果實時激光圖像中激光攔截反光十字架的位置對比初始激光圖像中激光攔截反光十字架的位置發(fā)生左右移動，則判定壩體發(fā)生水平位移；如果實時激光圖像中激光攔截反光十字架的位置對比初始激光圖像中激光攔截反光十字架的位置發(fā)生上下移動，則判定壩體發(fā)生沉陷；如果實時激光圖像中激光攔截反光十字架的位置對比初始激光圖像中激光攔截反光十字架的位置同時發(fā)生水平和上下移動，則判定壩體發(fā)生水平位移并沉陷；如果實時激光圖像中激光攔截反光十字架的位置對比初始激光圖像中激光攔截反光十字架的位置吻合，則判定壩體沒有發(fā)生水平位移和沉陷。
8.根據(jù)權利要求6所述的水庫壩體沉陷與水平位移基準點檢測方法，其特征是，所述步驟5)的具體過程為:將實時激光圖像與初始激光圖像進行對比，獲取實時激光圖像中激光攔截反光十字架上半部分高度和下半部分高度，如果上半部分高度和下半部分高度相等且與初始激光圖像中激光攔截反光十字架上半部分高度也相等，則判定壩體沒有發(fā)生水平位移和沉陷；如果上半部分高度和下半部分高度相等且與初始激光圖像中激光攔截反光十字架上半部分高度不相等，則判定壩體發(fā)生水平位移；如果上半部分高度和下半部分高度不相等且它們的高度和等于初始激光圖像中激光攔截反光十字架上半部分高度的2倍，則判定壩體發(fā)生沉陷；如果上半部分高度和下半部分高度不相等或者上半部分和下半部分總和與初始激光圖像中的初始值不符，則判定壩體發(fā)生水平位移并沉陷。
9.根據(jù)權利要求6所述的水庫壩體沉陷與水平位移基準點檢測方法，其特征是，所述步驟5)的具體過程為: (1)根據(jù)式I計算壩體發(fā)生水平位移時的水平位移值X:
式中，R激光平行光管通光口截面半徑，WHtl為初始激光圖像中激光攔截反光十字架上半部分高度，WH1為實時激光圖像中激光攔截反光十字架上半部分高度； (2)根據(jù)式2計算壩體發(fā)生沉陷時的沉陷值Y:
式中，WH0為初始激光圖像中激光攔截反光十字架上半部分高度，WH2為實時激光圖像中激光攔截反光十字架上半部分高度； (3)根據(jù)式3和式4計算壩體發(fā)生水平位移且沉陷時的水平位移值X和沉陷值Y:
式中，WHtl和WLtl為初始激光圖像中激光攔截反光十字架上半部分高度和下半部分高度，WHx和WLx為實時激光圖像中激光攔截反光十字架上半部分高度和下半部分高度，X=L2,3......N。
10.根據(jù)權利要求6至9任一項所述的水庫壩體沉陷與水平位移基準點檢測方法，其特征是，所述基準點之間的間距為100米。
【文檔編號】G01B11/02GK104180759SQ201410450657
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年9月5日 優(yōu)先權日:2014年9月5日
【發(fā)明者】李聰, 孫顯利, 馬明文, 郭廣軍, 徐景起, 李陽, 黃英培 申請人:濟南大學