[发明专利]可获取边坡变形三维数据的边坡监测系统及其获取边坡变形三维数据的方法

权利要求书

1.可获取边坡变形三维数据的边坡监测系统，其特征在于：包括监测装置，用于采集监测边坡待测点是前凸或后凹的数据；图像采集装置，用于采集边坡待测点的平面坐标的数据；信息处理装置，用于将监测装置和图像采集装置所采集的数据综合计算得出变形边坡的三维数据,所述信息处理装置进行综合计算的具体过程为：

S1.建立原始三维坐标系：以O为原点，以沿激光方向为x轴，激光照射方向为负，y轴平行于水平面并与x轴垂直，以x轴正方向左侧为正，z轴垂直于xoy平面，向上为正，yoz平面平行于标靶，x轴垂直于标靶；

S2.三维坐标系的转换，建立边坡变形监测系统所处的三维坐标系：y’轴与所述原始三维坐标系里面的y轴保持一致，沿y轴正方向看，xoz平面沿y轴逆时针旋转一个α角，得到x’轴和z’轴，此时的x’轴平行于水平面，z’轴垂直于水平面，转换的三维坐标系由x’轴、y’轴和z’轴组成；

S3.初始状态数据采集，通过激光测距传感器测出x轴方向的数据为a₀，a₀表示激光测距传感器与边坡的垂直距离，通过拍照装置拍摄激光在标靶上的位置坐标用y轴和z轴表示，所述y轴和z轴方向的数据分别为Y₀和Z₀，将初始状态数据输入到原始三维坐标系中，激光所在标靶上的初始状态的坐标为(X₀，Y₀，Z₀)；

S4.经过n天边坡变形后，通过激光测距传感器测出x轴方向的数据为an，an表示激光测距传感器与边坡的垂直距离，拍照装置拍摄激光在标靶上的位置坐标(b_n，c_n)，计算出变形后边坡相对于前一天变形的坐标：

a＝X_n＝a_n-1-a_n (1)，

b＝Y_n＝b_n-1-b_n(2)，

c＝Z_n＝c_n-1-c_n(3)，

其中n≥1，n为整数；X_n为正表示前凸，负表示后凸，Y_n为正表示向右移动，负表示向左移动，Z_n为正表示向上移动，负表示向下移动，

计算出变形后边坡相对于初始状态变形的坐标：

a＝X_n0＝a₀-a_n(4)，

b＝Y_n0＝b₀-b_n(5)，

c＝Z_n0＝c₀-c_n(6)，

其中n≥1，n为整数；X_n0为正表示前凸，负表示后凸，Y_n0为正表示向右移动，负表示向左移动，Z_n0为正表示向上移动，负表示向下移动；

S5.将S4计算得到变形后边坡相对于前一天的变形坐标和相对于初始状态变形的坐标数据代入到S2中的三维坐标系中转换，计算得到x’轴、y’轴和z’轴方向的数值，即边坡变形后的三维数据量。

2.如权利要求1所述的可获取边坡变形三维数据的边坡监测系统，其特征在于：所述监测装置包括激光测距传感器和标靶，所述激光测距传感器设置在待测边坡对面，所述标靶设置在待测边坡上，所述激光测距传感器根据发出的激光在标靶上形成图像并反射回来，所述激光测距传感器计算出激光发射点和反射点之间的距离；所述图像采集装置设置在标靶附近，用于采集激光反射点在标靶上的平面坐标数据；所述信息处理装置为后台服务器，用于将激光测距传感器采集到距离和图像采集装置采集到的平面坐标数据进行综合计算获得变形边坡的三维坐标。

3.如权利要求1所述的可获取边坡变形三维数据的边坡监测系统，其特征在于：所述标靶为反光面板，所述反光面板上设有网格和标尺，便于识别激光反射点所在的位置。

4.如权利要求1所述的可获取边坡变形三维数据的边坡监测系统，其特征在于：所述监测装置至少为一个。