[发明专利]使用三维模型动态展示橡胶坝偏移和形变的系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及橡胶坝监控领域，尤其涉及一种使用三维立体模型动态展示橡胶坝偏移和形变的方法。

技术背景

橡胶坝的安全运行是使用与管理方工作的重点也是难点。橡胶坝的震动位移及坝袋升起高度是用户迫切需求的安全观测，橡胶坝范围比较广，观测人员站在高位需要借助各种工具才能看清楚远处的坝体是否有异常，而且受天气和角度的影响，不能够全面清晰的观察坝体。

全国橡胶坝现存量估计超过5000座，大都处于人工操控和目测阶段，无法实现橡胶坝溢流高度、坝袋振动、位移和坝袋高度等的三维展示，对橡胶坝自动化使用程度及信息化安全管理仍然比较落后，橡胶坝安全事故不断出现。

发明内容

本发明的目的就是解决上述问题，提供一种使用三维模型动态展示橡胶坝偏移和形变的系统及方法，该系统及方法针对橡胶坝的安全运行，三维展示橡胶坝溢流高度、坝袋振动、位移和坝袋高度，能够对橡胶坝的运行状况进行在线监测和安全预警。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种使用三维模型动态展示橡胶坝偏移和形变的系统，包括：设置在橡胶坝各处的若干种不同的数据采集设备、前端控制机、展示平台和三维橡胶坝水库模型；

若干数据采集设备分别与前端控制机进行通信，前端控制机与展示平台进行通信，展示平台通过接口协议与三维橡胶坝水库模型进行通信；

前端控制机将接收到的数据传递给展示平台，再由展示平台通过接口协议将数据传递给三维橡胶坝水库模型。

所述三维橡胶坝水库模型包括：

根据在橡胶坝水库拍摄的照片和录像，通过三维软件分别建立橡胶坝坝袋模型、坝前水位、坝后水位、溢流水位和坝基的三维模型，将上述各三维模型拼接成一个完整的三维橡胶坝水库模型。

一种使用三维模型动态展示橡胶坝偏移和形变的方法，包括以下步骤：

步骤1：分别建立橡胶坝坝袋、坝前水位、坝后水位、溢流水位和坝基的三维模型，将上述各三维模型拼接成一个完整的三维橡胶坝水库模型；

步骤2：编写橡胶坝坝袋、坝前水位、坝后水位、溢流水位的三维模型的脚本程序；

步骤3：定义三维橡胶坝水库模型与展示平台的接口协议；

步骤4：三维橡胶坝水库模型接收展示平台传递的橡胶坝水库相关信息，并根据接收到的信息对各三维模型进行变形或偏移调整；

步骤5：在展示平台上动态显示三维橡胶坝水库动态变形和偏移状况；

所述步骤2的具体方法为：

分别为橡胶坝坝袋模型、坝前水位、坝后水位、溢流水位模型编写脚本，由于一个橡胶坝是由多组坝袋坝基组成，所以需要制作多组模型，每一组模型都包括坝袋模型、坝前水位模型、坝后水位模型和溢流水位模型，再根据实际橡胶坝水库中坝袋的前后顺序在脚本程序中为不同组的模型设定不同的ID编号。

所述步骤4的具体方法为：

展示平台将接收到的坝前水位、坝后水位、坝袋高度、坝袋内外压比、溢流水位、水流速度信息、坝袋振幅和坝袋振动频率数据传递给三维橡胶坝水库模型，三维橡胶坝水库模型中的各个组成模型根据传递过来的参数进行相应的形变或偏移。

三维橡胶坝水库模型中的各个组成模型的形变或偏移具体为：

橡胶坝坝袋三维模型：根据接收到的坝袋高度和坝袋内外压比后分别计算上游坝袋贴地长度、上游坝面弧长、下游坝袋贴地长度和下游坝面弧长的参数数据，橡胶坝坝袋模型根据计算得到的参数数据进行相应的变形；

坝前水位模型：根据接收到的坝前水位数据上升或下降到相应的米数；

坝后水位模型：根据接收到的坝后水位数据上升或下降到相应的米数；

溢流水位模型：根据接收到的溢流水位数据上升或下降到相应的米数。

坝前水位高度和水流速度对坝袋的偏移量呈正比，将坝前水位高度和水流速度设为六个档位，橡胶坝坝袋模型根据预先设定的档位进行相应的偏移。

根据接收到的坝袋高度(H₁)和坝袋内外压比(a₀)分别计算上游坝袋贴地长度、上游坝面弧长、下游坝袋贴地长度和下游坝面弧长的参数数据的具体方法为：

上游坝袋贴地长度n: