[发明专利]一种水库坝体变形监测方法及系统

说明书

一种水库坝体变形监测方法及系统，监测方法包括以下过程：1)设置水库坝体变形监测装置；2)获取各个基准点的初始圆形光斑图像；3)进行水库坝体变形监测。监测系统包括激光发射装置、基准点检测装置和主控系统，激光发射装置设置在坝体的一端，用以发射出准直激光作为基准线；在以激光发射装置为端点的射线上设置若干个等间距的基准点并分别设置一个基准点检测装置，用以对坝体沉陷和水平位移进行检测；主控系统通过无线通讯方式分别与激光发射装置和基准点检测装置相连，用以发送检测命令和接受检测到的数据，并对检测数据进行分析处理。本发明实现了对坝体沉陷与水平位移的自动检测功能，提高了水库坝体的测量精度、降低了监测成本。

技术领域

本发明涉及一种水库坝体监测方法及装置，具体地说是一种水库坝体变形监测方法及系统。

背景技术

水库大坝是水利工程建设中常见的工程项目，混凝土坝和砌石坝建成蓄水运用后，在水、泥沙、浪、扬压力、温度以及地震等作用下，必然发生变形，严重导致塌陷，案例不胜枚举。因此，大坝安全监测技术是国际关注问题。

大坝结构安全监测系统涉及光学、传感器、电子等多个学科领域，发展经历两个阶段：

1、观测阶段(1891～1964年)，也称原型观测。因为该阶段的监测水平较低，只是对放置在大坝结构上的监测仪器进行人工观察和监测，记录大坝实时状态。

2、安全观测向安全监测转变和发展的阶段(1965年至今)。国内外监测领域逐渐意识到仪器监测的局限性，便对大坝采用人工巡查与仪器观测相结合。其中日本、美国是最早进行巡视检查的国家，随后法国、意大利加拿大以及挪威等国家也都规定必须对大坝进行人工巡检，从而有效的避免了只用观测仪器对大坝进行安全监测的缺陷。但由于人工巡查只能观察大坝表面的变化，而对其内部的复杂结构变化以及安全隐患难以辨别，因此必须发明一种能够随时、随地、及时、高效的反映和监测大坝安全问题的监测技术。60年代后期，国外许多国家对自动监测大坝安全的仪器设备进行研究和制造：日本首先实现了在拱坝上对监测数据进行自动采集；之后，意大利先后实现了垂线仪变形自动监测和集中式采集数据系统；1989年，加拿大将能够进行数据采集、存储、处理、远程以及分析等功能的自动化监测系统安装在大坝上。我国从80年代开始对坝体变形实行监测，也研制了分布式智能监测数据采集系统、无线通信模块以及维护大坝网络安全信息的软件系统。

目前国际上对坝体变形监测采用两种方式：

1、根据基点高程和位置，使用经纬仪、水准仪、电子测距仪或激光准直仪、GPS、智能全站仪等来测量坝体表面标点、觇标处高程和位置变化。可实现测点的三维位移数据测量；

2、在坝体表面安装或埋设一些监测位移的仪器，通常只能测量测点的单项位移数据(水平位移或垂直位移)。常用的位移监测仪器有位移计、测缝计、倾斜仪、沉降仪、垂线坐标仪、引张线仪、多点位移计和应变计等。

就变形监测设备而言，从精度、稳定性、安装工程量、维护、价格等几方面说,能满足各项要求的设备几乎没有。坝体内部位移监测还只能使用传统的单项位移监测设备，需要预先埋设或钻孔安装，施工不便，目前还没有好的替代方法；坝体表面位移使用的三维数据监测设备安装方便、性能稳定、精度高，但受地理环境影响大，安装条件受到限制，且成本高。

由此，研发一种不受地理环境影响，响应时间快，测量精度高，可实现自校准，便于实现智能数字化管理的坝体变形自动监测系统意义重大。然而,多年来,我国水库坝位移监测处在人工监测阶段,在线监测只是近几年才刚刚发展。就位移监测设备本身而言,虽然种类很多,但每种设备都有其不足之处,从精度、稳定性、安装工程量、维护、使用、价格等几方面考察,能满足各项要求的设备很少。坝体内部位移监测还只能使用传统的单项位移监测设备,需要预先埋设或钻孔安装,施工不便,目前还没有很好的替代方法；坝体表面位移使用的三维数据监测设备安装方便、性能稳定、精度高,但受地理环境影响大,安装条件受到限制,而且此类设备国产化率低、安装成本高。

发明内容