[实用新型]一种基于水库坝体监测的激光基准点检测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种水库坝体监测装置，具体地说是一种基于水库坝体监测的激光基准点检测装置。

背景技术

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。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检测，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检测的局限性，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，因此必须实用新型一种能够随时、随地、及时、高效的反映和检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检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检测数据采集系统、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。

实用新型专利《水库坝体沉陷与水平位移基准点检测装置及检测方法》[专利号ZL201410450657.8]和《水库坝体沉陷与水平位移监测系统》[专利号ZL201410450695.3]详细阐述了基于激光原理监测坝体变形的原理和方法。关键技术是利用激光光束通过观测点的“十字架”折射产生清晰图形获取纵轴的特征值—弦长及截距来推算坝体变形程度。系统包括监测控制器和集中管理器，集中管理器设置在坝体外坚固端，激光经发射和直射到若干个等间距的监测点，并在每个监测点处分别设置一个基准点监测器，如图1所示。工作时上位机给基准点监测器发生一系列控制命令，在得到各监测器总允许情况下开启激光发生器，同时给监测器发射拍摄图像指令。经图像处理完毕将特征值存入EEPROM，等待上位机有关命令。集中管理器与上位机可实现GPRS或RS485数据通讯，将坝体变形数据进行统计分析即可实现数字化智能安全管理，防患于未然，避免坝体塌陷等事故发生。

但是，在上述两实用新型专利中，基准点监测器挡板通过挡板伸缩驱动机构和挡板移动驱动机构来进行移动和固定，当挡板受到外界冲击时(物体撞击或者大风)，挡板很容易损坏，导致箱体内进水或者灰尘，影响拍照效果无法准确监测水库坝体。

实用新型内容

针对上述不足，本实用新型提供了一种基于水库坝体监测的激光基准点检测装置，其不仅能够有效监测水库坝体情况，而且测量精度高。