[发明专利]一种混凝土拱坝水下裂缝电控巡回监测装置及其使用方法

说明书

本发明公开了一种混凝土拱坝水下裂缝电控巡回监测装置及其使用方法，包括横向移动装置、竖向移动装置和齿轮小车，所述的横向移动装置固定在坝顶，横向移动装置通过其底部的横向连接块与竖向连接柱连接，所述竖向连接柱的另一端固定有竖向移动装置，竖向移动装置的一侧设有齿轮小车。本发明通过多组齿轮传送装置以及组装式通电磁导线套管和齿轮小车装置使水下拍摄装置能够对混凝土拱坝坝面进行全覆盖的图像采集，裂缝监测数据在时间和空间上均得到了扩展，同时，该装置采用高清摄像机对坝体表面进行拍摄，采集的裂缝信息将包括裂缝位置、裂缝形态及裂缝总数量。

技术领域

本发明涉及水工结构安全监测领域，尤其涉及一种混凝土拱坝水下裂缝电控巡回监测装置及其使用方法。

背景技术

混凝土拱坝的裂缝监测是坝体结构安全监测的重要部分。混凝土材料的变形易受温度影响，当混凝土结构件的温度场分布不均匀时，不同部位膨胀或收缩的状态不同，因此混凝土构件表面会产生温度裂缝。修建在高海拔寒冷地区的混凝土拱坝的特点在于，坝址区域昼夜温差大，该自然气候条件使得混凝土拱坝的坝体表面极易产生温度裂缝。因此寻求一种专门针对高寒地区混凝土拱坝运行期坝面裂缝监测装置及其使用方法，是水工结构安全监测领域研究人员对于极端条件下裂缝监测方向的研究热点，对混凝土拱坝结构的安全稳定运行也起着重要作用。

通常，水工结构裂缝监测项目的实施是通过在某些重点监测部位埋设测缝计，然而这种方式只能对坝体内部某些部位的开裂状态进行监测，裂缝监测的实际作用受到了限制，因此如何扩展裂缝监测的覆盖范围成为结构安全监测技术人员研究的方向。此外，在上述的传统裂缝监测方式中，测缝计一旦出现故障或者损坏不易进行修理和更换，因此，随着混凝土拱坝运行时间的增长，测缝计的存活率将会不断降低，裂缝监测项目的质量无法得到保证。第三，测缝计的监测量为裂缝开合度，其无法对裂缝数目和裂缝具体形态进行监测，不能对高寒地区混凝土拱坝运行期的坝面裂缝问题提供补强修复依据。

对于裂缝数目和形态的监测，目前主流的方式仍是潜水员携带设备潜入水底对坝面进行巡检。人工巡检的方式可以实现对坝面细微裂缝的识别，但是仍然存在以下几个问题：第一，人工巡检对于实操人员的专业背景较强，实际操作和评估中的人为误差难以避免；第二，潜水巡检存在一定的危险性，尤其是随着近年特高坝的建设，潜水的深度甚至要达到上百米，难度越来越大；第三，难以系统的记录整个坝面的裂缝信息，以及对坝面进行整体建模。

随着无人机技术的发展，工程技术人员开始尝试采用水下无人机拍照巡检的方式对桥墩裂缝进行监测，但是由于水下流速等环境的复杂性，巡检无人机在水下定点巡航的精度始终难以保障。另外，用于裂缝监测的相机等装备精度要求较高，质量通常比较重，因此在实际工程中，采购同时保障承重能力和续航能力的无人机价格过于昂贵。第三，水下环境恶劣时更容易出现坝面安全问题，而水下无人机难以在环境恶劣的场景实现定点巡航。

针对传统裂缝监测覆盖面不足，监测量单一，以及人工巡检和无人机监测稳定性不足等缺点，可以采用水下高清摄像机对混凝土坝面进行全覆盖拍摄，结合图像处理技术对坝体表面裂缝进行监测分析。

发明内容

发明目的：本发明目的是提供一种针对高寒地区的混凝土拱坝水下裂缝电控巡回监测装置及其使用方法。

技术方案：本发明包括横向移动装置、竖向移动装置和齿轮小车，所述的横向移动装置固定在坝顶，横向移动装置通过其底部的横向连接块与竖向连接柱连接，所述竖向连接柱的另一端固定有竖向移动装置，竖向移动装置的一侧设有齿轮小车；所述的横向移动装置包括动力齿轮和从动齿轮，所述的动力齿轮和从动齿轮外侧套有齿轮传送带，齿轮传送带底部固定有横向连接块；所述的竖向移动装置包括若干节组装式套管，组装式套管顶部固定有竖向连接柱，内部设有电磁导线套管，组装式套管的一侧设有齿轮条，齿轮条上连接有齿轮小车，通过电磁力将齿轮小车固定在套管外侧的齿轮条上。