[发明专利]一种基于北斗+惯导的堤坝安全监测装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于北斗+惯导的堤坝安全监测装置及方法，属于安全检测领域，其技术方案要点是，包括安装在待监测堤坝的位移姿态监测机构，用于对待监测堤坝上预先设置的监测点的微小位置和三维姿态变化进行实时连续测量；采集记录仪，与位移姿态监测机构连接，用于对位移姿态监测机构输出的三维姿态信号进行采集和记录，并将三维姿态信号输出；网络计算机，网络计算机通过数据传输链路与数据记录仪连接，用于接收三维姿态信号并分析提取桥梁的结构形变数据。对待监测堤坝上预先设置的监测点的微小位置和三维姿态变化进行实时连续测量，能够避免现有的监测装置在监测过程中发生微小的位移，造成监测精度下降的问题。

技术领域

本发明涉及安全检测技术领域，具体而言，涉及一种基于北斗+惯导的堤坝安全监测装置及方法。

背景技术

堤坝泛指防水拦水的建筑物和构筑物，能够起到阻挡水势、使水势不会蔓延到地面的作用，是重要的水工建筑物，现代堤坝主要包括土石坝和混凝土坝两大类，堤坝在使用过程中，不可避免地受到环境侵蚀、结构老化、水力冲击、人为或自然的突发灾害等因素的作用而产生结构损伤、出现安全隐患，这些安全隐患达到一定程度时将影响堤坝的正常使用，甚至引起灾难性的突发事故，造成重大经济损失和人员伤亡。因此，采用有效的堤坝安全监测装置和方法，对堤坝的健康状况进行监测，对堤坝的损伤进行预警，能够提高堤坝的维护效率，并且在一定程度上预防潜在的安全事故，具有重要的社会与经济价值。

目前对于堤坝的安全监测主要通过监测堤坝的形变、渗流、压力、温度等参数的变化来实现。这些方法主要通过布设在堤坝周边或堤坝内部的传感器来获取堤坝的变化，从而实现堤坝的安全监测，如果在堤坝周边布置传感器，则只有当堤坝表面发生变化时，才能监测到堤坝的安全隐患，而一旦堤坝表面发生变化，堤坝内部可能已经发生非常明显的变化，堤坝的危险级别已经很高，因此该方法的预见性不强，如果在堤坝内部安装传感器，则由于传感器的加入，有可能改变堤坝的应力结构，而且施工难度加大，造成使用不便、成本高和监测精度低的问题。

为此，提出一种基于北斗+惯导的堤坝安全监测装置及方法。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于北斗+惯导的堤坝安全监测装置及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种基于北斗+惯导的堤坝安全监测装置，包括安装在待监测堤坝的位移姿态监测机构，用于对待监测堤坝上预先设置的监测点的微小位置和三维姿态变化进行实时连续测量；采集记录仪，与所述位移姿态监测机构连接，用于对位移姿态监测机构输出的三维姿态信号进行采集和记录，并将三维姿态信号输出；网络计算机，所述网络计算机通过数据传输链路与数据记录仪连接，用于接收三维姿态信号并分析提取桥梁的结构形变数据，并进一步对堤坝结构的安全健康情况进行综合评判，对达到预警阈值的情况发出安全预警信号。

进一步地，所述位移姿态监测机构通过监测点安装基座固定在待监测堤坝内的被监测点上。

进一步地，所述三维姿态信号由航向角ψ、俯仰角θ和倾斜角γ三个角度组成。

进一步地，所述位移姿态监测机构包括激光惯性导航设备、北斗接收机和卫星导航天线；所述激光惯性导航设备与北斗接收机安装在待监测堤坝内的被监测点上，所述激光惯性导航设备用于对待监测堤坝内的被监测点上的三维姿态变化进行实时连续测量；所述北斗接收机与卫星导航天线连接，所述北斗接收机用于测量输出待监测堤坝内的被监测点上的速度和位置信息，一方面作为所述位置姿态监测机构的位置信号直接输出，另一方面输出给所述激光惯性导航设备，以实现平台旋转角速度的计算。

进一步地，其监测方法如下：

S1、将激光惯性导航设备与北斗接收机通过监测点安装基座固定在待监测隧道内的被监测点上；

S2、北斗接收机进入工作状态，测量并输出待监测堤坝内的被监测点上的速度和位置信息，；