一种大坝变形监测系统的制作方法

1.本实用新型涉及水利工程技术领域，尤其涉及一种大坝变形监测系统。


背景技术：

2.大坝作为一种重要的水利工程设施，对水利安全起着重要作用。大坝在使用过程中可能会发生水平方向或竖直方向的变形，因此需要对其变形情况进行监测，当监测出现大坝发生不可接受的变形时，需要及时做出相应的应急措施。
3.目前，大坝变形监测的主要方法包括：引张线法、激光监测法与gps定位监测法。
4.引张线法：利用张紧在两工作基点之间的不锈钢钢丝作为基准线。测量沿线测点和钢丝之间的相对位移，以确定该点的水平位移。然而该方法通过人工测量读取位移数据，读数精度较低，也无法实现实时监测。
5.激光监测法：在被测大坝对面并朝向被测大坝的侧面设置一监测水平位移的激光测距仪，在被测大坝上方并朝向被测大坝的上表面设置一监测垂直位移的激光测距仪，当大坝出现水平位移或垂直位移时，激光测距仪捕捉位移变化值。然而该监测方法容易受到外界环境的干扰。
6.gps定位监测法：在大坝两岸不受坝体变形影响的地方设置gps基准站，在坝体变形区域的各位移观测点安装gps接收机来接收gps卫星信号，通过传输网络把各点的gps数据送到中心服务器，结合基准站已知的坐标进行gps网平差，得到位移观测点的空间三维坐标，通过监测三维坐标的变化来监测大坝变形情况。然而，该方法安装成本高，管理程序较复杂。


技术实现要素：

7.本实用新型提供一种大坝变形监测系统，以实现对大坝坝体变形的及早发现，防止发生更大的危害。
8.为了达到上述目的，本实用新型提供一种大坝变形监测系统，用于对大坝坝体变形进行监测，所述大坝变形监测系统包括反光靶标、补光灯、机器视觉智能测量仪、数据采集柜及云服务端；
9.所述反光靶标设置为多个且以一定间距布设在大坝坝体的顶部或者大坝坝体的表面，所述补光灯安装于大坝周围的山体稳定位置用于照射所述反光靶标；
10.所述机器视觉智能测量仪包括ccd摄像头模块、嵌入式计算模块及电源模块，所述机器视觉智能测量仪以正对各反光靶标的方式固定于大坝周围的山体稳定位置，所述ccd摄像头模块正对各反光靶标并使反光靶标位于ccd摄像头模块取景范围的中心处，所述嵌入式计算模块用以接收ccd摄像头模块摄取的视频图像并确定各反光靶标的坐标信息；
11.所述数据采集柜包括信息采集模块及信息传输模块，所述信息采集模块用以采集嵌入式计算模块上传的反光靶标的坐标信息及视频图像，并将坐标信息及视频图像传输给信息传输模块；
12.所述云服务端包括数据分析端及预警端，所述数据分析端内设置有位移预警阈值，所述预警端内设置有报警指令，所述数据分析端用以接收信息传输模块上传的反光靶标坐标信息，并在反光靶标坐标信息超出位移预警阈值时触发信息传输模块上传位移前后的视频图像，同时触发预警端向管理员使用的第三方电子设备发出报警信息。
13.进一步地，多个所述反光靶标以平行大坝轴线方向布设。
14.进一步地，各反光靶标之间的间距为20m至50m。
15.进一步地，所述数据采集柜还包括防雷模块。
16.进一步地，所述大坝变形监测系统还包括太阳能系统，所述太阳能系统设置有太阳能板及蓄电池，所述数据采集柜还包括控电模块，所述控电模块与蓄电池电性连接，所述控电模块控制蓄电池为信息采集模块、信息传输模块及防雷模块供电。
17.进一步地，所述数据采集柜的控电模块还通过电源线分别与补光灯及机器视觉智能测量仪的电源模块电性连接，所述控电模块控制蓄电池为补光灯及机器视觉智能测量仪供电。
18.进一步地，所述数据采集柜与太阳能板安装于一立杆上，所述立杆安装于坝体附近，所述蓄电池安装于一地埋箱内埋设于地下。
19.进一步地，所述机器视觉智能测量仪、数据采集柜及云服务端之间通过光纤、wifi、3g、4g或5g进行信号传输。
20.进一步地，管理员使用的第三方电子设备为手机或者电脑等智能显示设备。
21.本实用新型具有如下有益效果：
22.(1)通过机器视觉智能测量仪监测反光靶标的位移来反应大坝变形情况，实施方便、可靠；
23.(2)机器视觉智能测量仪包括ccd摄像头模块及嵌入式计算模块，ccd摄像头模块用以摄取大坝坝体各反光靶标的视频图像，嵌入式计算模块用以确定视频图像内各反光靶标的坐标信息以反应大坝变形情况，更具智能性及正确性，监测也更方便快捷；
24.(3)搭配使用反光靶标及补光灯，通过补光灯照射反光靶标的方式保证反光靶标在夜间及天气阴暗的情况下能实时被机器视觉智能测量仪捕捉识别；
25.(4)云服务端包括数据分析端及预警端，数据分析端用以对信息传输模块传输的各反光靶标的坐标信息进行位移分析并在出现位移超阈值情况下触发信息传输模块上传位移前后的视频图像，可利于管理员远程查看现场视频，防止误报警，也能在出现险情的情况下，及时做出排险措施。
附图说明
26.图1是本实用新型一种大坝变形监测系统的整体结构图；
27.图2是本实用新型数据采集柜的结构图；
28.图中：1、坝体；2、反光靶标；3、补光灯；4、机器视觉智能测量仪；5、数据采集柜；51、信息采集模块；52、信息传输模块；53、防雷模块；54、控电模块；6、云服务端；61、数据分析端；62、预警端；7、太阳能系统；71、太阳能板；72、蓄电池；8、地埋箱。
具体实施方式
29.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
30.大坝在长期运行之后,由于水流侵蚀和冻融风化作用，使筑坝材料和基岩特性不断恶化，因此，在初期蓄水和长期运行中，大坝都存在着发生事故的可能性，大坝一旦出现异常状态，必须及时发现和处理，否则可能导致严重后果，大坝失事不仅要损失全部工程效益，而且溃坝洪水将使下游人民生命财产遭受毁灭性损失，大坝变形监测是水利工程设施管理工作中最重要的一项工作。
31.以下结合附图1与附图2，通过具体实施方式进一步说明本实用新型，为描述方便，定义大坝的延伸方向为轴线方向。
32.本实用新型提供一种大坝变形监测系统，用于对大坝坝体1变形进行监测。大坝变形监测系统包括反光靶标2、补光灯3、机器视觉智能测量仪4、数据采集柜5、云服务端6及太阳能系统7。
33.请参照图1所示，在实际对大坝坝体1变形监测中，反光靶标2设置为多个且以一定间距平行大坝轴线方向布设在大坝坝体1的顶部或者大坝坝体1的表面，以监测反光靶标2的位移反应监测的大坝坝体1的变形情况。
34.补光灯3安装于大坝周围的山体稳定位置用于照射反光靶标2，以使得反光靶标2能在夜间或者阴暗天气下能被机器视觉智能测量仪4捕捉识别。
35.机器视觉智能测量仪4安装固定于大坝周围的山体稳定位置，并正对各反光靶标2以对各反光靶标2进行观测。机器视觉智能测量仪4包括ccd摄像头模块、嵌入式计算模块及电源模块。电源模块分别与ccd摄像头模块及嵌入式计算模块电性连接。ccd摄像头模块正对各反光靶标2并使反光靶标2位于ccd摄像头模块取景范围的中心处。ccd摄像头模块用以摄取大坝坝体1各反光靶标2的视频图像。嵌入式计算模块内设置有解算程序用以接收ccd摄像头模块摄取的视频图像并确定各反光靶标2的坐标信息，并通过网络与数据采集柜5进行信号传输。
36.请参照图2所示，数据采集柜5包括信息采集模块51、信息传输模块52、防雷模块53及控电模块54，控电模块54分别与信息采集模块51、信息传输模块52及防雷模块53电性连接，控电模块54还通过电源线分别与补光灯3及机器视觉智能测量仪4的电源模块电性连接。信息采集模块51用于采集机器视觉智能测量仪4的嵌入式计算模块上传的各反光靶标2的坐标信息及视频图像，并将坐标信息及视频图像传输给信息传输模块52，信息传输模块52与云服务端6之间进行信息传输及指令接收，以此可将坐标信息传输至云服务端6，也可在接收到云服务端6发出的指令后传输视频图像至云服务端6。
37.太阳能系统7设置有太阳能板71及蓄电池72，数据采集柜5与太阳能板71安装于一立杆上，立杆安装于坝体1附近的向阳位置，蓄电池72与数据采集柜5的控电模块54电性连接，蓄电池72安装于一地埋箱8内埋设于地下。太阳能板71将光能转化为电能储存于蓄电池72内。控电模块54控制蓄电池72为信息采集模块51、信息传输模块52及防雷模块53供电，同时，控电模块54还控制蓄电池72为补光灯3及机器视觉智能测量仪4供电。
38.云服务端6包括数据分析端61及预警端62，数据分析端61与数据采集柜5的信息传
输模块52之间通过网络进行信号传输，预警端62与管理员使用的第三方电子设备(手机或者电脑等智能显示设备)之间通过网络进行信号传输。数据分析端61内设置有位移预警阈值，预警端62内设置有报警指令。数据分析端61用以接收信息传输模块52上传的各反光靶标2的坐标信息并对坐标信息进行位移分析，在任一反光靶标2坐标信息超出位移预警阈值时触发信息传输模块52上传位移前后的视频图像，同时触发预警端62向管理员使用的第三方电子设备发出报警信息，以警告大坝可能出现异常险情。
39.本技术中的机器视觉智能测量仪4、数据采集柜5及云服务端6之间通过光纤、wifi、3g、4g或5g进行信号传输。
40.本技术工作原理：机器视觉智能测量仪4的ccd摄像头模块摄取大坝坝体各反光靶标2的视频图像，嵌入式计算模块确定视频图像内各反光靶标2的坐标信息并将视频图像及坐标信息传输至数据采集柜5的信息采集模块51，信息采集模块51将坐标信息及视频图像传输给信息传输模块52，信息传输模块52再将坐标信息传输至云服务端6的数据分析端61，数据分析端61对各反光靶标2的坐标信息进行位移分析，并在出现位移超阈值情况下触发信息传输模块52上传位移前后的视频图像，同时触发预警端62通知管理员大坝出现异常险情，管理员通过第三方电子设备可以查阅云服务端6内各反光靶标2的位移数据信息及查看现场视频图像，确认是否出现大坝变形，防止误报警，也能在出现险情的情况下，及时做出排险措施。本技术可实现全天候无间断的实时在线监测，系统对大坝的有效监测，可以为大坝的运行状况提供运行数据，并在出现异常状况时发出预警预报。
41.本技术采用太阳能系统7进行供电，进一步便于在偏远、供电不足的区域为补光灯3、机器视觉智能测量仪4及数据采集柜5实时提供电能，保证对大坝进行实时监测。
42.本技术搭配使用反光靶标2及补光灯3，通过补光灯3照射反光靶标2的方式保证反光靶标2在夜间及天气阴暗的情况下能实时被机器视觉智能测量仪4捕捉识别。
43.本技术布设于大坝坝体1上的各反光靶标2之间的间距为20m至50m，当然在其他实施方式中，可根据现场环境，将各反光靶标2之间的距离设置为其他合理间距。
44.本技术视坝体1轴线方向长度，可设置多个补光灯3用以照射各自区域内的反光靶标2，也可设置多台机器视觉智能测量仪4，用以监测各自视觉范围内的反光靶标2，同时配备多个数据采集柜5及太阳能系统7以实现信息的采集及设备供电。
45.尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。