一种水利闸门建设倾斜检测系统

本发明属于水利闸门检测设备，具体涉及一种水利闸门建设倾斜检测系统。

背景技术：

1、闸门建设倾斜检测系统是一个应用于监测和评估水坝或闸门结构稳定性的系统，可以监测建筑物的微小倾斜，通过长时间的监测，可以预警可能出现的结构不稳定情况，以避免可能的危险。现有检测方式是由倾斜传感器（或称为倾角计）和数据处理单位组成，倾斜传感器安装在闸门或水坝的关键部位，可以实时采集建筑物的倾斜数据。这些数据然后发送至数据处理单位，数据处理单位将对收到的数据进行分析和处理，如果发现有超出正常范围的倾斜数据，将发出预警。通过倾斜传感器并不具有对微小倾斜度放大检测的功能，从而影响检测精度。

2、现有技术在闸门建设倾斜检测系统中，传统的倾斜传感器可能无法检测到非常微小的倾斜，这可能会影响系统的敏感性和精确度。闸门倾斜检测通常需要在恶劣的环境下进行，例如地形跨度问题、地形平整度问题，湿度高、温度变化大、有强烈的振动等问题。这种环境不适合采用外置设备或可能对传感器和其它检测设备的寿命和稳定性产生影响。因为要在现场进行安装和维护，可能会遇到一些实际的困难，例如设备安装位置难以到达、设备维护困难等。

技术实现思路

1、针对闸门倾斜检测环境较差，不适合检测设备投放使用，导致检测难度大的问题，本发明提供一种水利闸门建设倾斜检测系统，通过无人机实现自动化检测，检测效率高，检测精度高。

2、本发明解决其技术问题的方案是：采用一种水利闸门建设倾斜检测系统，包括吊装平移机构、原点测距仪、变点测距仪和占标定位部，其中吊装平移机构包括基座，原点测距仪包括前支座和固定激光测距仪，该前支座固定于基座的前侧下方，在前支座的中部垂直固定有固定激光测距仪；变点测距仪包括中支座、蜗轮、电机一、蜗杆、径杆和转动激光测距仪，所述中支座固定于基座的底部中心，在中支座内侧通过横轴铰接有蜗轮，在中支座的前侧或后侧固定有电机一，电机一的转轴连接有蜗杆，蜗杆与所述蜗轮啮合，同时在所述蜗轮的圆周面上沿径向固定有径杆，在径杆的末端固定有转动激光测距仪，当电机一转动时，能够带动蜗杆及蜗轮转动，进而驱动径杆和转动激光测距仪转动。

3、优选地，还包括平衡调节机构，其包括后支座、原端座、导向连杆、滑块、螺杆和电机二，后支座固定于基座的底部后侧，后支座的两侧分别通过导向连杆固定有原端座，在两侧导向连杆上套装有滑块，滑块的中部设置有螺套并安装有螺杆，在后支座上固定有电机二，电机二的转轴与所述螺杆固定连接。当电机二转动时，能够带动螺杆转动，进而驱动滑块向远处或进出平移，利用滑块的重力偏移特性，来调节无人机吊装平移机构整体的平稳性。

4、优选地，所述占标定位部包括占标贴条，在一侧和/或两侧的闸门边框的下游侧固定有占标贴条，占标贴条的中部自上而下依次包括多个占标点，每个占标点包括凸出或凹陷的十字形或米字形或环形的等间距标线，占标贴条的两侧边设置线条规则变化且凸凹有序的极限边框。

5、优选地，还包括侧向校准机构，其包括侧支座、电机三和侧向扇叶，在基座的两侧中部分别固定有侧支座，两侧的侧支座内侧分别固定有电机三，电机三的转轴即侧转轴通过耐磨轴套安装于侧支架的轴孔内，侧转轴从轴孔内引出后安装侧向扇叶。

6、优选地，吊装平移机构采用无人机吊装方式，该吊装方式中，吊装平移机构包括无人机、吊架、基座和控制器，无人机底部固定有吊架，吊架的底部固定有基座，基座中部的上侧固定有控制器。

7、优选地，吊装平移机构采用固定的轨道式结构，在闸门下游侧设置立柱并在立柱顶部固定有水平的支架，在水平支架上安装能够有远近平移的滑动部件，将检测装置固定于滑动部件上，采用平移方式和角度调节方式进行检测。

8、优选地，还包括用于检测吊装平移机构相对于占标定位部的水平速校机构。

9、检测过程中，固定激光测距仪主要提供针对原占标点位p的距离检测，用作基础对比数据，固定激光测距仪仅在无人机远近距离变化是才产生变化数据。例如图中，无人机从近到远依次离职与a、a、a…am多个位置时，固定激光测距仪分别记录各检测点位的基础数据。

10、蜗轮蜗杆构成减速传动关系，且电机停止转动后蜗杆能够对蜗轮锁定，在每个点位（a、a、a…am）检测时，电机转动时蜗轮缓慢转动，且依次对占标点p、p、…pn进行距离检测。由于闸门底部收到水压力大于顶部，处于闸门下游侧检测时，闸门倾斜时通常是底部距离比原始距离（倾斜前）小。基于检测点a位与原占标点位p之间的距离（直角边），p与pn之间的距离（直角边），可以确定检测点a与pn之间的原始距离（斜边），当检测距离小于原始距离时，可判断闸门倾斜，根据转动激光测距仪每次转动的角度（与水平面夹角），可以计算检测距离的实际竖直，与原始距离的差值为减小幅度，体现了闸门倾斜程度。上述检测方式包括在固定点位a对所有占标点p的检测，也包括以不同距离点位a分别对所有占标点p的检测，无人机移动一次可实现多次检测数据，大量不同点位不同角度的检测数据统计计算后能显著提高检测的精度。

11、本发明的有益效果：该方案具有高精度、高效率、高自动化程度、高安全性和广泛适用等技术效果，具体表现如下。

12、1. 高精度：通过采用原点测距仪和变点测距仪，能够精确地测量无人机与占标贴条的距离，且能够尽量使得检测跨度变大，从而准确地判断闸门是否发生了倾斜。同时，通过平衡调节机构，可以进一步提高无人机的稳定性，保证了测量的准确性。无人机移动一次可实现多次检测数据，大量不同点位不同角度的检测数据统计计算后能显著提高检测的精度。

13、2. 高效率：通过使用无人机进行检测，可以快速地对大范围的区域进行检测，大大提高了检测效率。同时，通过侧向校准机构和平衡调节机构，可以快速地对无人机进行调整，使其回到正常的检测状态，进一步提高了检测效率。

14、3. 自动化程度高：该方案中的各个部件均可以通过控制器进行自动化控制，使得整个检测过程可以无需人工参与，大大提高了检测的自动化程度。

15、4. 安全性好：由于无人机可以在空中进行检测，避免了人员直接在闸门附近进行检测的风险，提高了检测的安全性。

16、5. 广泛适用：该方案不仅可以用于检测闸门是否发生倾斜，还可以适用于其他需要进行距离测量和平衡调节的场景。

技术特征：

1.一种水利闸门建设倾斜检测系统，其特征在于，包括吊装平移机构（1）、原点测距仪（2）、变点测距仪（3）和占标定位部（6），其中吊装平移机构（1）包括基座（13），原点测距仪（2）包括前支座（21）和固定激光测距仪（22），该前支座（21）固定于基座（13）的前侧下方，在前支座（21）的中部垂直固定有固定激光测距仪（22）；变点测距仪（3）包括中支座（31）、蜗轮（32）、电机一（33）、蜗杆（34）、径杆（35）和转动激光测距仪（36），所述中支座（31）固定于基座（13）的底部中心，在中支座（31）内侧通过横轴铰接有蜗轮（32），在中支座的前侧或后侧固定有电机一（33），电机一（33）的转轴连接有蜗杆（34），蜗杆（34）与所述蜗轮啮合，同时在所述蜗轮的圆周面上沿径向固定有径杆（35），在径杆（35）的末端固定有转动激光测距仪（36），当电机一转动时，能够带动蜗杆及蜗轮转动，进而驱动径杆和转动激光测距仪（36）转动。

2.根据权利要求1所述的水利闸门建设倾斜检测系统，其特征在于，吊装平移机构（1）采用无人机吊装方式，该吊装方式中，吊装平移机构（1）包括无人机（11）、吊架（12）、基座（13）和控制器（14），无人机（11）底部固定有吊架（12），吊架（12）的底部固定有基座（13），基座（13）中部的上侧固定有控制器（14）。

3.根据权利要求1所述的水利闸门建设倾斜检测系统，其特征在于，吊装平移机构（1）采用固定的轨道式结构，在闸门下游侧设置立柱并在立柱顶部固定有水平的支架，在水平支架上安装能够有远近平移的滑动部件，将检测装置固定于滑动部件上，采用平移方式和角度调节方式进行检测。

4.根据权利要求1所述的水利闸门建设倾斜检测系统，其特征在于，还包括平衡调节机构（4），其包括后支座（41）、原端座（42）、导向连杆（43）、滑块（44）、螺杆（45）和电机二（46），后支座（41）固定于基座（13）的底部后侧，后支座（41）的两侧分别通过导向连杆（43）固定有原端座（42），在两侧导向连杆（43）上套装有滑块（44），滑块（44）的中部设置有螺套并安装有螺杆（45），在后支座（41）上固定有电机二（46），电机二（46）的转轴与所述螺杆（45）固定连接，当电机二转动时，能够带动螺杆转动，进而驱动滑块向远处或进出平移，利用滑块的重力偏移特性，来调节无人机吊装平移机构（1）整体的平稳性。

5.根据权利要求1所述的水利闸门建设倾斜检测系统，其特征在于，所述占标定位部（6）包括占标贴条（62），在一侧和/或两侧的闸门边框（61）的下游侧固定有占标贴条（62），占标贴条（62）的中部自上而下依次包括多个占标点（63），每个占标点（63）包括凸出或凹陷的十字形或米字形或环形的等间距标线，占标贴条（62）的两侧边设置线条规则变化且凸凹有序的极限边框（64）。

6.根据权利要求1所述的水利闸门建设倾斜检测系统，其特征在于，还包括侧向校准机构（5），其包括侧支座（51）、电机三（52）和侧向扇叶（54），在基座（13）的两侧中部分别固定有侧支座（51），两侧的侧支座（51）内侧分别固定有电机三（52），电机三的转轴即侧转轴（53）通过耐磨轴套安装于侧支座（51）的轴孔内，侧转轴从轴孔内引出后安装侧向扇叶（54）。

7.根据权利要求1所述的水利闸门建设倾斜检测系统，其特征在于，还包括用于检测吊装平移机构（1）相对于占标定位部（6）水平度的机构。

技术总结
本发明提供一种水利闸门建设倾斜检测系统，包括吊装平移机构、原点测距仪、变点测距仪和占标定位部，原点测距仪的前支座固定于基座的前侧下方，在前支座的中部垂直固定有固定激光测距仪；变点测距仪的中支座固定于基座的底部中心，在中支座内侧通过横轴铰接有蜗轮，在中支座的前侧或后侧固定有电机一，电机一的转轴连接有蜗杆，蜗杆与所述蜗轮啮合，同时在所述蜗轮的圆周面上沿径向固定有径杆，在径杆的末端固定有转动激光测距仪，当电机一转动时，能够带动蜗杆及蜗轮转动，进而驱动径杆和转动激光测距仪转动。本发明方案具有高精度、高效率、高自动化程度、高安全性和广泛适用等技术效果。

技术研发人员：赵梦蝶,韩宇平,陈守开,李旭
受保护的技术使用者：华北水利水电大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15