[發明專利]一種水庫壩體變形監測方法及系統

有效

• 申請號: 201611083176.3
• 申請日: 2016-11-30
• 公開（公告）號: CN106595506B
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發明（設計）人: 李春梅;吳修濤;張智杰;邵振華;李聰
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16
• 代理公司: 濟南誠智商標專利事務所有限公司 37105
• 代理人: 李修杰

一種水庫壩體變形監測方法及系統，監測方法包括以下過程：1)設置水庫壩體變形監測裝置；2)獲取各個基準點的初始圓形光斑圖像；3)進行水庫壩體變形監測。監測系統包括激光發射裝置、基準點檢測裝置和主控系統，激光發射裝置設置在壩體的一端，用以發射出準直激光作為基準線；在以激光發射裝置為端點的射線上設置若干個等間距的基準點并分別設置一個基準點檢測裝置，用以對壩體沉陷和水平位移進行檢測；主控系統通過無線通訊方式分別與激光發射裝置和基準點檢測裝置相連，用以發送檢測命令和接受檢測到的數據，并對檢測數據進行分析處理。本發明實現了對壩體沉陷與水平位移的自動檢測功能，提高了水庫壩體的測量精度、降低了監測成本。

技術領域

本發明涉及一種水庫壩體監測方法及裝置，具體地說是一種水庫壩體變形監測方法及系統。

背景技術

水庫大壩是水利工程建設中常見的工程項目，混凝土壩和砌石壩建成蓄水運用后，在水、泥沙、浪、揚壓力、溫度以及地震等作用下，必然發生變形，嚴重導致塌陷，案例不勝枚舉。因此，大壩安全監測技術是國際關注問題。

大壩結構安全監測系統涉及光學、傳感器、電子等多個學科領域，發展經歷兩個階段：

1、觀測階段(1891～1964年)，也稱原型觀測。因為該階段的監測水平較低，只是對放置在大壩結構上的監測儀器進行人工觀察和監測，記錄大壩實時狀態。

2、安全觀測向安全監測轉變和發展的階段(1965年至今)。國內外監測領域逐漸意識到儀器監測的局限性，便對大壩采用人工巡查與儀器觀測相結合。其中日本、美國是最早進行巡視檢查的國家，隨后法國、意大利加拿大以及挪威等國家也都規定必須對大壩進行人工巡檢，從而有效的避免了只用觀測儀器對大壩進行安全監測的缺陷。但由于人工巡查只能觀察大壩表面的變化，而對其內部的復雜結構變化以及安全隱患難以辨別，因此必須發明一種能夠隨時、隨地、及時、高效的反映和監測大壩安全問題的監測技術。60年代后期，國外許多國家對自動監測大壩安全的儀器設備進行研究和制造：日本首先實現了在拱壩上對監測數據進行自動采集；之后，意大利先后實現了垂線儀變形自動監測和集中式采集數據系統；1989年，加拿大將能夠進行數據采集、存儲、處理、遠程以及分析等功能的自動化監測系統安裝在大壩上。我國從80年代開始對壩體變形實行監測，也研制了分布式智能監測數據采集系統、無線通信模塊以及維護大壩網絡安全信息的軟件系統。

目前國際上對壩體變形監測采用兩種方式：

1、根據基點高程和位置，使用經緯儀、水準儀、電子測距儀或激光準直儀、GPS、智能全站儀等來測量壩體表面標點、覘標處高程和位置變化。可實現測點的三維位移數據測量；

2、在壩體表面安裝或埋設一些監測位移的儀器，通常只能測量測點的單項位移數據(水平位移或垂直位移)。常用的位移監測儀器有位移計、測縫計、傾斜儀、沉降儀、垂線坐標儀、引張線儀、多點位移計和應變計等。

就變形監測設備而言，從精度、穩定性、安裝工程量、維護、價格等幾方面說,能滿足各項要求的設備幾乎沒有。壩體內部位移監測還只能使用傳統的單項位移監測設備，需要預先埋設或鉆孔安裝，施工不便，目前還沒有好的替代方法；壩體表面位移使用的三維數據監測設備安裝方便、性能穩定、精度高，但受地理環境影響大，安裝條件受到限制，且成本高。

由此，研發一種不受地理環境影響，響應時間快，測量精度高，可實現自校準，便于實現智能數字化管理的壩體變形自動監測系統意義重大。然而,多年來,我國水庫壩位移監測處在人工監測階段,在線監測只是近幾年才剛剛發展。就位移監測設備本身而言,雖然種類很多,但每種設備都有其不足之處,從精度、穩定性、安裝工程量、維護、使用、價格等幾方面考察,能滿足各項要求的設備很少。壩體內部位移監測還只能使用傳統的單項位移監測設備,需要預先埋設或鉆孔安裝,施工不便,目前還沒有很好的替代方法；壩體表面位移使用的三維數據監測設備安裝方便、性能穩定、精度高,但受地理環境影響大,安裝條件受到限制,而且此類設備國產化率低、安裝成本高。

發明內容