[發明專利]一種高拱壩谷幅變形動態監測系統及其監測方法

在審

• 申請號: 202010678205.0
• 申請日: 2020-07-15
• 公開（公告）號: CN111896949A
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 徐衛亞;史宏娟;閆龍;程志超
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01S13/88
• 分類號: G01S13/88;G01S13/08;H04N5/225
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 曹坤

本發明公開了一種高拱壩谷幅變形動態監測系統及其監測方法，包括設置于山體左(右)岸的參考基準點、設置于右(左)岸山體的自動監測系統，系統裝置包括視覺相機系統、毫米雷達系統及用戶交互系統。視覺相機結合對岸基準點確定參考點角度，連接毫米波雷達并結合對岸參考點測量距離，輸入用戶交互系統更新變形矩陣并計算，最終進行可視化展示。本發明效率高，成本低，實現谷幅變形自動化監測，減少了大風暴雨等極端自然天氣對谷幅變形監測工作的影響，同時從建立用戶交互系統，可以實時觀測谷幅變形相關曲線并比較各測點變形特點，減少了人力投資，提高了觀測效率，具有較好的時間、經濟效益，為谷幅變形監測技術提供參考。

技術領域

本發明涉及谷幅變形動態監測系統，具體涉及一種基于毫米波雷達及計算機視覺的高拱壩谷幅變形動態監測系統及其監測方法。

背景技術

谷幅變形是一種自然現象，該現象在高拱壩建設運營期間更為顯著，谷幅變形特點會影響拱壩工作性態和長期安全性。谷幅變形監測是反映山體變形的重要指標，原理是在河谷兩岸上按需要設置多對測線，通過記錄測線長度的變化，得到谷幅變形的時間變化特點。

目前對谷幅變形的監測主要采用人工監測，在兩岸設置基準點，現有技術基于傳統測量學進行測距等變形監測，只能監測測點水平距離變化，觀測結果單一，在進行谷幅成因機理等分析時，反映谷幅變形特點的變量不夠豐富。此外，人工監測受大風、暴雨等自然天氣影響較大，實際監測數據缺省較多，且不能做到實時動態監測，同時不能進行即時數據處理，實時展示山體變形特點。因而，開發一種能實時動態監測高拱壩谷幅變形的自動化監測系統，豐富監測值種類，避免惡劣自然天氣帶來的監測困難，提高數據反饋的時間效益，是很有必要的。

發明內容

針對上述問題，本發明提供了一種基于毫米波雷達及計算機視覺的高拱壩谷幅變形動態監測系統及其監測方法，選用依據環境特點可變色的基準點標識，結合計算機視覺確定參考點角度，連接毫米波雷達并結合對岸參考點測量距離，輸入用戶交互系統更新變形矩陣并計算，最終進行可視化展示。以解決現有人工監測技術受大風、暴雨等自然天氣影響較大，不能做到實時動態監測，同時不能進行即時數據處理，實時展示山體變形特點的問題。

本發明的技術方案是：一種高拱壩谷幅變形動態監測系統，包括參考基準點及自動監測系統；

所述的自動監測系統包括通過有線線路相互連接的監測裝置及用戶交互系統，其中，所述的監測裝置包括視覺相機系統和毫米波雷達系統；

所述的參考基準點安置在自動監測系統的對岸位置，且初始布設位置為對岸觀察監測裝置的水平平面內垂直于河谷方向的對岸岸坡點。

進一步的，所述參考基準點為顏色可人為設定的發光裝置，其包括內圈組件和外圈組件；所述的內圈組件包括反光材料及若干個可人工選擇顏色的LED燈，所述的外圈組件包括反光材料及位于外圈組件邊緣的強光燈串。

進一步的，所述的反光材料為拋光氧化鏡面鋁。

進一步的，所述參考基準點設置于山體的左(右)岸，所述自動監測系統裝置設置于參考基準點的對岸。

進一步的，一種高拱壩谷幅變形動態監測系統的監測方法，其具體操作步驟如下：

(5.1)、根據大壩工程建設的實際情況，參考水文地質情況、水庫調度計劃、位置特點，確定測線位置，確定測線位置，在拱壩的一側山體上安設有參考基準點，在其另一側安設有自動監測系統；

(5.2)、根據季節特點，結合山體植被覆蓋情況，設置內圈組件中的LED燈；

(5.3)、對于某一測線，基于視覺相機系統捕捉參考基準點的位置，結合相機坐標及圖像坐標，確定參考基準點相對于視覺相機系統和毫米波雷達系統的角度坐標；