[發(fā)明專利]一種高精度的非接觸式邊坡危巖監(jiān)測預警方法

有效

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• 申請日: 2021-04-26
• 公開（公告）號: CN113324581B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發(fā)明（設計）人: 姜嘯;鄧振華;張偉;潘愛玲;馬馳
• 申請（專利權）人: 北京中關村智連安全科學研究院有限公司
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02
• 代理公司: 北京嘉途睿知識產權代理事務所(普通合伙) 11793
• 代理人: 李鵬

本發(fā)明提供了一種高精度的非接觸式邊坡危巖監(jiān)測預警方法，具體包括以下步驟：布設監(jiān)測儀器；進行相機標定；啟動測振模塊,獲取邊坡危巖表面的速度時程；啟動大尺度粒子圖像測速模塊，獲取邊坡危巖圖像；計算模塊根據速度時程和邊坡危巖圖像，計算邊坡危巖的振動主導頻率和位移變化速率；實時監(jiān)測邊坡危巖的振動主導頻率和位移變化速率，當其達到預設閾值時，發(fā)出預警，并根據預警信息，調節(jié)大尺度粒子圖像測速模塊的拍攝頻率；本方法基于大尺度粒子圖像測速技術和激光測振技術，實現了對邊坡危巖進行遠程、無接觸式、實時監(jiān)測預警，優(yōu)于傳統(tǒng)的邊坡危巖監(jiān)測方法，具有良好的應用前景。

技術領域

本發(fā)明涉及邊坡危巖監(jiān)測預警技術領域，特別是指一種高精度的非接觸式邊坡危巖監(jiān)測預警方法。

背景技術

我國是一個崩塌災害頻發(fā)的國家，每年由于危巖崩塌而造成的生命和財產損失十分巨大。邊坡危巖的監(jiān)測預警一直是防災減災工程中的研究熱點和難點。邊坡危巖監(jiān)測預警的目的是為了及時發(fā)現并掌握危巖塊體的位移運動狀況，對邊坡危巖的位移速度和方向以及危巖的穩(wěn)定性等進行監(jiān)測。研究一種有效、便捷的邊坡危巖監(jiān)測預警方法具有重要意義，關系到人民的生命和財產安全。

然而，現有的邊坡危巖監(jiān)測預警技術大多為接觸式監(jiān)測方法，存在監(jiān)測儀器布設繁雜、布設過程危險性高、只能實現單點監(jiān)測等缺陷。現有的一些非接觸式邊坡危巖監(jiān)測方法雖克服了接觸式方法的諸多不足，但仍存在測量精度較低、儀器設備昂貴等缺陷。

發(fā)明內容

本發(fā)明解決的問題是提供一種高精度的非接觸式邊坡危巖監(jiān)測預警方法，大尺度粒子圖像測速技術是一種在粒子圖像測速技術的基礎上發(fā)展而來的，專門針對大尺度研究對象進行位移及速度測量的圖像測速技術，本發(fā)明基于大尺度粒子圖像測速技術和激光測振技術，實現了對邊坡危巖進行遠程、無接觸式、實時監(jiān)測預警，優(yōu)于傳統(tǒng)的邊坡危巖監(jiān)測方法，具有良好的應用前景。

一種高精度的非接觸式邊坡危巖監(jiān)測預警方法，包括以下步驟：

布設監(jiān)測儀器；

進行相機標定；

啟動測振模塊,獲取邊坡危巖表面的速度時程；

啟動大尺度粒子圖像測速模塊，獲取邊坡危巖圖像；

計算模塊根據速度時程和邊坡危巖圖像，計算邊坡危巖的振動主導頻率和位移變化速率；

實時監(jiān)測邊坡危巖的振動主導頻率和位移變化速率，當其達到預設閾值時，發(fā)出預警，并根據預警信息，調節(jié)大尺度粒子圖像測速模塊的拍攝頻率。

進一步地，所述檢測儀器包括大尺度粒子圖像測速模塊、測振模塊、計算模塊、信息傳輸模塊和電源模塊。

進一步地，將監(jiān)測儀器布置于邊坡危巖現場，使大尺度粒子圖像測速模塊中的相機能夠正對邊坡正面，通過調整相機的像素和焦距，使相機能夠拍攝獲取完整、清晰的邊坡危巖圖像。

進一步地，所述相機標定包括：將具有反光區(qū)域的相機標定板設置于邊坡危巖表面，使用大尺度粒子圖像測速模塊中的相機拍攝獲取標定圖像。

進一步地，所述計算模塊將危巖表面的速度時程進行快速傅里葉變換處理，得到邊坡危巖振動的振動主導頻率；計算模塊將該時刻獲取的邊坡危巖圖像與上一時刻獲取的邊坡危巖圖像進行圖像處理，計算得到邊坡危巖的位移值、速度值、位移變化速率。

進一步地，所述圖像處理包括：圖像前處理、圖像匹配、圖像后處理以及根據相機標定結果進行坐標轉換的處理過程。

進一步地，圖像前處理過程使用灰度轉換、高斯濾波降噪以及直方圖均衡化算法進行處理；

灰度轉換的算法公式如下式所示：

Grey＝0.299＊R+0.587＊G+0.114＊B