一种基于北斗+惯导的堤坝安全监测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于北斗+惯导的堤坝安全监测装置及方法，属于安全检测领域，其技术方案要点是，包括安装在待监测堤坝的位移姿态监测机构，用于对待监测堤坝上预先设置的监测点的微小位置和三维姿态变化进行实时连续测量；采集记录仪，与位移姿态监测机构连接，用于对位移姿态监测机构输出的三维姿态信号进行采集和记录，并将三维姿态信号输出；网络计算机，网络计算机通过数据传输链路与数据记录仪连接，用于接收三维姿态信号并分析提取桥梁的结构形变数据。对待监测堤坝上预先设置的监测点的微小位置和三维姿态变化进行实时连续测量，能够避免现有的监测装置在监测过程中发生微小的位移，造成监测精度下降的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于北斗+惯导的堤坝安全监测装置及方法
本专利技术涉及安全检测
，具体而言，涉及一种基于北斗+惯导的堤坝安全监测装置及方法。
技术介绍
堤坝泛指防水拦水的建筑物和构筑物，能够起到阻挡水势、使水势不会蔓延到地面的作用，是重要的水工建筑物，现代堤坝主要包括土石坝和混凝土坝两大类，堤坝在使用过程中，不可避免地受到环境侵蚀、结构老化、水力冲击、人为或自然的突发灾害等因素的作用而产生结构损伤、出现安全隐患，这些安全隐患达到一定程度时将影响堤坝的正常使用，甚至引起灾难性的突发事故，造成重大经济损失和人员伤亡。因此，采用有效的堤坝安全监测装置和方法，对堤坝的健康状况进行监测，对堤坝的损伤进行预警，能够提高堤坝的维护效率，并且在一定程度上预防潜在的安全事故，具有重要的社会与经济价值。目前对于堤坝的安全监测主要通过监测堤坝的形变、渗流、压力、温度等参数的变化来实现。这些方法主要通过布设在堤坝周边或堤坝内部的传感器来获取堤坝的变化，从而实现堤坝的安全监测，如果在堤坝周边布置传感器，则只有当堤坝表面发生变化时，才能监测到堤坝的安全隐患，而一旦堤坝表面发生变化，堤坝内部可能已经发生非常明显的变化，堤坝的危险级别已经很高，因此该方法的预见性不强，如果在堤坝内部安装传感器，则由于传感器的加入，有可能改变堤坝的应力结构，而且施工难度加大，造成使用不便、成本高和监测精度低的问题。为此，提出一种基于北斗+惯导的堤坝安全监测装置及方法。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种基于北斗+惯导的堤坝安全监测装置及方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种基于北斗+惯导的堤坝安全监测装置，包括安装在待监测堤坝的位移姿态监测机构，用于对待监测堤坝上预先设置的监测点的微小位置和三维姿态变化进行实时连续测量；采集记录仪，与所述位移姿态监测机构连接，用于对位移姿态监测机构输出的三维姿态信号进行采集和记录，并将三维姿态信号输出；网络计算机，所述网络计算机通过数据传输链路与数据记录仪连接，用于接收三维姿态信号并分析提取桥梁的结构形变数据，并进一步对堤坝结构的安全健康情况进行综合评判，对达到预警阈值的情况发出安全预警信号。进一步地，所述位移姿态监测机构通过监测点安装基座固定在待监测堤坝内的被监测点上。进一步地，所述三维姿态信号由航向角ψ、俯仰角θ和倾斜角γ三个角度组成。进一步地，所述位移姿态监测机构包括激光惯性导航设备、北斗接收机和卫星导航天线；所述激光惯性导航设备与北斗接收机安装在待监测堤坝内的被监测点上，所述激光惯性导航设备用于对待监测堤坝内的被监测点上的三维姿态变化进行实时连续测量；所述北斗接收机与卫星导航天线连接，所述北斗接收机用于测量输出待监测堤坝内的被监测点上的速度和位置信息，一方面作为所述位置姿态监测机构的位置信号直接输出，另一方面输出给所述激光惯性导航设备，以实现平台旋转角速度的计算。进一步地，其监测方法如下：S1、将激光惯性导航设备与北斗接收机通过监测点安装基座固定在待监测隧道内的被监测点上；S2、北斗接收机进入工作状态，测量并输出待监测堤坝内的被监测点上的速度和位置信息，；S3、将激光惯性导航设备通电，并给激光惯性导航设备输入步骤2中的速度和位置信息；S4、采集记录仪与所述位移姿态监测机构连接，以对北斗接收机输出的微小位移信号以及激光惯性导航设备输出的三维姿态信号进行采集和记录；S5、网络计算机根据位移姿态监测机构测量的微小位移信号和三维姿态信号，分析提取堤坝的结构形变数据，并进一步对堤坝结构的安全健康情况进行综合评判，对达到预警阈值的情况发出安全预警信号。应用本专利技术的技术方案，有益效果是：1、将位移姿态监测机构直接安装在待监测堤坝上，无需改变被监测堤坝的现有结构，从而方便施工，有效地降低了监测成本；2、通过安装在待监测堤坝的位移姿态监测机构，对待监测堤坝上预先设置的监测点的微小位置和三维姿态变化进行实时连续测量，能够避免现有的监测装置在监测过程中发生微小的位移，造成监测精度下降的问题。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1示出了基于北斗+惯导的堤坝安全监测装置的工作流程框图；图2示出了基于北斗+惯导的堤坝安全监测装置的安装示意图；图3示出了基于北斗+惯导的堤坝安全监测装置的位移姿态检测机构工作原理框图。其中，上述附图包括以下附图标记：10、位移姿态监测机构；11、激光惯性导航设备；12、北斗接收机；13、卫星导航天线；20、采集记录仪；21、数据传输链路；30、网络计算机；40、待检测堤坝；41、监测点安装基座。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。如图1至图3所示，本专利技术提供了一种基于北斗+惯导的堤坝安全监测装置，包括安装在待监测堤坝40的位移姿态监测机构10，用于对待监测堤坝40上预先设置的监测点的微小位置和三维姿态变化进行实时连续测量；采集记录仪20，与位移姿态监测机构10连接，用于对位移姿态监测机构10输出的三维姿态信号进行采集和记录，并将三维姿态信号输出；网络计算机30，网络计算机30通过数据传输链路21与数据记录仪20连接，用于接收三维姿态信号并分析提取桥梁的结构形变数据，并进一步对堤坝结构的安全健康情况进行综合评判，对达到预警阈值的情况发出安全预警信号。应用本实施例的技术方案，位移姿态监测机构10直接安装在待监测堤坝40的被监测部位上(根据桥梁设计维护数据和历史健康数据选择在桥梁结构上易产生病害或已产生病害的重点位置)，无需改变被监测堤坝的现有结构，从而方便施工，而且位移姿态监测机构10测量的待监测堤坝40上预先设置的监测点的微小位置和三维姿态信号输出给与之相连的采集记录仪20进行采集和收集，数据记录仪20通过数据传输链路21与网络计算机30进行数据交换，网络计算机30将接收到的位置和三维姿态信号进行分析处理，采用数字信号处理技术，从位移姿态监测机构10测量的位置和三维姿态信号中提取堤坝结构的形变数据，并对结构形变数据进行判定分析，从而实现堤坝的安全监测；其中，网络计算机30的信号处理原理为：位置姿态监测机构10测量的三维姿态为待监测堤坝40上的预置监测点相对于地球的姿态，具体地，三维姿态信号由航向角ψ、俯仰角θ和倾斜角γ三个角度组成，理想情况下，预置监测点相对于地球的姿态是固定的，因此这三个角度是恒定值，实际中，水力冲击、环境扰动等因素，预置监测点的实际姿态会产生微小波动，而且位置姿态监测机构中惯导设备的测量误差，这三个角度的测量值在理想值附近波动；网络计算机30将接收到的位置和三个姿态角度信号进行简单滤波平滑处理，平滑处理后的数据波动范围即表征了被监测堤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于北斗+惯导的堤坝安全监测装置，其特征在于：包括/n安装在待监测堤坝(40)的位移姿态监测机构(10)，用于对待监测堤坝(40)上预先设置的监测点的微小位置和三维姿态变化进行实时连续测量；/n采集记录仪(20)，与所述位移姿态监测机构(10)连接，用于对位移姿态监测机构(10)输出的三维姿态信号进行采集和记录，并将三维姿态信号输出；/n网络计算机(30)，所述网络计算机(30)通过数据传输链路(21)与数据记录仪(20)连接，用于接收三维姿态信号并分析提取桥梁的结构形变数据，并进一步对堤坝结构的安全健康情况进行综合评判，对达到预警阈值的情况发出安全预警信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于北斗+惯导的堤坝安全监测装置，其特征在于：包括
安装在待监测堤坝(40)的位移姿态监测机构(10)，用于对待监测堤坝(40)上预先设置的监测点的微小位置和三维姿态变化进行实时连续测量；
采集记录仪(20)，与所述位移姿态监测机构(10)连接，用于对位移姿态监测机构(10)输出的三维姿态信号进行采集和记录，并将三维姿态信号输出；
网络计算机(30)，所述网络计算机(30)通过数据传输链路(21)与数据记录仪(20)连接，用于接收三维姿态信号并分析提取桥梁的结构形变数据，并进一步对堤坝结构的安全健康情况进行综合评判，对达到预警阈值的情况发出安全预警信号。


2.根据权利要求1所述的一种基于北斗+惯导的堤坝安全监测装置，其特征在于：所述位移姿态监测机构(10)通过监测点安装基座(41)固定在待监测堤坝(40)内的被监测点上。


3.根据权利要求1所述的一种基于北斗+惯导的堤坝安全监测装置，其特征在于：所述三维姿态信号由航向角ψ、俯仰角θ和倾斜角γ三个角度组成。


4.根据权利要求1所述的一种基于北斗+惯导的堤坝安全监测装置，其特征在于：所述位移姿态监测机构(10)包括激光惯性导航设备(11)、北斗接收机(12)和卫星导航天线(13)；
所述激光惯性导航设备(11)与北斗接收机(12)安装在待监测堤坝(...

【专利技术属性】
技术研发人员：饶谷音，黄云，黄宗升，许光明，战德军，孙志刚，
申请(专利权)人：江西驰宇光电科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：江西;36