【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及大型水电工程大坝外形监测，尤其是涉及基于测量机器人的一体化大坝监测站及监测方法。
技术介绍
1、大型水电工程大坝外形监测是一项重要的工程监测项目，旨在确保大坝的结构安全和效能。监测的目的是及时发现大坝的变形、位移、裂缝或其他结构问题，从而采取适当的维护和修复措施。
2、为了实现多角度的视觉检测，通常采用全站仪专用的支撑件来支撑测量元件，可以实现转动，提供更大的拍摄角度，然而在具体的大型水电工程大坝外形监测项目中，在监测大坝目标上的多个监测点对应布置多个棱镜，通常测量机器人与多个棱镜的距离监测就可以实现对监测大坝目标的变形、位移、裂缝或其他结构问题的监测，然而这些位移的监测实际上是相对位移，也就是全站仪本身与棱镜之前出现位移变化才会被监测到，若全站仪与棱镜之间距离不大，在极端情况下，若由于区域微小地震等情况导致的全站仪与棱镜同步位移，则全站仪监测到的数据就不能真实反映监测大坝目标的位移数据，甚至不能监测到发生了位移。
3、因此，为了保证测量数据准确，设计基于测量机器人的一体化大坝监测站能抵抗外界环境因素带来的细小位移的测量机器人是大型水电工程大坝外形监测亟需解决的技术问题。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本专利技术提供基于测量机器人的一体化大坝监测站及监测方法。采用如下的技术方案：
2、基于测量机器人的一体化大坝监测站，包括墩体、测量机器人和综合气象传感器组件，墩体底部固定安装在测量点的地面预制件处，测量机器人包括支撑座、位
3、综合气象传感器组件通过支架安装在墩体上，并位于测量机器人的上方。
4、通过采用上述技术方案，具体的采用一体化大坝监测站来检测大坝目标的测量点进行位移监测，同时综合气象传感器组件采集监测点位置的气象信息，气象信息包括雨量、风向、紫外线等；测量全站仪采用徕卡ts60测量机器人；
5、大坝区域内的同步位移导致的测量全站仪区域与大坝目标区域同步位移，这种位移发生后，测量全站仪无法测得位移的发生，或者只是测得微小的位移发生；
6、为了应对这种情况，采用位移补偿控制器分别控制三个位移发生监测组件每隔设定时间对测量全站仪的位置进行监测，根据监测结果，若出现轻微的位移偏差则需要对测量全站仪的位置进行位移补偿调整，具体的采用位移补偿装置实现位置的调整，位移补偿装置可以实现平面位置的调整，例如平面电机、平面滑台等结构，对测量全站仪进行位置调整后，测量全站仪测得的大坝目标监测点的位移量更加精准；
7、由于标定发生器设置在距离测量全站仪外至少一公里，一般设置根据地质情况进行设置，在激光测距仪的量程内进行选择，在除了监测方向以外的三个不同方向进行位置监测，大概率能监测到由于大坝区域位移导致的测量全站仪位移；
8、能解决大坝区域内的同步位移导致的测量全站仪区域与大坝目标区域同步位移的大坝位移监测问题。
9、可选的，所述位移补偿装置包括安装板、平面位置调整机构和全站仪支撑板，所述安装板可拆卸安装在支撑座的顶面，平面位置调整机构的底部可拆卸在安装板的顶面上，所述平面位置调整机构设有位置调整部，所述全站仪支撑板的底面可拆卸安装在位置调整部的顶面上，测量全站仪的底部可拆卸安装在全站仪支撑板的顶面。
10、可选的，平面位置调整机构是伺服平面滑台。
11、通过采用上述技术方案，位移补偿装置主要基于伺服平面滑台来实现，伺服平面滑台的平面移动精度一般是微米级，能实现行程范围内平面任意位置的调整，可以满足测量全站仪平面位置的调整。
12、可选的，位移补偿装置还包括高度调节机构，所述高度调节机构的底部可拆卸安装在安装板的顶面上，所述平面位置调整机构的底部安装在高度调节机构的伸缩部上，所述位移补偿控制器控制高度调节机构的执行动作。
13、可选的，高度调节机构包括伺服电缸和高度调整支撑板，所述伺服电缸的底部可拆卸安装在安装板的顶面上，所述高度调整支撑板的底面可拆卸安装在伺服电缸的活塞杆端部，所述高度调整支撑板和伺服电缸的活塞杆组成高度调节机构的伸缩部，平面位置调整机构的底部可拆卸在高度调整支撑板的顶面上。
14、通过采用上述技术方案，高度调节机构的目的是应对大坝目标区域的垂向位移，当平面位置调整机构调整无法完成位置补偿目标时，还可以控制高度调节机构动作配合完成位置补偿目标调整。
15、可选的，定位监测元件是激光测距传感器，标定发生器是激光发射器，三个位移发生监测组件的三个激光发射器分别安装在距离测量全站仪外至少一公里处的三个方向的固定位置，三个激光测距传感器分别安装在测量全站仪除镜头面以外的其他三面中部，激光测距传感器接收激光发射器发出的激光束，激光测距传感器与位移补偿控制器通信连接，交互激光测距数据。
16、通过采用上述技术方案，激光测距传感器在一公里的距离下，精度可以达到1mm，采用三个不同方向的激光发射器来进行位置标定，这个固定位置可以寻找可靠的安装点，例如建筑物顶部等位置固定点，激光测距传感器与激光发射器的位置关系实际上可以互换，为了数据传输便捷还是将激光测距传感器安装在测量全站仪这里，便于数据直接传输给位移补偿控制器后进行处理并进行后续的位移补偿控制。
17、可选的，位移补偿控制器包括存储器、数据分析芯片和控制芯片，所述存储器与三个位移发生监测组件的定位监测元件通信连接，交互激光测距数据，所述数据分析芯片分析激光测距数据，与控制芯片通信交互判断结果，并将判断结果存储在存储器，所述控制芯片分别控制平面位置调整机构和高度调节机构的执行动作。
18、通过采用上述技术方案，数据分析芯片可以对测距数据进行高效处理，并输出判断结果，控制芯片可以控制平面位置调整机构和高度调节机构执行动作。
19、可选的，位移补偿控制器还包括无线通信模块，所述存储器通过无线通信模块与远端服务器无线通信连接。
20、通过采用上述技术方案，无线通信模块可以是4g/5g无线模块等无线通信形式，可以实现与远端服务器的无线通信。
21、可选的，综合气象传感器组件包括外壳体组件、气象本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于测量机器人的一体化大坝监测站，其特征在于：包括墩体(101)、测量机器人和综合气象传感器组件，墩体(101)底部固定安装在测量点的地面预制件处，测量机器人包括支撑座(1)、位移补偿装置(2)、测量全站仪(3)、三个位移发生监测组件(4)和基于芯片的位移补偿控制器(5)，所述支撑座(1)的底部可拆卸安装在墩体(101)的顶部，位移补偿装置(2)的底部可拆卸安装在支撑座(1)的顶面，位移补偿装置(2)顶部设有位置调整部，测量全站仪(3)的底部安装面可拆卸安装在位置调整部，位移发生监测组件(4)包括定位监测元件(41)和标定发生器(42)，所述定位监测元件(41)安装在测量全站仪(3)的壳体上，所述标定发生器(42)设置在距离测量全站仪(3)外至少一公里，且测量全站仪(3)与标定发生器(42)之间无遮挡物，三个位移发生监测组件(4)的定位监测元件(41)分别安装在测量全站仪(3)除镜头面以外的其他三面中部，所述位移补偿控制器(5)每隔设定时间分别控制三个位移发生监测组件(4)的定位监测元件(41)分别与标定发生器(42)进行距离测量，设置距离标准值，当判断出现距离测量值与距离标
2.根据权利要求1所述的基于测量机器人的一体化大坝监测站，其特征在于：所述位移补偿装置包括安装板(21)、平面位置调整机构(22)和全站仪支撑板(23)，所述安装板(21)可拆卸安装在支撑座(1)的顶面，平面位置调整机构(22)的底部可拆卸在安装板(21)的顶面上，所述平面位置调整机构(22)设有位置调整部，所述全站仪支撑板(23)的底面可拆卸安装在位置调整部的顶面上，测量全站仪(3)的底部可拆卸安装在全站仪支撑板(23)的顶面；平面位置调整机构(22)是伺服平面滑台。
3.根据权利要求2所述的基于测量机器人的一体化大坝监测站，其特征在于：位移补偿装置还包括高度调节机构(24)，所述高度调节机构(24)的底部可拆卸安装在安装板(21)的顶面上，所述平面位置调整机构(22)的底部安装在高度调节机构(24)的伸缩部上，所述位移补偿控制器(5)控制高度调节机构(24)的执行动作。
4.根据权利要求3所述的基于测量机器人的一体化大坝监测站，其特征在于：高度调节机构(24)包括伺服电缸(241)和高度调整支撑板(242)，所述伺服电缸(241)的底部可拆卸安装在安装板(21)的顶面上，所述高度调整支撑板(242)的底面可拆卸安装在伺服电缸(241)的活塞杆端部，所述高度调整支撑板(242)和伺服电缸(241)的活塞杆组成高度调节机构(24)的伸缩部，平面位置调整机构(22)的底部可拆卸在高度调整支撑板(242)的顶面上。
5.根据权利要求4所述的基于测量机器人的一体化大坝监测站，其特征在于：定位监测元件(41)是激光测距传感器，标定发生器(42)是激光发射器，三个位移发生监测组件(4)的三个激光发射器分别安装在距离测量全站仪(3)外至少一公里处的三个方向的固定位置，三个激光测距传感器分别安装在测量全站仪(3)除镜头面以外的其他三面中部，激光测距传感器接收激光发射器发出的激光束，激光测距传感器与位移补偿控制器(5)通信连接，交互激光测距数据。
6.根据权利要求5所述的基于测量机器人的一体化大坝监测站，其特征在于：位移补偿控制器(5)包括存储器(51)、数据分析芯片(52)和控制芯片(53)，所述存储器(51)与三个位移发生监测组件(4)的定位监测元件(41)通信连接，交互激光测距数据，所述数据分析芯片(52)分析激光测距数据，与控制芯片(53)通信交互判断结果，并将判断结果存储在存储器(51)，所述控制芯片(53)分别控制平面位置调整机构(22)和高度调节机构(24)的执行动作。
7.根据权利要求6所述的基于测量机器人的一体化大坝监测站，其特征在于：位移补偿控制器(5)还包括无线通信模块(54)，所述存储器(51)通过无线通信模块(54)与远端服务器(100)无线通信连接。
8.根据权利要求7所述的基于测量机器人的一体化大坝监测站，其特征在于：综合气象传感器组件包括外壳体组件、气象监测支架(63)、气象传感器模块和棱镜组件，外壳体组件包括墩体外壳部(61)和机器人外壳部(62)，所述墩体外壳部(61)安装在墩体(101)外部，外侧还设有检修梯(611)，机器人外壳部(62)底部对接安装在墩体外壳部(61)的顶部，并罩在测量机器人上方，机器人外壳部(62)的四周设有用于测量机器人监测的多个透明部(621)，气象监测支架(63)的底部可拆卸安装在机器人外壳部(6...
【技术特征摘要】
1.基于测量机器人的一体化大坝监测站，其特征在于：包括墩体(101)、测量机器人和综合气象传感器组件，墩体(101)底部固定安装在测量点的地面预制件处，测量机器人包括支撑座(1)、位移补偿装置(2)、测量全站仪(3)、三个位移发生监测组件(4)和基于芯片的位移补偿控制器(5)，所述支撑座(1)的底部可拆卸安装在墩体(101)的顶部，位移补偿装置(2)的底部可拆卸安装在支撑座(1)的顶面，位移补偿装置(2)顶部设有位置调整部，测量全站仪(3)的底部安装面可拆卸安装在位置调整部，位移发生监测组件(4)包括定位监测元件(41)和标定发生器(42)，所述定位监测元件(41)安装在测量全站仪(3)的壳体上，所述标定发生器(42)设置在距离测量全站仪(3)外至少一公里，且测量全站仪(3)与标定发生器(42)之间无遮挡物，三个位移发生监测组件(4)的定位监测元件(41)分别安装在测量全站仪(3)除镜头面以外的其他三面中部，所述位移补偿控制器(5)每隔设定时间分别控制三个位移发生监测组件(4)的定位监测元件(41)分别与标定发生器(42)进行距离测量，设置距离标准值，当判断出现距离测量值与距离标准值的差值超过设定差值阈值时，位移补偿控制器(5)控制位移补偿装置(2)的位置调整部动作，使距离测量值等于距离标准值；
2.根据权利要求1所述的基于测量机器人的一体化大坝监测站，其特征在于：所述位移补偿装置包括安装板(21)、平面位置调整机构(22)和全站仪支撑板(23)，所述安装板(21)可拆卸安装在支撑座(1)的顶面，平面位置调整机构(22)的底部可拆卸在安装板(21)的顶面上，所述平面位置调整机构(22)设有位置调整部，所述全站仪支撑板(23)的底面可拆卸安装在位置调整部的顶面上，测量全站仪(3)的底部可拆卸安装在全站仪支撑板(23)的顶面；平面位置调整机构(22)是伺服平面滑台。
3.根据权利要求2所述的基于测量机器人的一体化大坝监测站，其特征在于：位移补偿装置还包括高度调节机构(24)，所述高度调节机构(24)的底部可拆卸安装在安装板(21)的顶面上，所述平面位置调整机构(22)的底部安装在高度调节机构(24)的伸缩部上，所述位移补偿控制器(5)控制高度调节机构(24)的执行动作。
4.根据权利要求3所述的基于测量机器人的一体化大坝监测站，其特征在于：高度调节机构(24)包括伺服电缸(241)和高度调整支撑板(242)，所述伺服电缸(241)的底部可拆卸安装在安装板(21)的顶面上，所述高度调整支撑板(242)的底面可拆卸安装在伺服电缸(241)的活塞杆端部，所述高度调整支撑板(242)和伺服电缸(241)的活塞杆组成高度调节机构(24)的伸缩部，平面位置调整机构(22)的底部可拆卸在高度调整支撑板(242)的顶面上。
5.根据权利要求4所述的基于测量机器人的一体化大坝监测站，其特征在于：定位监测元件(41)是激光测距传感器，标定发生器(42)是激光发射器，三个位移发生监测组件(4)的三个激光发射器分别安装在距离测量全站仪(3)外...
【专利技术属性】
技术研发人员：邵元，谢金记，吴祖平，李宗泰，李俊卓，胡志刚，韦永江，张宇，颜彩红，赵齐乐，
申请(专利权)人：龙滩水电开发有限公司龙滩水力发电厂，
类型：发明
国别省市：
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