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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 水庫大壩變形上下游激光自動巡測技術(shù)研究
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 該課題研究了水庫大壩變形的自動觀測技術(shù)，通過在大壩的上下游設(shè)立觀測基點(diǎn)，利用激光對大壩壩體表面變形進(jìn)行自動巡回觀測，克服了傳統(tǒng)觀測和激光準(zhǔn)直線法的局限性，適合混凝土壩、土壩、曲線壩、直線壩、折線壩等不同壩型。
- 詳細(xì)介紹：
- 水庫大壩變形上下游激光自動巡測模型設(shè)計 水庫大壩變形上下游激光自動巡測總體構(gòu)想是：利用激光技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)，對水庫大壩表面變形進(jìn)行三維、自動化、巡回觀測，進(jìn)而分析大壩垂直沉降、水平位移的變化，反映出大壩安全、穩(wěn)定狀態(tài)和潛在的安全隱患。 （1）利用激光發(fā)射器向大壩發(fā)射激光脈沖，并以激光發(fā)射器所在位置建立基點(diǎn)； （2）利用大壩壩體表面設(shè)置的數(shù)個觀測標(biāo)點(diǎn)、將激光脈沖反射回來； （3）用激光接收器、接收反射回來的激光脈沖，用激光測距技術(shù)測出基點(diǎn)與標(biāo)點(diǎn)之間的距離； （4）根據(jù)激光發(fā)射器、接收器所處的高程，激光束與豎直方向的夾角以及垂直壩軸線方向的夾角，可以計算出觀測標(biāo)點(diǎn)的高程，以及標(biāo)點(diǎn)與基點(diǎn)的方位，進(jìn)而確定觀測標(biāo)點(diǎn)相對于激光發(fā)射器基點(diǎn)的三維位置。如果觀測標(biāo)點(diǎn)發(fā)生任何三維位置變化，則能測量計算出其變化量 （5）利用激光發(fā)射器和激光接收器底部的轉(zhuǎn)動裝置進(jìn)行往復(fù)轉(zhuǎn)動，進(jìn)而測得壩體表面n個觀測標(biāo)點(diǎn)的三維位置； （6）將測得的壩面觀測點(diǎn)的三維數(shù)據(jù)通過傳感器自動輸入計算機(jī)，利用計算機(jī)和編制的程序，在計算機(jī)內(nèi)自動生成壩體表面的三維網(wǎng)格圖，從而自動觀測壩體表面的變形情況 （7）利用計算機(jī)建立觀測計算結(jié)果自動記錄功能、變形提示功能和變形報警功能。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 目的：水庫是調(diào)控水資源的主要工程措施,水庫大壩安全是水庫管理和運(yùn)用的最基本和最重要的前提。大壩觀測是監(jiān)視其安全與否的基本手段。由于傳統(tǒng)的水庫大壩變形觀測手段落后和激光技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。所以我試圖將激光技術(shù)應(yīng)用于水庫大壩變形觀測?；舅悸罚涸撜n題研究了水庫大壩變形的自動觀測技術(shù)，通過在大壩的上下游設(shè)立觀測基點(diǎn)，利用激光對大壩壩體表面變形進(jìn)行自動巡回觀測，克服了傳統(tǒng)觀測和激光準(zhǔn)直線法的局限性，適合混凝土壩、土壩、曲線壩、直線壩、折線壩等不同壩型。創(chuàng)新點(diǎn)：（1）觀測方式的創(chuàng)新。以前的觀測基本都是在壩軸線方向利用人為設(shè)置的基準(zhǔn)線，觀測壩頂標(biāo)點(diǎn)相對基準(zhǔn)線的變化，判斷標(biāo)點(diǎn)的位移變化。而水庫大壩變形上下游激光自動巡測技術(shù)則是在大壩上下游設(shè)置觀測站和基點(diǎn)，利用激光測距技術(shù)，測得標(biāo)點(diǎn)與基點(diǎn)的距離和相對角度，來得到同一標(biāo)點(diǎn)的三維變化。（2）觀測內(nèi)容的創(chuàng)新。以往的水庫大壩表面變形監(jiān)測，只是選擇幾個典型測點(diǎn)進(jìn)行觀測，而水庫大壩變形上下游激光自動巡測技術(shù)則是在大壩上下游設(shè)置觀測站和基點(diǎn)，對大壩表面進(jìn)行全面觀測（水下部分的觀測還可以進(jìn)一步研究），并建立水庫大壩表面網(wǎng)格，使得大壩表面變形監(jiān)測更全面、更直觀。（3）控制手段的創(chuàng)新。采取計算機(jī)全自動控制和自動巡回觀測，實(shí)現(xiàn)了對大壩的變形進(jìn)行三維定量計算及分析對比。提高了工作效率，節(jié)省了人力、物力、財力，有利于整理、分析、存儲和查找。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 水庫大壩變形上下游激光自動巡測技術(shù)可靠性理論分析（1）觀測精度分析激光在檢測領(lǐng)域中的應(yīng)用很廣泛，技術(shù)含量很高，對社會生產(chǎn)和生活的影響也很大。激光測距是激光最早的應(yīng)用之一。這是由于激光具有方向性強(qiáng)、亮度高、單色性好等許多優(yōu)點(diǎn)所決定的。平均實(shí)現(xiàn)了1mm的分辨率，并且能保證響應(yīng)速度?！锻潦瘔伟踩O(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（SL60－94）明確規(guī)定：水庫大壩表面縱向水平位移觀測，有條件時可用光電測距儀測量。因此其觀測精度是規(guī)范所認(rèn)可的。（2）觀測條件和環(huán)境分析傳統(tǒng)的水庫大壩變形觀測是在自然條件下進(jìn)行觀測，激光自動觀測可以在大壩的上下游設(shè)置觀測站，將儀器設(shè)在室內(nèi)，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)觀測，大大地改善了觀測條件。另外，激光自動觀測對觀測距離要求、觀測溫度要求、觀測濕度要求、觀測時間要求都比傳統(tǒng)人工觀測具有優(yōu)點(diǎn)；抗降雨和異常天氣影響能力更強(qiáng)；觀測精度更高。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 在水利部淮河水利委員會《治淮》雜志2009年刊登。《治淮》國際標(biāo)準(zhǔn)刊號：ISSN1001-9243，國內(nèi)統(tǒng)一刊號：CN34-1030/TV。
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 暫無
作品可展示的形式
- 圖片
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 我國有水庫8.5萬多座，80%以上是土壩，約40%是險庫。工程一旦失事，對下游造成的損失越來越大；貫徹以人為本的思想，黨中央、國務(wù)院高度重視水庫安全管理，將病險水庫除險加固作為重要的民生工程。水庫加固除險后面臨著進(jìn)一步加強(qiáng)管理和安全監(jiān)測的問題。傳統(tǒng)的觀測方法一般是人工觀測，不適應(yīng)現(xiàn)代化管理的要求；激光準(zhǔn)直法自動觀測一般設(shè)置在壩體廊道內(nèi)，對拱壩、連拱壩、土壩的觀測都不實(shí)用，而水庫大壩變形上下游激光自動巡測技術(shù)則很好地解決了這一問題。如果全國的水庫中有一半使用這一技術(shù)，全國就是4萬多座水庫；有三分之一使用這一技術(shù)，全國就有2.8萬多座水庫；因此該自動監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用前景十分廣泛，且迫切需要。三、經(jīng)濟(jì)效益分析隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和現(xiàn)代化管理水平的提高，如果全國有三分之一水庫使用這一技術(shù)，就有2.8萬多座水庫。每座水庫節(jié)約的人工費(fèi)108萬元，全國就節(jié)約人工費(fèi)302億元; 每座水庫安裝2-4臺監(jiān)測儀, 市場利潤平均按10萬元, 全國就是280億元;以上總共可以產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益582億元。效益巨大。
同類課題研究水平概述
- 我國在水庫大壩變形觀測方面已有相關(guān)研究報道。但本課題的研究特點(diǎn)是：1、在水庫大壩上下游同時設(shè)置觀測站對水庫大壩表面變形進(jìn)行觀測；2、利用激光測距、測角的辦法對水庫大壩表面變形進(jìn)行自動巡測；3、對水庫大壩變形進(jìn)行全表面觀測，并建立網(wǎng)格。
