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水庫壩體沉陷與水平位移基準點檢測裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種水庫壩體沉陷與水平位移基準點檢測裝置，它包括殼體、圖像檢測裝置、擋板機構、攝像頭、控制器和太陽能電池板，所述殼體為長方體殼體，在長方體殼體對應的兩側面分別設置有透光孔，所述圖像檢測裝置設置在殼體內兩個透光孔之間，在兩個透光孔與圖像檢測裝置之間還分別設置有擋板機構，所述攝像頭設置在圖像檢測裝置平行于激光通路的側壁內側，所述控制器設置在殼體內，所述太陽能電池板設置在殼體頂部。本實用新型提供的水庫壩體沉陷與水平位移基準點檢測裝置，不僅產品成本低、測量精度高、性能穩定，而且安裝方便、受地理環境影響大、維護成本低、實用性強。
【專利說明】
水庫壩體沉陷與水平位移基準點檢測裝置

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種水庫壩體檢測裝置，具體地說是水庫壩體沉陷與水平位移基準點檢測裝置。

【背景技術】
[0002]大壩作為重大水利工程的關鍵樞紐工程，其穩定安全與否直接關系到整個水利工程其它輔助工程正常運行，并直接影響和決定著重大水利工程整體的安全性與設計效益的發揮，更重要的是其穩定性和安全直接關系下游區域人民群眾的生命財產安全、社會經濟建設和生態環境安全等。
[0003]混凝土壩和砌石壩建成蓄水水庫運用后，在水壓力、泥沙壓力、浪壓力、揚壓力以及溫度變化等作用下，壩體必然發生變形。壩體的變形與各種荷載作用和影響因素的變化具有相應的規律性變化，并在允許的范圍之內，這是正常的現象。然而，壩體的異常變形則往往是大壩破壞事故的先兆。如1959年法國馬爾巴塞拱壩失事前，拱座發生了異常變形，如果該壩在運行期間進行了系統的變形觀測，及時掌握拱座的變形情況，采取有效措施，是有可能避免垮壩失事的。因此，為保證混凝土壩和砌石壩的安全運行，必須對壩體進行變形觀測，以隨時掌握大壩在各種荷載作用和有關因素影響下變形是否正常。混凝土壩和砌石壩受水壓力等水平方向的推力和壩底受向上的揚壓力作用，有向下游滑動和傾覆的趨勢，因此要進行水平位移觀測。混凝土和砌石均屬彈性體，在水平荷載作用下，壩體將發生撓度，因此還需要進行撓度觀測。壩體受溫度影響和自重等荷載作用，將發生體積變化，地基亦將發生沉陷，需要進行垂直位移(沉陷)觀測。我國從20世紀80年代開始在大壩上進行大規模布置監測系統。
[0004]壩體位移監測的主要分類方法有:I)根據測點的位置，分為壩體表面和內部位移監測；2)根據測量功能，分為水平位移監測、垂直位移監測和三維位移監測；3)根據監測的連續性，分為人工周期性監測和在線連續監測。壩體表面位移監測方法包括兩大類:I)根據基點高程和位置，使用經緯儀、水準儀、電子測距儀或激光準直儀、GPS、智能全站儀等來測量壩體表面標點、覘標處高程和位置變化，這種方式可以實現測點的三維位移數據測量；2)在壩體表面安裝或埋設一些監測位移的儀器，這種方式通常只能測量測點的單項位移數據。壩體內部位移監測主要通過安裝埋設儀器來實現，通常只能監測測點的單項位移數據(水平位移或垂直位移)。常用的位移監測儀器有位移計、測縫計、傾斜儀、沉降儀、垂線坐標儀、弓I張線儀、多點位移計和應變計等。
[0005]目前國內外在線檢測研究情況如下。
[0006]1、水平位移在線監測技術
[0007]壩體水平位移監測技術與表面變形監測、壩體垂直位移監測等進行配套布置和相互驗證。常用技術有測斜儀技術，引張線技術，正、倒垂線技術等。
[0008]1.1測斜儀技術
[0009]測斜儀技術主要用于測量壩體內部水平位移，工作原理是測量測斜管軸線與鉛垂線之間的夾角變化量，從而計算出土層各點的水平位移大小。測斜儀有活動測斜儀和固定測斜儀之分。活動測斜儀用于人工測量，固定測斜儀可以實現自動在線測量。其測量方法是由若干固定式測斜儀按一定間距組成傳感器串，根據傳感器間距(標距)和所測得傾角計算每個傳感器對應的測斜管段位移，形成測斜管的水平變形曲線。根據傳感器不同，固定測斜儀分為伺服加速度計式、電解質式、電阻應變片式等。該方法施工干擾較小、測量原理理論依據充分、性能穩定、操作簡單、可以在線監測。測量孔深不大時測量精度滿足要求；但在孔深較大時，內部布設傳感器較多，成本較高，同時測量精度受到影響。
[0010]1.2引張線技術
[0011]引張線式水平位移計是利用線膨脹系數很小的不銹鋼鋼絲將壩體內部監測點的水平位移傳遞到壩外的觀測房，通過測量鋼絲對固定標點的相對位移實現壩體內部水平位移的觀測。通過導向滑輪，在其觀測房端加一固定砝碼或重錘，當壩體內水平測點移動時，帶動鋼絲移動，在固定標點處鋼絲的位移加上自身的位移即為壩體內水平測點的位移量。該方法測量結果的重復性好、精度高，并且測量結果不受大氣壓力和溫度等環境因素影響，不需要進行大氣壓力補償和溫度修正，長期穩定性好。但該方法施工復雜、維護不便。引張線技術也可以用于監測壩體表面水平位移，原理是采用一條不銹鋼鋼絲在兩端點處施加張力，使其在水平面的投影為直線從而測出被測點相對于該直線的偏距。同視準線法相比，該法的基準線是一條物理的直線。引張線法的特點是:受外界影響小，在大壩監測中應用普遍。其測量精度主要取決于讀數精度，采用線陣CCD傳感器的引張線測量系統實現自動讀數，其量程為幾厘米，精度優于±0.1mm。但引張線的兩端一般要設有正倒垂線，以提供測量的基準，客觀上增加了系統的安裝和維護使用成本。引張線技術的發展趨勢是雙向引張線，能夠同時觀測水平和垂直方向的位移，提高了觀測率。
[0012]1.3正、倒垂線技術
[0013]正、倒垂線既可以實現壩體表面水平位移監測，又可實現土壩的撓度觀測。同時，該方法又經常與激光準直法、引張線法等其它方法配合使用。正垂線是一端固定于壩頂附近，另一端懸掛重錘，以便觀測壩體各點間及壩體相對于壩基的位移，以及壩體的撓度觀測。倒垂線是一端埋設在壩體基礎深層基巖處，另一端浮起，來測定壩體的絕對位移。該技術在大壩監測中廣泛使用，并得到充分發展，采用線陣CCD傳感器技術可以實現自動讀數。
[0014]2壩體垂直位移在線監測技術
[0015]壩體垂直位移監測與外部變形監測、壩體水平位移監測等進行配套布置和相互驗證。主要監測方法有連通管法監測技術(靜力水準法)、水平固定式測斜儀監測技術、振弦式沉降儀監測技術等。
[0016]2.1連通管法在線監測技術
[0017]利用液體在連通管兩端口處于同一水平面的原理進行觀測，壩體內部垂直位移監測的實現方式是:在壩體內設計監測部位設置沉降測頭，測頭內安置一容器，配有進水管、排水管和排氣管，三根管順坡引到壩體外觀測房，進水管與觀測房內測量裝置(標有刻度的玻璃管)相連通，通過連通平衡使得玻璃管中液面與測頭內的容器液面處于同一水位高程。排水管是將測頭容器內超過限定水位的多余液體排出，固定測頭容器內水位，通過觀測房測量裝置上的玻璃管水位即可推算測頭高程。排氣管將容器與觀測房大氣相通，使得容器內液面與玻璃管內液面均為相同大氣壓的自由液面。該方法測量原理簡單，測量結果直觀。用測量精度高的傳感器測量玻璃管中水柱高度，可實現在線監測。但也存在如下缺點:土建施工工作量大，測點墩混凝土澆筑需養護時間，溝槽開挖影響施工交通，施工干擾大，影響主體施工進度；施工工藝要求較高，需對測頭和管道進行必要的保護，管路須可靠連接；對液體有特殊要求，需采用排氣的蒸餾水，在寒冷地區需加防凍液；管內環境適宜微生物的生存，必然產生影響管道暢通的物質，導致測量系統失效；觀測程序和維護措施復雜。靜力水準儀也是監測壩體表面垂直沉降的重要儀器，測量原理與連通管原理相同，根據起測基點的高程，通過連通管測得的高差，來引測標點的高程。連通管由膠管、玻璃管及刻劃尺等組成。該法不受大氣折光的影響，很容易實現讀數及傳輸的自動化，測量精度優于±0.1mm,在垂直位移監測中被廣泛應用。靜力水準儀因測量要求精度高、長期測量穩定可靠，用一般小量程壓力傳感器測量達不到此要求。
[0018]2.2水平固定式測斜儀監測技術
[0019]在設計監測高程上水平布設測斜管，管內放置由若干水平固定式測斜儀按一定間距組成的傳感器串，采用固定測斜儀傳感器測量垂直方向的傾角，根據傳感器間距(標距)和所測得傾角計算該傳感器對應的測斜管段位移，每個傳感器對應管段位移的代數和形成的變形曲線即為測斜管的沉降變形曲線。該方法施工干擾較小，安裝方便快捷，測量原理理論依據充分，施工期即可進行觀測，不需配套土建工程，容易實現在線監測，傳感器分辨率高，測量精度滿足要求，觀測結果為沉降曲線，符合壩體變形規律。但測量范圍小，容易發生不均勻沉陷或錯位，對測量系統影響較大，是否適應大的沉降變形有待進一步研究驗證。
[0020]2.3振弦式沉降儀監測技術
[0021]振弦式沉降儀固定在沉降盤上，通過通液管將蒸餾水(防凍液)輸入到沉降儀，形成蒸餾水(防凍液)水柱，水柱產生的壓力直接作用在傳感器的承壓模上，通過測量傳感器頻率的變化計算出壓力變化值，經過換算可推知水柱的高度。測量水柱液面高程，可計算沉降盤高程。該方法測量原理簡單，施工較為方便，施工期即可進行觀測，可實現在線監測。但存在管路堵塞和防凍問題，若水柱高度過高，測量精度達不到規范要求。絕對沉降觀測精度受水準測量精度影響。
[0022]3三維位移在線監測技術
[0023]上述各種監測方法是對變形點的水平位移和垂直位移分別施測，影響測量精度，增加施工難度和工作量，測量數據同時性不好。隨著測量儀器和測量技術的發展，目前已經大量采用能實時連續觀測壩體表面變形點水平位移和垂直位移的測量技術，由于測量的是變形點的三維位移值，故稱為"三維位移監測〃，主要技術有高精度智能全站儀技術和GPS監測技術等。
[0024]3.1智能全站儀技術
[0025]智能全站儀技術，就是利用所謂的測量機器人(MeasurementRobot,或稱測地機器人Geo-robot)進行自動搜索、跟蹤、辨識和精確找準目標并獲取角度、距離、三維坐標以及影像等信息。利用智能全站儀進行尾礦壩的自動化變形監測，一般采取的監測形式是:一臺智能全站儀與監測點目標(照準棱鏡)及上位控制計算機形成的變形監測系統，可實現全天候的無人值守監測，其實質為自動極坐標測量系統。系統無需人工干預，可以全自動地采集、傳輸與處理變形點的三維數據。利用因特網或其它局域網，還可實現遠程監控管理。該方式監測點的布設成本低、管理維護簡便、監測精度高，監測測距精度可達Imm左右。但缺點是系統布設受地形、氣候等條件的影響，不能完全實現通視測量，與傳統測量方法相比，前期安裝成本相對較高。
[0026]3.2 GPS自動化變形監測技術
[0027]我國已安裝的在線監測系統中，壩面位移測量很多都采用GPS自動監測技術。GPS自動監測技術和全自動全站儀自動監測技術都是通過壩面監測點與基點相對位置的對比，確定監測點的位移。但單一 GPS設備的監測精度不能滿足尾礦壩安全管理的技術要求，需通過GPS實時差分變形監測系統，利用各監測點與基準站的變形對比，可大大提高位移監測精度，GPS位移監測精度可達水平位移3mm、垂直位移5mm。應用GPS進行尾礦壩變形監測具有很多優點:1)測站之間無需通視；2)可同時提控監測點的三維位移信息；3)全天候監測；4)監測精度高；5)操作簡便，易于實現監測自動化。但GPS也有其不足之處:I)受衛星狀況限制。例如，要求GPS天線與GPS衛星之間必須通視，任何遮擋都將減少可用的衛星數目，影響測量精度。2)受天空環境影響。白天中午，受電離層干擾大。共用衛星數少，常接收不到5顆衛星，因而初始化時間長，甚至不能初始化，也就無法進行測量。3)數據鏈傳輸受干擾和限制、作業半徑比標稱距離小。出現上述情況時測量精度達不到標稱精度，無法滿足測量要求。
[0028]目前，我國大壩安全監測領域在監測儀器和數據自動采集系統研制以及數據處理分析方法研究等方面均接近或達到國際先進水平，應用于水庫大壩的各種在線監測儀器種類繁多。然而，多年來，我國水庫壩位移監測處在人工監測階段，在線監測只是近幾年才剛剛發展。就位移監測設備本身而言，雖然種類很多，但每種設備都有其不足之處，從精度、穩定性、安裝工程量、維護、使用、價格等幾方面考察，能滿足各項要求的設備很少。壩體內部位移監測還只能使用傳統的單項位移監測設備，需要預先埋設或鉆孔安裝，施工不便，目前還沒有很好的替代方法；壩體表面位移使用的三維數據監測設備安裝方便、性能穩定、精度高，但受地理環境影響大，安裝條件受到限制，而且此類設備國產化率低、安裝成本高。
實用新型內容
[0029]針對上述不足，本實用新型提供了一種低成本、高精度、功能齊全的水庫壩體沉陷與水平位移基準點檢測裝置。
[0030]本實用新型解決其技術問題采取的技術方案是:水庫壩體沉陷與水平位移基準點檢測裝置，其特征是，包括殼體、圖像檢測裝置、擋板機構、攝像頭、控制器和太陽能電池板，所述殼體為長方體殼體，在長方體殼體對應的兩側面分別設置有透光孔，所述圖像檢測裝置設置在殼體內兩個透光孔之間，在兩個透光孔與圖像檢測裝置之間還分別設置有擋板機構，所述攝像頭設置在圖像檢測裝置平行于激光通路的側壁內側，所述控制器設置在殼體內，所述太陽能電池板設置在殼體頂部；
[0031]所述圖像檢測裝置包括圖像檢測裝置框架和激光攔截反光十字架，所述圖像檢測裝置框架設置有等間距平行分布的槽孔，所述激光攔截反光十字架設置在圖像檢測裝置框架的槽孔內，激光攔截反光十字架所在平面與激光通路平行；其中，所述激光攔截反光十字架由兩個垂直的激光反光細條構成；
[0032]所述擋板機構包括兩個擋板、擋板伸縮驅動機構和擋板移動驅動機構，所述兩個擋板通過擋板伸縮驅動機構相連，所述擋板移動驅動機構與擋板伸縮驅動機構相連，所述擋板伸縮驅動機構和擋板移動驅動機構的行程末端設置有與控制器相連的限位開關；
[0033]所述控制器分別與擋板伸縮驅動機構、擋板移動驅動機構、攝像頭和太陽能電池板相連。
[0034]優選地，所述控制器包括超低功耗單片機以及分別與單片機連接的太陽能電池定時控制器、0V7670圖像傳感器、EEPROM存儲芯片、數據存儲器、開關量輸入電路和PWM脈沖輸出電路，所述0V7670圖像傳感器與攝像頭連接，所述開關量輸入電路與限位開關連接，所述PWM脈沖輸出電路通過數模轉換電路分別與擋板伸縮驅動機構和擋板移動驅動機構的伺服電機連接。
[0035]優選地，所述單片機采用STM8L系列單片機。
[0036]優選地，所述控制器還包括無線射頻芯片，所述無線射頻芯片與單片機相連。
[0037]優選地，所述透光孔為圓形孔、方形孔或者其它上下對稱形狀的孔。
[0038]本實用新型的有益效果是:
[0039]本實用新型提供的水庫壩體沉陷與水平位移基準點檢測裝置，不僅產品成本低、測量精度高、性能穩定，而且安裝方便、受地理環境影響大、維護成本低、實用性強。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0040]圖1為本實用新型所述檢測裝置的結構示意圖；
[0041]圖2為本實用新型所述圖像檢測裝置的結構示意圖；
[0042]圖3為本實用新型所述擋板機構的結構示意圖；
[0043]圖4為本實用新型所述控制器的結構示意圖；
[0044]圖中，I殼體、11透光孔、2圖像檢測裝置、21圖像檢測裝置框架、22激光攔截反光十字架、3擋板機構、31擋板、32擋板伸縮驅動機構、33擋板移動驅動機構、4攝像頭、5控制器、6太陽能電池板；
[0045]Ml和M2為擋板伸縮驅動機構的伺服電機，
[0046]M3和M4為擋板移動驅動機構的伺服電機，
[0047]M5為激光通孔擋板水平驅動機構的伺服電機，
[0048]M6為激光通孔擋板垂直驅動機構的伺服電機。

【具體實施方式】
[0049]為能清楚說明本方案的技術特點，下面通過【具體實施方式】并結合其附圖對本實用新型進行詳細闡述。下文的公開提供了許多不同的實施例或例子用來實現本實用新型的不同結構。為了簡化本實用新型的公開，下文中對特定例子的部件和設置進行描述。此外，本實用新型可以在不同例子中重復參考數字和/或字母。這種重復是為了簡化和清楚的目的，其本身不指示所討論各種實施例和/或設置之間的關系。應當注意，在附圖中所圖示的部件不一定按比例繪制。本實用新型省略了對公知組件和處理技術及工藝的描述以避免不必要地限制本實用新型。
[0050]如圖1、圖2和圖3所示，本實用新型的水庫壩體沉陷與水平位移基準點檢測裝置，包括殼體1、圖像檢測裝置2、擋板機構3、攝像頭4、控制器5和太陽能電池板6，所述殼體I為長方體殼體，在長方體殼體對應的兩側面分別設置有透光孔11，所述圖像檢測裝置2設置在殼體內兩個透光孔之間，在兩個透光孔與圖像檢測裝置之間還分別設置有擋板機構3，所述攝像頭4設置在圖像檢測裝置平行于激光通路的側壁內側(即激光攔截反光十字架22的正側面)，用以進行圖像采集，所述控制器5設置在殼體內，所述太陽能電池板6設置在殼體頂部。
[0051]如圖2所示，所述圖像檢測裝置2包括圖像檢測裝置框架21和激光攔截反光十字架22，所述圖像檢測裝置框架21設置有等間距平行分布的槽孔，所述激光攔截反光十字架22設置在圖像檢測裝置框架的槽孔內，激光攔截反光十字架所在平面與激光通路平行；所述激光攔截反光十字架可以由兩個垂直的激光反光條構成，為了使激光攔截反光十字架牢固地固定在圖像檢測裝置框架的槽孔內，可以在兩個垂直的激光反光條中的其中一個激光反光條的兩端設置加固條，形成立式或者臥室的“王”型結構，或者在兩個激光反光條的兩端均設置加固條，形成“田”結構。
[0052]如圖3所示，所述擋板機構3包括兩個擋板31、擋板伸縮驅動機構32和擋板移動驅動機構33，所述兩個擋板31通過擋板伸縮驅動機構32相連，所述擋板移動驅動機構33與擋板伸縮驅動機構32相連，所述擋板伸縮驅動機構和擋板移動驅動機構的行程末端設置有與控制器5相連的限位開關。
[0053]所述控制器分別與擋板伸縮驅動機構、擋板移動驅動機構、攝像頭和太陽能電池板相連。
[0054]其中，所述透光孔可以采用圓形孔、方形孔或者其它上下對稱形狀的孔，且透光孔的截面面積大于激光平行光管通光口截面，透光孔的截面面積大于激光平行光管通光口截面的區域足以采集到壩體發生最大限度水平位移和沉陷時圖像(例如，如果激光口徑時候800麗，檢測裝置是1000麗，則1000-800=20(MM是壩體可能產生做大移動的區域位移距離)，使激光穿過透光孔照射在圖像檢測裝置的激光攔截反光十字架上。
[0055]如圖4所示，所述控制器包括超低功耗單片機以及分別與單片機連接的太陽能電池定時控制器、0V7670圖像傳感器、EEPROM存儲芯片、數據存儲器、開關量輸入電路、PWM脈沖輸出電路和無線射頻芯片，所述0V7670圖像傳感器與攝像頭連接，所述開關量輸入電路與限位開關連接，所述PWM脈沖輸出電路通過數模轉換電路分別與擋板伸縮驅動機構和擋板移動驅動機構的伺服電機Ml、M2、M3和M4連接，所述單片機采用STM8L系列單片機。
[0056]利用本實用新型所述檢測裝置進行水庫壩體沉陷與水平位移基準點檢測的過程如下:
[0057]I)將激光發射器設置在壩體的一端，使激光射向壩體的另一端；
[0058]2)在激光的線路上設置若干個等間距的基準點，并在每個基準點處分別設置一個基準點檢測裝置，所述基準點檢測裝置內的激光攔截反光十字架的位置均不相同；
[0059]3)進行初始化調試，在激光發射器發射激光時采集每個基準點檢測裝置的初始激光圖像并保存；
[0060]4)定期采集每個基準點檢測裝置的實時激光圖像；
[0061]5)將實時激光圖像與初始激光圖像進行對比來判斷壩體是否發生水平位移和/或沉陷；
[0062]6)根據命令實時將壩體基準點的監測結果發給上位機。
[0063]作為一種【具體實施方式】，上述方法中所述步驟5)的具體過程為:將實時激光圖像與初始激光圖像進行對比，如果實時激光圖像中激光攔截反光十字架的位置對比初始激光圖像中激光攔截反光十字架的位置發生左右移動，則判定壩體發生水平位移；如果實時激光圖像中激光攔截反光十字架的位置對比初始激光圖像中激光攔截反光十字架的位置發生上下移動，則判定壩體發生沉陷；如果實時激光圖像中激光攔截反光十字架的位置對比初始激光圖像中激光攔截反光十字架的位置同時發生水平和上下移動，則判定壩體發生水平位移并沉陷；如果實時激光圖像中激光攔截反光十字架的位置對比初始激光圖像中激光攔截反光十字架的位置吻合，則判定壩體沒有發生水平位移和沉陷。
[0064]由于水庫壩體建好盡可能不要破壞壩體安放電纜，所以采用太陽能電池供電，該技術己很成熟，基準點檢測裝置檢測次數少，只要具有充電功能，所以較小的太陽能電池板即可滿足。基準點檢測裝置需要有外殼進行保護，這樣整個基準點檢測裝置兩側各有兩個透光孔，為了防止雨水、灰塵對激光攔截發光十字架和攝像頭的污染，設計遮擋透光孔的擋板機構，透光孔的形狀可設計為方形、圓形及其他上下對稱的形狀，相對應的擋板機構的擋板形狀也是如此。擋板有四個，其中兩兩為一組。工作時有電機控制水平機構進行收縮，收縮后再有電機控制垂直機構進行上下擺動，讓出激光通路，工作完畢，電機控制動作機構反方向控制將激光孔堵塞。實現高精度控制，可在水平和垂直機構行程末端加接近開關。攝像頭采用一維攝像，將攝像頭安裝在激光通路的正側面，對激光攔截反光架進行圖像采集。基準點檢測裝置采用低功耗的STM8L嵌入式單片機為控制核心，實現自動測量的一系列控制。
[0065]光在空間是看不到的，但遇到物體的遮擋會發吸收、反射、折射、散射和衍射，利用這一原理，可以當激光在需要顯形地方設置一障礙物，同時呈現水平與垂直偏移的屬性。最好障礙物是“十字“或能呈現兩維平面相交圖像的其他:“王字”、“田字”型等。架可以是平滑光亮導體，可用金屬、塑料、半透明、透明玻璃等制成，工藝上以精細和成像明顯為主。本申請中圖示中“十”的兩側與中間平行的是兩個固定“十“用的支持架，作為支撐用途，不作為圖像采集的標志。
[0066]水庫壩體較長，一個檢測點不能反映壩體變形情況，應需要選擇幾個基準點進行檢測，所以檢測上設計多個(暫且10個)不同通路相互平行的十字架，在壩體上可根據不同選擇基準點，調節十字架的位置即可檢測個基準點的沉陷和水平位移。激光經過攔截反光架的光束受到損壞，發射強度大大縮減。但只要每個基準點的十字架的位置不同，就相互不影響。
[0067]基準點檢測裝置的控制器選用意法半導體(STMicroelectronics)高性能8位架構的超低功耗8位微控制器STM8L系列，該芯片以節省運行和待機功耗為特色。低功耗嵌入式非易失性存儲器和多個電源管理模式是STM8L系列的創新特性。電源管理模式包括
5.4μ A低功耗運行模式、3.3 μ A低功耗待機模式、I μ A主動停止模式(實時時鐘運行)和350ηΑ停止模式，多種模式使STM8L系列適用于對節能環保需求和電池使用周期較高的領域。該控制器3飛秒進行啟動無線模塊進行命令獲取，如果得到上位機的檢測命令，則進入工作模式，給所有器件進行供電，通過水平和垂直電機和進行控制機構打開激光通孔的擋板，在接受到拍攝命令后立即拍攝照片，同時關閉激光通孔，進行圖像處理，得到“十”的圖像，進行沉陷和水平位移的計算，完畢按照協議上傳給上位機。檢測過程完畢。
[0068]本實用新型具體實施過程如下:首先根據要求(一般約100米)安裝一個基準點檢測裝置，每個基準點檢測裝置內部十字架的位置均不同。安裝完畢后，然后進行初始化調試。通過集中控制器的控制同步采集每個基準點檢測裝置的初始激光圖像，將圖像的標志性值存入EEPROM中。在檢測過程中，基準點檢測裝置每5秒鐘喚醒一次，進行命令的獲取，一旦獲取命令即進入工作模式，等待開啟擋板進行拍攝命令。檢測工作完畢后基準點檢測裝置將沉陷和水平位移值傳輸給上位機。基準點檢測裝置的工作模式和工作情況由上位機決定。
[0069]此外，本實用新型的應用范圍不局限于說明書中描述的特定實施例的工藝、機構、制造、物質組成、手段、方法及步驟。從本實用新型的公開內容，作為本領域的普通技術人員將容易地理解，對于目前已存在或者以后即將開發出的工藝、機構、制造、物質組成、手段、方法或步驟，其中它們執行與本實用新型描述的對應實施例大體相同的功能或者獲得大體相同的結果，依照本實用新型可以對它們進行應用。因此，本實用新型所附權利要求旨在將這些工藝、機構、制造、物質組成、手段、方法或步驟包含在其保護范圍內。
【權利要求】
1.水庫壩體沉陷與水平位移基準點檢測裝置，其特征是，包括殼體、圖像檢測裝置、擋板機構、攝像頭、控制器和太陽能電池板，所述殼體為長方體殼體，在長方體殼體對應的兩側面分別設置有透光孔，所述圖像檢測裝置設置在殼體內兩個透光孔之間，在兩個透光孔與圖像檢測裝置之間還分別設置有擋板機構，所述攝像頭設置在圖像檢測裝置平行于激光通路的側壁內側，所述控制器設置在殼體內，所述太陽能電池板設置在殼體頂部； 所述圖像檢測裝置包括圖像檢測裝置框架和激光攔截反光十字架，所述圖像檢測裝置框架設置有等間距平行分布的槽孔，所述激光攔截反光十字架設置在圖像檢測裝置框架的槽孔內，激光攔截反光十字架所在平面與激光通路平行； 所述擋板機構包括兩個擋板、擋板伸縮驅動機構和擋板移動驅動機構，所述兩個擋板通過擋板伸縮驅動機構相連，所述擋板移動驅動機構與擋板伸縮驅動機構相連，所述擋板伸縮驅動機構和擋板移動驅動機構的行程末端設置有與控制器相連的限位開關； 所述控制器分別與擋板伸縮驅動機構、擋板移動驅動機構、攝像頭和太陽能電池板相連。
2.根據權利要求1所述的水庫壩體沉陷與水平位移基準點檢測裝置，其特征是，所述控制器包括超低功耗單片機以及分別與單片機連接的太陽能電池定時控制器、0V7670圖像傳感器、EEPROM存儲芯片、數據存儲器、開關量輸入電路和PWM脈沖輸出電路，所述0V7670圖像傳感器與攝像頭連接，所述開關量輸入電路與限位開關連接，所述PWM脈沖輸出電路通過數模轉換電路分別與擋板伸縮驅動機構和擋板移動驅動機構的伺服電機連接。
3.根據權利要求2所述的水庫壩體沉陷與水平位移基準點檢測裝置，其特征是，所述單片機采用STM8L系列單片機。
4.根據權利要求2所述的水庫壩體沉陷與水平位移基準點檢測裝置，其特征是，所述控制器還包括無線射頻芯片，所述無線射頻芯片與單片機相連。
5.根據權利要求1-4任一項所述的水庫壩體沉陷與水平位移基準點檢測裝置，其特征是，所述透光孔為圓形孔或方形孔。
【文檔編號】G01B11/16GK204007536SQ201420510285
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月5日 優先權日:2014年9月5日
【發明者】李聰, 孫顯利, 馬明文, 郭廣軍, 徐景起, 李陽, 黃英培 申請人:濟南大學