CN101887257A - 大坝安全智能全方位监测装置 - Google Patents

Abstract

一种大坝安全智能全方位监测装置，检测装置包括全方位倾斜传感器阵列、全方位视觉传感器、嵌入式系统、LED照明光源、声音报警单元、供电单元和太阳能充电单元；通过全方位倾斜传感器阵列实时监测大坝的各种形变，当大坝的形变超过某个应变阈值时，全方位倾斜传感器阵列发出触发信号，自动地将大坝发生形变地理位置信息合成到现场的全景图像发送给监管人员；本发明提供一种全方位感知检测方法的、全方位视觉确认区域的、全方位信息发布手段的、维护调整简单的、实时性和安全可靠性强的、低功耗的、事件触发的大坝安全智能全方位监测装置。

Description

大坝安全智能全方位监测装置

技术领域

本发明涉及一种大坝安全智能监测装置，属于嵌入式技术、无线网络通信技术、倾斜监测技术和全景视频图像获取技术在大坝安全自动化智能监测方面的应用，主要适用于大坝安全监测。

背景技术

大坝安全监测仪器是人们了解大坝运行状态的耳目，它要能够在恶劣环境下长期稳定可靠的监测出大坝微小的物理量变化，所以在某些方面(如在测量精度、长期稳定性方面)与其它工业监测行业相比，其要求更高、难度更大。从外部观测的静力水准、正倒锤、激光准直到内部观测的渗压计、沉降计、测斜仪、土体应变计、土压计，其自动化遥测都是建立在高可靠性的传感器的基础上。近年来，随着大型水坝建筑的增多和高科技的应用，大坝安全监测正向一体化、自动化、数字化、智能化的方向发展。大坝外部变形监测是大坝安全监测的重要内容，现有各种各样的监测方法。无论采用哪种方法，都必须满足精度要求。在1989年实施的《混凝土大坝安全监测技术规范》中规定，重力坝、支墩坝的坝体水平位移精度为±1mm，坝基为±0.13mm，所有混凝土坝的坝体及坝基的垂直位移的精度要求为±1mm，坝基倾斜的精度要求为±1″。大坝外部变形监测的项目一股分为：水平位移监测、垂直位移监测、三维位移监测、挠度监测和倾斜监测等，但是这些监测指标是在当时的技术条件下提出来的。

中国发明专利号为200510041828.2发明了一种新型激光大坝安全监测方法，该监测方法是在大坝的坝肩基点设置一准直激光，射向大坝的各个坝段，在每一个坝段安装一套与坝段固定成一体的密封管道式可控监测系统，测量时，光斑偏离监测系统中的毛玻璃中心，说明坝段发生偏移，通过数学模型运算可测定大坝的变形量，对较长的大坝，考虑激光光斑大小对测量精度和范围的影响，还可分段使用该系统，整个系统还能实现激光准直的自校验，保证大坝变形自动化监测高精度要求。这种监测方式只适用于水平位移监测、垂直位移监测，同时监测装置容易受到外界环境的干扰。中国发明专利号为200910037713.4公开了一种大坝无线式安全监测系统，包括用于采集现场数据的监测点模块及和监测点模块通讯连接的远方监测站中心，监测点模块包括：供电模块，为监测点模块供电，包括顺序连接的太阳能板、充电控制电路及蓄电电池；传感器用于监测测压管内的实际浸润线数据；中央处理单元，与所述传感器连接，用于接收和处理所述数据；下通讯模块，与所述中央处理单元连接，用于以GPRS或GSM方式与远方监测站中心通讯，该发明没有说明具体传感器的类型。中国实用新型专利号为200520096781.5发明了一种可埋入式安全监测数据采集装置，它利用埋设在大坝或堤围内的传感器，将反映大坝或堤围安全状态的各参数，进行采集、处理和传输。该装置由传感器、光电隔离电路、切换电路、信号调理电路、A/D转换电路、单片机、时钟电路、通信电路、过压保护电路、计算机所构成，本实用新型能适用恶劣的环境，安装方便，组网灵活，不受场地的限制，可埋设在大坝内。中国实用新型专利号为200720087919.4发明了一种基于传感器网络的大坝监测系统，包括计算机监测中心，其特征在于，还包括传感器网络和网关节点；传感器网络、网关节点和计算机监测中心依次连接；传感器网络由N个传感器节点构成，传感器节点之间根据传感器节点通信协议和节点间距选择形成自组织网络；根据传感器节点能量消耗情况和传感器节点与网关节点的间距，选择一个传感器节点与网关节点无线连接，该实用新型也没有说明具体大坝安全监测手段。

坝体的形变通常是在外力和内力的作用下产生的，当形变较大时，就有可能导致坝体断裂。大坝断裂前后的应力应变关系基本符合从弹性形变到塑性形变的过程，如图4所示。其中，OA段基本属于线弹性阶段，应力消除后，大部分形变可恢复，坝体处于安全区；AB段呈现出明显的非弹性变形，并伴随有弹性回跳过程，说明坝体内部开始出现细微的裂纹，坝体处于危险区；BC段则显示出坝体有明显的断裂，大坝将受到一定程度的破坏。采用全方位倾斜传感器阵列实时地将大坝形变过程记录下来，理想的监测手段是将全方位倾斜传感器阵列在坝的深度方面从坝基到坝肩、在坝的宽度方面以每个坝段进行排列；这样一旦某个区域出现非弹性形变，就能做出正确的判定并采取相应的针对措施。大坝外部变形监测经历了从低精度到高精度，数据采集方法从人工测读到自动采集，水平与垂直位移由分别施测到三维变形监测的发展，大坝安全监测技术的发展方向是高精度自动化，另外，随着微电子、计算机、3G通信网、互连网与宽带网现代信息技术的发展，为大坝安全监测系统的自动化、集成化、智能化奠定了坚实的技术基础。

发明内容

为了克服已有的大坝安全监测是从外部变形监测的、低精度的、人工测读的、分别施测的、监测不及时等的不足，本发明提供一种全方位三维内部变形监测方法的、全方位视觉确认区域的、全方位信息发布手段的、维护调整简单的、实时性和安全可靠性强的、低功耗的、事件触发的大坝安全智能监测装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种大坝安全智能全方位监测装置，包括全方位倾斜传感器阵列、全方位视觉传感器、嵌入式系统、LED照明单元、声音报警单元、供电单元和太阳能充电单元；

所述的全方位倾斜传感器阵列是由多组全方位倾斜传感器和空心立杆构成，所述的全方位倾斜传感器固定在空心立杆内的中部，立杆埋入大坝的内部，立杆与立杆之间固定连接；

露出坝肩的所述的立杆上的一圈配置有LED照明单元，所述的立杆内安置有所述的嵌入式系统、声音报警单元、供电单元和全方位倾斜传感器，立杆的上部连接所述的全方位视觉传感器，立杆的外部固定着太阳能充电单元；

所述的全方位倾斜传感器包括上圆锥体、导电圆环、绝缘线、下圆锥体、导线、导电空心管、外壳和水银；导电圆环嵌入在上圆锥体内，嵌入后的导电圆环的边缘离上圆锥体的底部的距离为Δ，绝缘线安装在导电圆环上，下圆锥体的圆锥尖处插入导电空心管，导电空心管的一段进入下圆锥体的内部，绝缘线穿过导电空心管的内部将绝缘线引到下圆锥体的外部，导电空心管和下圆锥体固定密封，在下圆锥体中填满水银，然后将上圆锥体和下圆锥体固定在一起形成密闭的空间；上圆锥体和下圆锥体采用透明材料，与导电空心管连接的导线和与绝缘线连接的导线分别引线到外壳上；

所述的全方位视觉传感器由一次折反射镜面、二次折反射镜面、广角镜头和CMOS成像单元组成；

所述全方位倾斜传感器与所述的全方位视觉传感器通过外壳连接在一起，所述外壳的一圈配置有LED照明光源；所述的外壳内安置有所述的嵌入式系统，与导电空心管连接的导线和与绝缘线连接的导线与所述嵌入式系统连接；所述的全方位视觉传感器的CMOS成像单元与所述的嵌入式系统连接；所述的太阳能充电单元给供电单元充电，所述的LED照明单元用于给所述的全方位视觉传感器在环境光很弱情况下提供照明光。

进一步，所述的嵌入式系统包括嵌入式系统硬件和嵌入式系统软件；所述的嵌入式系统硬件包括全景图像获取压缩模块、MMS协议处理模块和主控制器模块和手机模块，在所述的全景图像获取压缩模块中包括视频传感器模块和图像压缩模块，所述的视频图像模块与所述的全方位视觉传感器连接，所述的视频图像模块的输出给所述的图像压缩模块进行合成和压缩处理，所述的图像压缩模块与所述的主控制器模块进行连接；所述的MMS协议处理和主控制器模块用于处理图像数据和任务控制；所述的主控制器模块将合成和压缩过的现场全景图像经连接器发送给所述的手机模块，所述的手机模块用于发送彩信和接收短消息，包括基带处理模块和RF处理模块，所述的基带处理模块处理出站数据以产生基带TX信号，并输出所述基带TX信号至所述的RF处理模块，所述的RF处理模块负责接收及发射高频信号；

所述的嵌入式系统软件包括初始化系统参数模块，初始化获取模块、图像压缩处理器模块，初始化手机modem，建立ppp连接，发送连接包，断开ppp连接并返回；建立检查modem信息接收任务，建立系统主循环任务，在主循环任务中处理modem信息接收任务和中断处理程序中发送到信息队列中的内容；实时检测全方位倾斜传感器的信号，所述全方位倾斜传感器作为报警的主动触发信号，该触发信号将处于休眠状态的所述的嵌入式系统进行激活，所述的手机模块读取UIM信息发送无线信号寻找CDMA网络，进行用户号码账户和身份验证后连接到网络；然后所述的嵌入式系统发起任务读取手机模块中的信息，确定是否有网络连接，若有网络连接则所述的嵌入式系统发起任务，等待满足触发自动发送彩信的条件；接着，所述的嵌入式系统软件接受SMS信息，并对之进行解析，根据解析的结果进行动作；当接收到用户的触发后，所述的嵌入式系统发起任务控制USB接口对图像获取、压缩模块进行命令控制和摄像；摄像后发起任务对USB口进行读取，接收图像获取、图像加工、压缩模块回传的全景图像数据；当接收到回传的全景图像数据后，所述的嵌入式系统首先从存储单元中读取检测区域地址，接着将检测区域地址信息合并到全景图像中，最后将发起任务对全景图像数据进行MMS封装，封装格式符合MMS客户端协议；所述的嵌入式系统发起任务使用WAP协议与WAP信息网关建立连接，建立连接后由所述的嵌入式系统把封装的全景图像数据通过标准USB接口传送给手机模块，最后所述的嵌入式系统发起任务使用at指令控制手机模块把彩色图片发送到移动交换网络，最终转发到设定的目标移动通信终端用户，从而完成自动发送彩信的功能。

再进一步，在所述的嵌入式系统软件中，在系统上电初始化时，主程序只进行系统的初始化，包括寄存器、外部设备等，初始化完成后，进入低功耗状态，然后CPU控制的设备都接到中断输入端上。当外设发生了一个事件，产生中断信号，使CPU退出节电状态，进入事件处理，事件处理完成后，继续进入节电状态；本发明中将全方位倾斜传感器的与导电空心管连接的导线和与绝缘线连接的导线接通时所产生的中断信号以及手机模块接收到短信时产生的中断信号接到中断输入端上；这样当检测装置检测到倾斜时或者接收到短信时CPU退出节电状态，进入相应的事件处理。

所述的供电单元给所述的嵌入式系统提供电源，所述的供电单元串接所述的全方位倾斜传感器的与导电空心管连接的导线和与绝缘线连接的导线给所述的LED照明光源和所述的声音报警单元提供电源；当全方位倾斜传感器的与导电空心管连接的导线和与绝缘线连接的导线导通时，所述的LED照明光源在电源的驱动下提供照明，所述的声音报警单元在电源的驱动下提供报警声音；所述的太阳能充电单元给所述的供电单元充电。

在所述的嵌入式系统软件中，控制全方位视觉传感器抓拍现场全景图像，并将全景图像发送给相关人员的手机中或者其他移动设备和监视设备上。

在所述的嵌入式系统软件中，绑定管理者和登记用户的报警手机号码，当事件触发后就自动将彩色图片发送到移动交换网络，最终转发到设定的目标移动通信所有终端用户的手机上，所述的终端用户包括在所述的嵌入式系统中管理者和登记用户；所述的嵌入式系统软件系统中设置了绑定和解除管理者和登记用户的报警手机号码功能。

在所述的嵌入式系统软件中，还包括布防或撤防功能模块，管理者用户通过手机设置检测装置的布防或撤防。

所述全方位倾斜传感器阵列采用单个全方位倾斜传感器，将全方位倾斜传感器固定在大坝的坝肩上。

本发明的有益效果主要表现在：(1)大坝的安全监测区域范围广，实现了全方位的监测；(2)监测的自动化水平高，采用事件触发的方式，能克服人工排查、发现不及时等的不足等问题；(3)监测的可靠性高，监测装置除了能自动感知大坝的形变情况外，还同时将现场的全景图像发送给监控人员，使得监控人员能在第一时间确认大坝形变所造成的危害程度；(4)通信方式的全方位，通过无线传输手段同时向若干个监控人员的手机发送现场全景图像及相关信息；(5)采用低功耗和太阳能供电设计，使得监测装置能在偏远地区长时期地正常工作；(6)建设和维护方便，在建设期间只要在大坝安全监测区域埋设几根立杆，维护可以通过远程方式进行；(7)采用全封闭的设计，使得监测装置在各种恶劣外部环境的影响下(如：高温、高湿、沙尘、雷电等)能长期可靠工作；(8)将现场全景图像数据和监测点的位置同时显示在用户的手机上，使得监控人员能立即准确地获得在什么大坝上的何处发生了何种程度的形变的信息，为及时采取相应有效措施提供了便利。

附图说明

图1为大坝安全智能全方位监测装置的结构图。

图2为全方位倾斜传感器的示意图。

图3为嵌入式系统的构成框图。

图4为大坝断裂前后的应力应变关系曲线图。

图5为大坝安全智能全方位监测装置的结构框图。

图6为全方位视觉传感器的示意图。

图7为大坝安全智能全方位监测装置的软件主要处理流程图。

图8为全方位倾斜传感器阵列在大坝横剖面的配置图。

图9为全方位倾斜传感器阵列与声音报警单元、照明单元的连接图。

图10为全方位倾斜传感器阵列在大坝纵剖面的配置图。

图11为全方位倾斜传感器在大坝横剖面的配置图。

图12为全方位倾斜传感器在大坝纵剖面的配置图。

图13为空心立杆之间的连接方式。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

实施例1

参照图1～图10、图13，一种大坝安全智能全方位监测装置，包括由全方位倾斜传感器阵列、全方位视觉传感器、嵌入式系统、LED照明光源、声音报警单元、供电单元和太阳能充电单元；大坝安全智能全方位监测原理是：将全方位倾斜传感器阵列在坝的深度方面从坝基到坝肩、在坝的宽度方面以每个坝段进行排列形成一个三维立体的内部变形监测传感网，首先在坝的深度方面垂直埋设由全方位倾斜传感器阵列，然后根据大坝的长度，适当地在每个坝段上安置一组全方位倾斜传感器阵列，这样在大坝的横向方向构成了一个倾斜监测网；当大坝的某个区域出现非弹性形变，倾斜监测网中若干个全方位倾斜传感器就能实时监测到大坝发生位移的点，由于全方位倾斜传感器都具有其相应的编号，根据其编号可以分析出大坝发生位移的区域；这时全方位倾斜传感器工作触发全方位视觉传感器拍摄区域内的全景图像，然后通过嵌入式系统将现场的全景图像通过无线通信的方式自动发送给相应的监管人员的设备上，监管人员根据所发送过来的现场全景图像以及区域中全方位倾斜传感器动作的数目进行进一步判断，根据不同情况采取相应的应急措施；

所述的全方位倾斜传感器固定在由不锈钢做成空心立杆内的中部，空心立杆的长度为1m，立杆埋入大坝的内部，如图8、图10所示；当大坝的某个区域出现非弹性形变时，空心立杆就会发生相应的形变，从而导致在空心立杆内的全方位倾斜传感器发生倾斜，当全方位倾斜传感器感知到其倾斜时就触发监测装置报警，其原理如附图1所示；所述的全方位倾斜传感器包括上圆锥体1、导电圆环2、绝缘线3、下圆锥体4、导线5、导电空心管6和水银8所构成，如附图2所示；导电圆环2嵌入在上圆锥体1内，嵌入后的导电圆环2的边缘离上圆锥体1的底部的距离为Δ，绝缘线3焊接在导电圆环2，下圆锥体4的圆锥尖处插入导电空心管6，导电空心管6的一段进入下圆锥体4的内部，绝缘线3穿过导电空心管6的内部将绝缘线3引到下圆锥体4的外部，填入粘结剂使得导电空心管6和下圆锥体4固定和密封，绝缘线3与下圆锥体4的内部和导电空心管6保持绝缘状态，在下圆锥体4中添加水银8，水银8的容量正好填满下圆锥体4，然后将上圆锥体1和下圆锥体4固定在一起形成密闭的空间；上圆锥体1和下圆锥体4采用透明塑料压制而成，与导电空心管6连接的导线A和与绝缘线3连接的导线B分别引线到立杆上，在全方位倾斜传感器没有倾斜时，导线A和导线B是不相通的；当全方位倾斜传感器发生倾斜时，在下圆锥体4内部的水银8有一部分流入到上圆锥体1内，并与嵌入在圆锥体1内的导电圆环2接触，因此只要任何一个方位出现倾斜都会使得导线A和导线B相通；利用该原理可以将全方位倾斜传感器作为报警的主动触发信号；

所述的全方位视觉传感器用于获取大坝周围的全景图像，由一次折反射镜面12、二次折反射镜面14、广角镜头13、CMOS成像单元11和保护罩27组成。通过二次折反射将水平方向一周的全景图像折反射给CMOS成像单元成像，这样，就可以在一幅图像中获取水平方向360°的全景视频信息，全方位视觉传感器的结构图如附图6所示；

所述全方位倾斜传感器的阵列是由若干根空心立杆、若干个全方位倾斜传感器组合而成的，每根空心立杆长度为1m，所述的全方位倾斜传感器垂直固定在空心立杆内的0.5m处，根据大坝垂直孔的长度配置所述全方位倾斜传感器的阵列和所述的全方位视觉传感器通过空心立杆7连接在一起；立杆与立杆之间采用雌雄槽连接使得立杆之间不会产生横向移位，如图13所示，连接后的立杆总长度根据坝上的监测孔的深度决定；

露出坝肩的立杆7上的一圈配置有LED照明单元9，立杆7内安置有所述的嵌入式系统10、声音报警单元17、供电单元18和全方位倾斜传感器，立杆7的上部连接所述的全方位视觉传感器，立杆7的外部固定着太阳能充电单元26，如附图1所示；所述的全方位倾斜传感器的导线A和导线B连接到嵌入式系统GPIO接口上，作为外部中断触发；所述的全方位视觉传感器的CMOS成像单元通过USB接口与所述的嵌入式系统连接；所述的供电单元18采用12V的太阳能电池，给所述的嵌入式系统、所述的声音报警单元17和所述的LED照明单元9供电；所述的太阳能充电单元26给所述的供电单元18充电，采用太阳能发电板，在太阳光照射下10～11小时可充满2000mAh的太阳能蓄电电池；所述的太阳能充电单元26的面朝南并向上60°；所述的全方位倾斜传感器的导线A和导线B串接在所述的供电单元和所述的LED照明单元之间，当所述的全方位倾斜传感器阵列中的任何一个全方位倾斜传感器发生倾斜时，其导线A和导线B经过或门，如图9所示，只要有一个全方位倾斜传感器导通时就能使得或门的输出处于导通状态，这时所述的LED照明单元和所述的声音报警单元与电源形成回路；所述的LED照明单元用于给所述的全方位视觉传感器在环境光很弱情况下提供照明光，以便所述的全方位视觉传感器在光线很弱的晚间也能较好质量地抓拍到现场的全景图像；当所述的声音报警单元接通所述的供电单元时发出报警声音；为了使得监测装置能在恶劣环境条件下可靠工作，监测装置采用全封闭防水、防雷电设计；

大坝上往往是供电困难、通信网络连接困难的区域；在平时这些区域并不需要进行24小时监控，因此对监测装置需要进行电源管理，使得监测装置处于休眠状态以实现低功耗；而当大坝事件发生时，要将现场的全景图像信息及时发送给相关监控人员，及时提醒监控人员充分关注现场，立即采取处理措施；这里关键是要实现信息推的模式，即在全方位倾斜传感器监测到发生倾斜时触发CDMA报警器工作，CDMA是本发明的优选采用的无线通信网；在嵌入式系统中，电源状态有六种状态，分别是S0到S5，本发明中采用的是S3状态，即挂起到内存状态；S3状态就是把系统进入S3状态前的工作状态数据都存放到内存中去；在S3状态下，电源仍然继续为内存等最必要的设备供电，以确保数据不丢失，而其它设备均处于关闭状态，系统的耗电量极低。一旦当所述的全方位倾斜传感器的导线A和导线B导通时嵌入式系统就被唤醒，马上从内存中读取数据并恢复到S3状态之前的工作状态；由于内存的读写速度极快，因此进入和离开S3状态所花费的时间约几秒钟，能满足抓拍现场全景图像的要求；

所述的嵌入式系统软件设计成处理多个事件，在系统上电初始化时，主程序只进行系统的初始化，包括寄存器、外部设备等，初始化完成后，进入低功耗状态，然后CPU控制的设备都接到中断输入端上。当外设发生了一个事件，产生中断信号，使CPU退出节电状态，进入事件处理，事件处理完成后，继续进入节电状态；本发明中将全方位倾斜传感器的导线A和导线B接通时所产生的中断信号以及手机模块接收到短信时产生的中断信号接到中断输入端上；这样当监测装置监测到倾斜时或者接收到短信时CPU退出节电状态，进入相应的事件处理；

所述的嵌入式系统用于控制全方位视觉传感器抓拍现场全景图像，并将全景图像发送给相关人员的手机中或者其他移动设备和监视设备上；本发明采用的SBC-2410X嵌入式系统是基于ARM9的嵌入式开发平台，内部带有全性能的MMU(内存处理单元)，处理能力强，主频最高可达266M。具有32位的数据总线，存储容量大，包括1M容量的Nor Flash、64M容量的Nand Flash以及64M的SDRAM。接口和资源丰富，包括一个10M的以太网RJ-45接口，一个串行口，USB接口，JTAG接口，36针脚的GPIO接口等，如附图3所示；这款嵌入式系统主要适用于设计移动手持设备类产品，具有高性能、低功耗、接口丰富和体积小等优良特性；嵌入式系统从逻辑上分成三部分：图像获取和图像压缩模块用于捕获和压缩图像；MMS协议处理和主控制器模块处理图像数据和任务控制；手机模块可发送彩信和接收短消息；系统原理如图4所示；

嵌入式系统工作原理是：首先，全方位倾斜传感器作为报警的主动触发信号，该触发信号将处于休眠状态的嵌入式系统进行激活，所述的手机模块读取UIM信息发送无线信号寻找CDMA网络，进行用户号码账户和身份验证后连接到网络；然后系统发起任务读取手机模块中的信息，确定是否有网络连接，若有网络连接则系统发起任务，等待满足触发自动发送彩信的条件；接着，嵌入式系统软件接受SMS(Short Message Service，短信服务)信息，并对之进行解析，根据解析的结果进行动作。当接收到用户的触发后，系统发起任务控制USB接口对图像获取、压缩模块进行命令控制和摄像；摄像后发起任务对USB口进行读取，接收图像获取、图像加工、压缩模块回传的全景图像数据；当接收到回传的全景图像数据后，嵌入式系统首先从存储单元中读取监测区域地址，接着将监测区域地址信息合并到全景图像中，最后将发起任务对全景图像数据进行MMS封装，封装格式符合MMS客户端协议；系统发起任务使用WAP协议与WAP信息网关建立连接，建立连接后由系统把封装的全景图像数据通过标准USB接口传送给手机模块，最后系统发起任务使用at指令控制手机模块把彩色图片发送到移动交换网络，最终转发到设定的目标移动通信终端用户，从而完成自动发送彩信的功能；

所述的嵌入式系统中所绑定了管理者和登记用户的报警手机号码，当事件触发后就自动将彩色图片发送到移动交换网络，最终转发到设定的目标移动通信所有终端用户的手机上，所述的终端用户包括在所述的嵌入式系统中管理者和登记用户；

所述的嵌入式系统中管理者和登记用户用手机拨打报警监测装置手机模块，响铃3声后挂断，这时监测装置自动抓拍现场全景图像后，将全景图像发给拨打号码手机；

在监测装置中设置了绑定和解除管理者和登记用户的报警手机号码功能，用手机发送密码“8888**”到监测装置，监测装置将该号码作为管理者用户；管理者用户发送密码“3333**”到监测装置，监测装置将删除管理者用户，然后就可以绑定新的管理者用户，监测装置中管理者用户只能有一个；管理者用户可以绑定和解除其他一股用户，管理者用户发送“bdxxxxxxxxxxx”，将括号内的号码xxxxxxxxxxx作为一股用户的手机号码绑定，并向管理者用户发送短信：提示xxxxxxxxxx号码已被绑定，监测装置中一共可绑定10个手机号码；管理者用户发送“jcxxxxxxxxxxx”，将已绑定的手机号码xxxxxxxxxxx解除绑定，并向管理者收据发送短信：告知xxxxxxxxxx号码已被解除；

管理者用户通过手机设置监测装置的布防或撤防，管理者用户发送“bf”给监测装置，监测装置进入监控状态，允许外部中断触发报警，当监测到大坝形变超过阈值，即危险等情况时的报警；设置成功的话监测装置自动向管理者用户发送短信：“****地区的大坝**号点的监测装置布防成功”；对于监测装置的撤防，管理者用户发送“cf”给监测装置，监测装置关闭中断触发，这时即使全方位倾斜传感器监测到倾斜情况也不报警，撤防设置成功的情况下，监测装置会自动发送信息给管理者，“****地区的大坝**号点的监测装置已撤防”。

实施例2

参照图1～图12，其余与实施例1相同，所不同的是在大坝安全智能全方位监测装置中采用单个全方位倾斜传感器，这样大坝安全智能全方位监测装置只要固定在大坝的坝肩上，如附图11、12所示，这种实施方案不需要在大坝上打孔埋入全方位倾斜传感器阵列，具有实施简单、维护方便、投入成本低等优点；但是也存在着无法检测出大坝的什么深度地方发生了水平位移等不足。

Claims (8)

1.一种大坝安全智能全方位监测装置，其特征在于：所述大坝安全智能全方位监测装置包括全方位倾斜传感器阵列、全方位视觉传感器、嵌入式系统、LED照明单元、声音报警单元、供电单元和太阳能充电单元；

所述的全方位倾斜传感器阵列是由多组全方位倾斜传感器和空心立杆构成，所述的全方位倾斜传感器固定在空心立杆内的中部，立杆埋入大坝的内部，立杆与立杆之间固定连接；

露出坝肩的所述的立杆上的一圈配置有LED照明单元，所述的立杆内安置有所述的嵌入式系统、声音报警单元、供电单元和全方位倾斜传感器，立杆的上部连接所述的全方位视觉传感器，立杆的外部固定着太阳能充电单元；

所述的全方位倾斜传感器包括上圆锥体、导电圆环、绝缘线、下圆锥体、导线、导电空心管、外壳和水银；导电圆环嵌入在上圆锥体内，嵌入后的导电圆环的边缘离上圆锥体的底部的距离为Δ，绝缘线安装在导电圆环上，下圆锥体的圆锥尖处插入导电空心管，导电空心管的一段进入下圆锥体的内部，绝缘线穿过导电空心管的内部将绝缘线引到下圆锥体的外部，导电空心管和下圆锥体固定密封，在下圆锥体中填满水银，然后将上圆锥体和下圆锥体固定在一起形成密闭的空间；上圆锥体和下圆锥体采用透明材料，与导电空心管连接的导线和与绝缘线连接的导线分别引线到外壳上；

所述的全方位视觉传感器由一次折反射镜面、二次折反射镜面、广角镜头和CMOS成像单元组成；

所述全方位倾斜传感器与所述的全方位视觉传感器通过外壳连接在一起，所述外壳的一圈配置有LED照明光源；所述的外壳内安置有所述的嵌入式系统，与导电空心管连接的导线和与绝缘线连接的导线与所述嵌入式系统连接；所述的全方位视觉传感器的CMOS成像单元与所述的嵌入式系统连接；所述的太阳能充电单元给供电单元充电，所述的LED照明单元用于给所述的全方位视觉传感器在环境光很弱情况下提供照明光。

2.如权利要求1所述的大坝安全智能全方位监测装置，其特征在于：所述的嵌入式系统包括嵌入式系统硬件和嵌入式系统软件；

所述的嵌入式系统硬件包括全景图像获取压缩模块、MMS协议处理模块和主控制器模块和手机模块，在所述的全景图像获取压缩模块中包括视频传感器模块和图像压缩模块，所述的视频图像模块与所述的全方位视觉传感器连接，所述的视频图像模块的输出给所述的图像压缩模块进行合成和压缩处理，所述的图像压缩模块与所述的主控制器模块进行连接；所述的MMS协议处理和主控制器模块用于处理图像数据和任务控制；所述的主控制器模块将合成和压缩过的现场全景图像经连接器发送给所述的手机模块，所述的手机模块用于发送彩信和接收短消息，包括基带处理模块和RF处理模块，所述的基带处理模块处理出站数据以产生基带TX信号，并输出所述基带TX信号至所述的RF处理模块，所述的RF处理模块负责接收及发射高频信号；

所述的嵌入式系统软件包括初始化系统参数模块，初始化获取模块、图像压缩处理器模块，初始化手机modem，建立ppp连接，发送连接包，断开ppp连接并返回；建立检查modem信息接收任务，建立系统主循环任务，在主循环任务中处理modem信息接收任务和中断处理程序中发送到信息队列中的内容；实时检测全方位倾斜传感器的信号，所述全方位倾斜传感器作为报警的主动触发信号，该触发信号将处于休眠状态的所述的嵌入式系统进行激活，所述的手机模块读取UIM信息发送无线信号寻找CDMA网络，进行用户号码账户和身份验证后连接到网络；然后所述的嵌入式系统发起任务读取手机模块中的信息，确定是否有网络连接，若有网络连接则所述的嵌入式系统发起任务，等待满足触发自动发送彩信的条件；接着，所述的嵌入式系统软件接受SMS信息，并对之进行解析，根据解析的结果进行动作；当接收到用户的触发后，所述的嵌入式系统发起任务控制USB接口对图像获取、压缩模块进行命令控制和摄像；摄像后发起任务对USB口进行读取，接收图像获取、图像加工、压缩模块回传的全景图像数据；当接收到回传的全景图像数据后，所述的嵌入式系统首先从存储单元中读取检测区域地址，接着将检测区域地址信息合并到全景图像中，最后将发起任务对全景图像数据进行MMS封装，封装格式符合MMS客户端协议；所述的嵌入式系统发起任务使用WAP协议与WAP信息网关建立连接，建立连接后由所述的嵌入式系统把封装的全景图像数据通过标准USB接口传送给手机模块，最后所述的嵌入式系统发起任务使用at指令控制手机模块把彩色图片发送到移动交换网络，最终转发到设定的目标移动通信终端用户，从而完成自动发送彩信的功能。

3.如权利要求1或2所述的大坝安全智能全方位监测装置，其特征在于：在所述的嵌入式系统软件中，在系统上电初始化时，主程序只进行系统的初始化，包括寄存器、外部设备等，初始化完成后，进入低功耗状态，然后CPU控制的设备都接到中断输入端上。当外设发生了一个事件，产生中断信号，使CPU退出节电状态，进入事件处理，事件处理完成后，继续进入节电状态；本发明中将全方位倾斜传感器的与导电空心管连接的导线和与绝缘线连接的导线接通时所产生的中断信号以及手机模块接收到短信时产生的中断信号接到中断输入端上；这样当检测装置检测到倾斜时或者接收到短信时CPU退出节电状态，进入相应的事件处理。

4.如权利要求1或2所述的大坝安全智能全方位监测装置，其特征在于：所述的供电单元给所述的嵌入式系统提供电源，所述的供电单元串接所述的全方位倾斜传感器的与导电空心管连接的导线和与绝缘线连接的导线给所述的LED照明光源和所述的声音报警单元提供电源；当全方位倾斜传感器的与导电空心管连接的导线和与绝缘线连接的导线导通时，所述的LED照明光源在电源的驱动下提供照明，所述的声音报警单元在电源的驱动下提供报警声音；所述的太阳能充电单元给所述的供电单元充电。

5.如权利要求1或2所述的大坝安全智能全方位监测装置，其特征在于：在所述的嵌入式系统软件中，控制全方位视觉传感器抓拍现场全景图像，并将全景图像发送给相关人员的手机中或者其他移动设备和监视设备上。

6.如权利要求1或2所述的大坝安全智能全方位监测装置，其特征在于：在所述的嵌入式系统软件中，绑定管理者和登记用户的报警手机号码，当事件触发后就自动将彩色图片发送到移动交换网络，最终转发到设定的目标移动通信所有终端用户的手机上，所述的终端用户包括在所述的嵌入式系统中管理者和登记用户；所述的嵌入式系统软件系统中设置了绑定和解除管理者和登记用户的报警手机号码功能。

7.如权利要求1或2所述的大坝安全智能全方位监测装置，其特征在于：在所述的嵌入式系统软件中，还包括布防或撤防功能模块，管理者用户通过手机设置检测装置的布防或撤防。

8.如权利要求1所述的大坝安全智能全方位监测装置，其特征在于：所述全方位倾斜传感器阵列采用单个全方位倾斜传感器，将全方位倾斜传感器固定在大坝的坝肩上。

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