CN112146586A - 边坡形变监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种边坡形变监测系统，该监测系统包括定位装置、监测位传送装置、激光测距装置和监测终端，定位装置可以大范围地定位边坡上布置的每个反射板的坐标，以此确定位置发生变化的移位反射板，监测位传送装置可以根据每个移位反射板的定位坐标依次将激光测距装置传送至相应的监测位置处，激光测距装置可以在监测位置周围不同的测量位置处测量与移位反射板之间的距离，监测终端可以根据激光测距装置测量得到的多组距离数据换算得到移位反射板处边坡表面的表面位移，达到精准监测重点监测点形变的目的。

Description

边坡形变监测系统

技术领域

本发明涉及用于测量地面形变移动的技术领域，具体涉及一种边坡形变监测系统。

背景技术

边坡是指为保证路基稳定，在路基两侧做成的具有一定坡度的坡面。边坡容易受到雨水侵蚀，造成滑坡影响到路基的安全。所以需要实时对边坡进行监测，确定边坡的形变程度，以便及时进行处理。

现有技术中存在通过激光定位测距的方式监测边坡的位移，如专利《公路边坡表面位移远程自动监测装置》(公告号CN203011344U)中公开了一种公路边坡表面位移远程自动监测装置，包括有激光测距仪。激光测距仪采集传感器到边坡表面反射板的距离信息，根据激光测距仪与边坡表面反射板间的监测线的仰角与边坡走向与倾向间的夹角，换算出边坡表面的表面位移。

通过激光定位测距监测边坡形变具有定位精度高，不易受到外界干扰的特点，但是由于单个激光测距仪只能监测一个监测点的形变，监测范围窄，不能满足整个边坡形变监测的需求，为扩大边坡的监测范围，现有技术中提供通过图像定位的方法监测边坡形变，如专利《基于双摄像机成像技术的公路高危边坡监控方法》(公告号CN102831751A)。

并具体公开了：沿待监测边坡长度方向分布安装摄像机，使各预定的监测点同时处在两个摄像机的拍摄范围内，根据两台摄像机拍摄的图像计算边坡上布设的监控点的空间坐标，得到监控点的空间坐标点集，定期计算相邻两个监控点的三维空间之间的欧式距离，监控坡面变化情况；将监控得到的边坡位移或滑动值与预设允许的临界值进行比较，根据预设规则进行处理。

图像定位监测边坡的方法具有监测范围广的特点，但是由于需要采边坡图像，所以容易受到环境光照度的影响，而且监测精准度有限，难以对需要重点监测的监测点进行精准监测。因此，现有技术亟需一种监测范围广，并且可以对重点监测点进行精准监测的边坡监测技术。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提出一种边坡形变监测系统，可以大范围地监测边坡形变，并可以精准监测需要重点监测的监测点的形变。

具体技术方案如下：

提供了一种边坡形变监测系统，在第一种可实现方式中，包括：

定位装置，用于定位边坡上布置的每个反射板的坐标，并确定位置发生变化的移位反射板，以及移位反射板相对于定位装置的定位坐标；

监测位传送装置，用于根据每个移位反射板的定位坐标依次将激光测距装置传送至相应的监测位置处；

激光测距装置，用于实时测量移位反射板与监测位置之间的距离；

监测终端，用于根据激光测距装置的测量结果确定边坡的表面位移。

结合第一种可实现方式，在第二种可实现方式中，所述定位装置包括双目视觉定位装置。

结合第一种可实现方式，在第三种可实现方式中，所述监测位传送装置包括：

直线驱动模组，所述激光测距装置设置于直线驱动模组的移动座上；

移动控制器，用于通过移位反射板的定位坐标确定监测位置，并控制直线驱动模组将激光测距装置传送至监测位置。

结合第三种可实现方式，在第四种可实现方式中，所述移动控制器还用于根据移位反射板的定位坐标和预设的初始坐标，确定所述移位反射板的位移数据，并根据位移数据分配每个移位反射板对应的监测次序。

结合第三或第四种可实现方式，在第五种可实现方式中，所述移动控制器还用于根据移位反射板的定位坐标和预设的初始坐标，确定所述移位反射板的位移数据，并根据位移数据分配每个移位反射板对应的监测时长。

结合第一种可实现方式，在第六种可实现方式中，所述激光测距装置包括：

激光测距仪；

测量位传送装置，用于将激光测距仪传送至多个不同的测量位置；

所述监测终端根据激光测距仪在不同测量位置处测量得到的测量结果确定边坡的表面位移。

结合第六种可实现方式，在第七种可实现方式中，所述激光测距装置还包括角度调整装置，该角度调整装置用于调整所述激光测距仪在不同测量位置处的测量角度。

结合第七种可实现方式，在第八种可实现方式中，所述角度调整装置包括：

角度调整电机，轴连接所述激光测距仪；

角度控制器，用于根据定位坐标和测量位置的位置坐标确定角度调整信息，并根据角度调整信息控制所述角度调整电机转动。

结合第八种可实现方式，在第九种可实现方式中，所述角度调整装置还包括：

角度传感器，用于检测所述转动球的转动角度；

PID控制器，用于根据转动角度和角度调整信息控制所述角度调整电机转动。

结合第六至九种可实现方式中的任意一种可实现方式，在第十种可实现方式中，所述激光测距装置还包括：

红外标记器，用于标记所述激光测距仪的测量点；

定位摄像机，用于定位所述红外标记器标记的测量点与移位反射板之间的相对位置；

所述角度控制器根据所述相对位置调整所述角度调整信息。

有益效果：采用本发明的边坡形变监测系统，可以大范围地监测边坡形变，并且可以确定需要重点监测的监测点，通过激光测距的方式对重点监测点进行精准监测。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明的系统分布示意图；

图2为激光测距仪7、测量位传送装置6、直线驱动模组5的连接结构示意图；

图3为激光测距仪7的结构示意图；

图4为本发明的控制系统的原理框图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示的边坡形变监测系统的系统分布示意图，该监测系统包括：

定位装置1，用于定位边坡上布置的每个反射板的坐标，并确定位置发生变化的移位反射板2，以及移位反射板2相对于定位装置1的定位坐标；

监测位传送装置3，用于根据每个移位反射板2的定位坐标依次将激光测距装置4传送至相应的监测位置处；

激光测距装置4，用于测量移位反射板2与监测位置之间的距离；

监测终端，用于根据激光测距装置4的测量结果确定边坡的表面位移。

具体而言，定位装置1固定在路基上，可以定位边坡上布置的每个反射板相对于定位装置1的坐标，即可以定位每个监测点的坐标，定位装置1可以是现有图像定位系统、无线定位系统或GPS定位系统等。定位装置1可以通过对比反射板的定位坐标和初始坐标，判断反射板是否移动，如果移动，则将反射板定义为移位反射板2，即需要重点监测的监测点，实现监测监测边坡形变的效果。

监测位传送装置3沿边坡平行设置在路基上，并且与定位装置1的相对位置固定。监测位传送装置3可以根据移位反射板2相对于定位装置1的定位坐标，确定移位反射板2对应的监测位置，并将激光测距装置4传送至监测位置处。激光测距装置4可以在监测位置处持续测量移位反射板2相对于激光测距装置4的距离，监测终端可以根据激光测距装置4测量得到的距离数据换算得到移位反射板2处边坡表面的表面位移，达到精准监测重点监测点形变的目的。

在本实施例中，优选的，所述定位装置1包括双目视觉定位装置。双目视觉定位装置可以通过现有的图像定位技术确定边坡上每个反射板的坐标，监测范围广，并且不用在反射板上设置相配合的元器件，节约监测成本以及方便后期维护。

在本实施例中，优选的，如图2、图4所示，所述监测位传送装置3包括：

直线驱动模组5，所述激光测距装置4设置于直线驱动模组5的移动座上；

移动控制器，用于通过移位反射板2的定位坐标确定监测位置，并控制直线驱动模组5将激光测距装置4传送至监测位置。

直线驱动模组5沿边坡平行设置在路基上，并且与定位装置1的相对位置固定。移动控制器可以根据激光测距装置4在直线驱动模组5的位置，以及直线驱动模组5与定位装置1之间的相对位置，确定激光测距装置4相对于定位装置1的相对位置。移动控制器可以根据移位反射板2相对于定位装置1的定位坐标，以及激光测距装置4与定位装置1之间的相对位置确定监测位置，从而控制直线驱动模组5将激光测距装置4传送至监测位置处测量移位反射板2与监测位置之间的距离。

在本实施例中，优选的，所述移动控制器还用于根据移位反射板2的定位坐标和预设的初始坐标，确定所述移位反射板2的位移数据，并根据位移数据分配每个移位反射板2对应的监测次序。

移动控制器可以根据根据移位反射板2的初始坐标和定位坐标估算得到移位反射板2的移动距离，并根据每个移位反射板2的移动距离划分监测优先级，合理地对每个重点监测点进行监测。

在本实施例中，优选的，所述移动控制器还用于根据移位反射板2的定位坐标和预设的初始坐标，确定所述移位反射板2的位移数据，并根据位移数据分配每个移位反射板2对应的监测时长。

具体而言，移动控制器可以根据的位移程度分配每个移位反射板2的监测时长，对于位移严重的区域，移动控制器可以分配更多地监测时长进行监测，使激光测距装置4在相应的测量位置处停留更多的时间，以采集更多的距离数据进行分析，确定该区域的位移情况。

在本实施例中，优选的，如图2所示，所述激光测距装置4包括：

激光测距仪7；

测量位传送装置6，用于将激光测距仪7传送至多个不同的测量位置；

所述监测终端根据激光测距仪7在不同测量位置处测量得到的测量结果确定边坡的表面位移。

具体而言，测量位传送装置6设置于直线驱动模组5的移动座上，同样可以是直线驱动模组，激光测距仪7安装在测量位传送装置6的滑座上并指向边坡。当直线驱动模组5将激光测量装置4传送到监测位置后，所述测量位传送装置6可以将激光测距仪7水平推近或推远边坡，将激光测距仪7传送至不同的测量位置处。

激光测距仪7可以在不同的测量位置处测量移位反射板2板与测量位之间的距离，从而获得更多的距离数据，监测终端可以根据测量得到距离数据推算移位反射板2相对于各个测量位置的表面位移，最后通过加权平均或其他现有的计算方法确定最终结果，以提高监测精确度。

在本实施例中，优选的，所述激光测距装置4还包括角度调整装置，该角度调整装置用于调整所述激光测距仪7在不同测量位置处的测量角度。

在测量位传送装置6将激光测距仪7传送至测量位置后，所述角度调整装置可以调整激光测距仪7在不同测量位置处的测量角度，使激光测距仪7在移位反射板2上的测量点保持不变，减小因测量位置变化造成的误差。

在本实施例中，优选的，如图4所示，所述角度调整装置包括：

角度调整电机，轴连接所述激光测距仪7；

角度控制器，用于根据定位坐标和测量位置的位置坐标确定角度调整信息，并根据角度调整信息控制所述角度调整电机转动。

如图3所示，激光测距仪7包括激光测距传感器8、转动球9、支架10，激光测距传感器8设置在转动球9内，转动球9设置在支架10之间，并通过转动轴与设置在支架10内的角度调整电机连接，支架10固定在所述滑座12上。

角度控制器可以根据移位反射板2的定位坐标，以及预设的测量位置的位置坐标确定测量点与测量位置连线与水平线之间的夹角，并根据夹角确定角度调整信息，并根据角度调整信息控制角度调整电机转动相应角度，为了方便控制和移动激光测距仪7，当激光测距仪7在测量位置处测量完成后，角度控制器控制角度调整电机转动，将激光测距仪7调整恢复到水平测量状态。

在实施例中，优选的，如图4所示，所述角度调整装置还包括：

角度传感器，用于检测所述转动球9的转动角度；

PID控制器，用于根据转动角度和角度调整信息控制所述角度调整电机转动。

角度传感器可以测量转动球9的转动角度并反馈给PID控制器，PID控制器可以获取角度传感器反馈的角度传感器，以及角度控制器确定的角度调整信息精准控制角度调整电机的转动角度。

在本实施例中，优选的，图4所示，所述激光测距装置4还包括：

红外标记器11，用于标记所述激光测距仪7的测量点；

定位摄像机12，用于定位所述红外标记器11标记的测量点与移位反射板2之间的相对位置；

所述角度控制器根据所述相对位置调整所述角度调整信息。

如图3所示，红外标记器11和定位摄像机12均设置在转动球9内，每次更换测量位置并调整激光测距仪7的测量角度后，红外标记器11可以标记激光测距仪7在移位反射板2上的测量点，定位摄像机12可以通过现有的图像定位技术定位测量点在移位反射板2上的坐标，角度控制器可以根据测量点在移位反射板2上的坐标调整角度调整信息，以对激光测距仪7的测量点位置进行微调，使激光测距仪7的测量点处于移位反射板2的中央位置处，方便每次更换测量位置处后固定激光测距仪7的测量点位置。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种边坡形变监测系统，其特征在于，包括：

定位装置，用于定位边坡上布置的每个反射板的坐标，并确定位置发生变化的移位反射板，以及移位反射板相对于定位装置的定位坐标；

监测位传送装置，用于根据每个移位反射板的定位坐标依次将激光测距装置传送至相应的监测位置处；

激光测距装置，用于测量移位反射板与监测位置之间的距离；

监测终端，用于根据激光测距装置的测量结果确定边坡的表面位移。

2.根据权利要求1所述的边坡形变监测系统，其特征在于，所述定位装置包括双目视觉定位装置。

3.根据权利要求1所述的边坡形变监测系统，其特征在于，所述监测位传送装置包括：

直线驱动模组，所述激光测距装置设置于直线驱动模组的移动座上；

移动控制器，用于通过移位反射板的定位坐标确定监测位置，并控制直线驱动模组将激光测距装置传送至监测位置。

4.根据权利要求3所述的边坡形变监测系统，其特征在于，所述移动控制器还用于根据移位反射板的定位坐标和预设的初始坐标，确定所述移位反射板的位移数据，并根据位移数据分配每个移位反射板对应的监测次序。

5.根据权利要求3或4所述的边坡形变监测系统，其特征在于，所述移动控制器还用于根据移位反射板的定位坐标和预设的初始坐标，确定所述移位反射板的位移数据，并根据位移数据分配每个移位反射板对应的监测时长。

6.根据权利要求1所述的边坡形变监测系统，其特征在于，所述激光测距装置包括：

激光测距仪；

测量位传送装置，用于将激光测距仪传送至多个不同的测量位置；

所述监测终端根据激光测距仪在不同测量位置处测量得到的测量结果确定边坡的表面位移。

7.根据权利要求6所述的边坡形变监测系统，其特征在于，所述激光测距装置还包括角度调整装置，该角度调整装置用于调整所述激光测距仪在不同测量位置处的测量角度。

8.根据权利要求7所述的边坡形变监测系统，其特征在于，所述角度调整装置包括：

角度调整电机，轴连接所述激光测距仪；

角度控制器，用于根据定位坐标和测量位置的位置坐标确定角度调整信息，并根据角度调整信息控制所述角度调整电机转动。

9.根据权利要求8所述的边坡形变监测系统，其特征在于，所述角度调整装置还包括：

角度传感器，用于检测所述转动球的转动角度；

PID控制器，用于根据转动角度和角度调整信息控制所述角度调整电机转动。

10.根据权利要求6-9任一所述的边坡形变监测系统，其特征在于，所述激光测距装置还包括：

红外标记器，用于标记所述激光测距仪的测量点；

定位摄像机，用于定位所述红外标记器标记的测量点与移位反射板之间的相对位置；

所述角度控制器根据所述相对位置调整所述角度调整信息。

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