CN112593583A - 一种基于混凝土框格的边坡监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于混凝土框格的边坡监测系统，包括三个模块：1、彩色框格模块，彩色框格模块主要由现场浇筑的混凝土框格构成，利用自然环境边坡防护模板对网格结构进行浇筑，同时混凝土颜色预制成与周围环境反差极大的颜色，以形成监测的网络骨架；2、图像采集模块，在所监测边坡正前方设置摄像机，该摄像机用于拍摄边坡与混凝土框格的图像；3、数据处理模块，与图像采集模块相连的数据处理模块通过算法识别混凝土框格所形成的监测网格骨架的变化，用以预警边坡异常情况。本发明可实现全自动的边坡异常情况监测，可以满足恶劣天气下的边坡监测工作。

Description

一种基于混凝土框格的边坡监测系统

技术领域

本发明涉及一种基于混凝土框格的边坡监测系统，属于土木工程结构健康监测领域，尤其涉及边坡监测领域。

背景技术

近年来随着我国经济的快速发展，城市中的公路、铁路以及河道等工程得到兴建，逐渐成为城市人民出行及生活环境的主要动脉。当随着各建筑的建立，导致岩土的成分变得复杂，造成了严重的水土流失，滑坡现象频发，严重影响人们的生活和安全;

目前，边坡治理中以工程护坡和生态护坡为主。工程护坡往往采取石料或混凝土挡墙和护面,或采用格构防护、锚喷支护，这样做能克服边坡带来的严重的水土流失和滑坡、泥石流等灾害,但也带来严重的环境问题，如生态失衡等，同时也无法监测边坡的后期变化，难以保证护坡效果的长期有效性；生物护坡可以利用生物（主要是植物）,单独或与其他构筑物配合对边坡进行防护和植被恢复，但植物的生长会掩盖护坡结构，导致无法监测边坡的变化。现浇网格生态护坡技术作为一种新型技术，其网格状的构造有利于护坡植物的种植和生长，同时混凝土框格的变形程度可以作为边坡异常检测的重要指标，而目前相关的研究及应用较为匮乏，为此，急切需要一种基于混凝土框格的边坡检测系统，在实现边坡防护、保证水土保持的同时，实现对边坡异常情况的实时监测和预警。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种新型的落石防护网监测系统，其技术方案如下：包括混凝土框格、锚杆、摄像机、边坡、网络服务器。其中，混凝土框格由钢筋混凝土在边坡上通过预制的边坡防护模板浇筑而成，其网格形状根据实际需求设计，可预制为六棱格，并可在网格内种植植被，实现水土保持的目的。进一步的，由于边坡多处于人迹罕至的野外，为了便于对象体的提取，混凝土框格预制成与周围环境反差极大的颜色；

进一步的，混凝土框格的网格形状利于形成监测网络骨架，且用于边坡支护的混凝土框格与边坡连为整体又不受植被等影响，以混凝土框格的变形来反映边坡状况。摄像机对边坡进行持续拍摄，定时将数据上传至服务器，通过深度学习算法提取出彩色网络骨架，基于网络服务器分析对比混凝土框格前后变形情况，进行边坡异常情况监测和预警；

一种新型的落石防护网监测系统，其技术方案为包括彩色框格模块、图像采集模块、数据处理模块。彩色框格模块，所述混凝土框格通过预制的边坡防护模板，利用钢筋混凝土在边坡上浇筑网格，并利用网格与坡体连接的锚杆形成稳定的三维立体构造；图像采集模块，摄像机用于对监测边坡和混凝土框格进行拍摄；数据处理模块，用于接受发送的边坡和混凝土框格的图像，存储到计算机中并且对混凝土框格的图像进行图像识别，通过算法提取混凝土框格的彩色网络骨架，对比骨架前后变化以判断混凝土框格的变形，并将结果存储到计算机的数据库中。进一步的，将混凝土框格的最初状态记为初始安全状态，不同时间拍摄的图像用于实时监测，可进行人工编号。混凝土框格的位移变形对应着图像中网络骨架的变化，进而表征边坡的变形情况，与初始安全状态对比，实现边坡异常情况的监测预警；

本发明的有益效果是：本发明提供了一种基于混凝土框格的边坡监测系统，可以用于监测边坡的异常情况。该系统具有以下的优点：1、该方法利用混凝土框格自身的网格结构，可以形成算法处理时的网络骨架，大大增加图像处理的精准度；2、用于边坡支护的混凝土框格与边坡连为整体又不受植被等影响，以混凝土框格的位移变形可以反映边坡的变形状况，用以边坡异常情况的监测预警；3、摄像机固定在指定位置长期作业，可将拍摄的图片通过网络定时上传至服务器进行图片处理与分析，实现对边坡异常情况的实时监测。相对于人工巡检方式，该系统实现成本低，可广泛应用于山体、高速公路路堑等场景，满足恶劣天气下的监测。

附图说明

图1是本发明的监测系统示意图；

图2是本发明的混凝土框格设计示意图；

图3是本发明的边坡初始安全状态示意图；

图4是本发明的边坡整体变形示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围；

一种基于混凝土框格的边坡监测系统，包括混凝土框格（1）、锚杆（2）、摄像机(3)、边坡(4)、网络服务器(5)，具体步骤如下：

步骤1:对边坡现场进行勘察，确定边坡的几何形状特征、各项参数信息以及工程施工的地质条件因素等，对边坡的不规则部位进行整理，并清除表面残留的垃圾及障碍物等，使河道边坡的坡面更加平整，方便后续施工；

步骤2：如图1，根据事先设定好的各项参数，在边坡的表面修筑锚杆（2）结构；

步骤3：如图1，在平整的边坡上根据网格结构设计，布置相应的钢筋结构，按照交错的排布方式进行铺设，并将锚杆（2）结构与钢筋进行焊接，将现浇混凝土框格（1）的边坡防护模板放置在边坡上，将各个结构进行固定，从而完成对一整个连续不断地浇筑系统的构件；

步骤4：如图2，根据不同边坡特有的性质，配比不同混凝土框格（1）的浇筑材料，并用搅拌设备对材料进行充分的搅拌，保证材料均匀分布在框格中；

步骤5：将搅拌均匀后的浆液灌入模板当中，待其充分凝固后，将自然环境边坡防护模板取下，并进行后续的维护工作；

步骤6：重复上述步骤3~5的操作，完成统一且形状规则的混凝土框格（1）护坡结构;

步骤7：如图1，混凝土框格（1）浇筑完毕后，在所监测的边坡（4）的正前方选择合适位置，进行摄像机（3）的安装，摄像机（3）固定在指定位置；

步骤8：图像采集模块对边坡（4）和混凝土框格（1）进行拍摄，对摄像机进行参数设置，确保摄像头实时拍摄边坡，并定时将图像上传至服务器；

步骤9：数据处理模块接收发送的边坡（4）和混凝土框格（1）的图像，并上传至网络服务器（5），再对混凝土框格（1）的彩色网络骨架进行提取，对比前后网格的变化，分析混凝土框格（1）的位移变形情况，并将结果存储到计算机的数据库中。初始安全状态，不同时间拍摄的图像用于实时监测，可进行人工编号。混凝土框格（1）的位移变形对应着图像中网络骨架的变化，进而表征边坡的变形情况，与初始安全状态对比，发出预警提示；

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求；

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种基于混凝土格栅的边坡监测系统，包括混凝土框格（1）、锚杆（2）、摄像机(3)、边坡(4)和网络服务器(5)共五部分组成，其特征在于：

所述混凝土框格（1）采用钢筋混凝土现场浇筑，形状规格可预制为六棱框格；

所述混凝土框格（1）利用自然环境边坡防护模板实现框格的制作，可采用纤维材质和树脂材料混合加工而成的不规则形状的模板，在模板的一侧含有多条相互交织的沟槽，形成网格大小相同的结构；

所述混凝土框格（1）混凝土预制为与周围环境反差极大的颜色，与边坡（4）、边坡（4）上的植被颜色区分，可形成监测网络；

所述锚杆（2）以铁质的螺纹结构和圆钢结构为主，置于坡体内；

所述摄像机（3）安装在所需监测边坡（4）的正前方，实时拍摄边坡（4）与混凝土框格（1）的图像，摄像机（3）记录混凝土框格的初始状态作为安全状态，不同时期的拍摄图像作为实时数据，定时通过网络上传网络服务器（5）。

2.根据权利要求1所述的一种基于混凝土格栅的边坡监测系统，其特征在于：包括依次连接设置的彩色框格模块、图像采集模块、数据处理模块。

3.根据权利要求1所述的一种基于混凝土格栅的边坡监测系统，其特征在于：混凝土框格（1）通过边坡防护模板现场浇筑而成，由于边坡（4）多处于人迹罕至的野外，为了便于对象体的提取，可根据现场环境将混凝土框格（1）预制成与周围环境反差极大的颜色；边坡上附着植物多为绿色植物或无植物，可将混凝土框格（1）预制成红色，形成较为强烈的颜色反差。

4.根据权利要求1所述的一种基于混凝土格栅的边坡监测系统，其特征在于：用于边坡支护的混凝土框格（1）通过锚杆（2）与边坡连为整体又不受植被等影响，以混凝土框格（1）的位移变形来反映边坡状况。

5.根据权利要求1所述的一种基于混凝土格栅的边坡监测系统，其特征在于：混凝土框格（1）的网格形状可根据实际情况设计，一般可制为六棱框格;网格形状配合颜色差异，可以形成算法处理时的网络骨架，大大增加图像处理的精准度，同时可在混凝土框格（1）内内种植护坡植被，实现水土保持的目的。

6.根据权利要求1所述的一种基于混凝土格栅的边坡监测系统，其特征在于：图像采集模块包括摄像机（3）安置于所需监测边坡（4）的正前方固定点；摄像机（1）固定在指定位置长期作业，控制摄像机以一定的时间间隔对边坡连续拍摄，所获取图像直接上传至网络服务器（5），对图像进行识别，必要时缩短拍照间隔加强监控，并进行预警，实现远程实时监控。

7.根据权利要求1所述的一种基于混凝土格栅的边坡监测系统，其特征在于：数据处理模块包括网络服务器（5），用于接受发送的边坡（4）和混凝土框格（1）的图像，通过算法提取混凝土框格的彩色网络骨架，并将结果存储到计算机的数据库中。

8.根据权利要求1所述的一种基于混凝土格栅的边坡监测系统，其特征在于：摄像机（3）记录混凝土框格（1）的最初状态记为初始安全状态，不同时间拍摄的图像用于实时监测，可进行人工编号；混凝土框格（1）的位移变形对应着图像中网络骨架的变化，进而表征边坡的变形情况，与初始安全状态对比，分析计算混凝土框格的位移变形，判断边坡是否安全，及时预警，从而实现对边坡异常情况的实时监测报警。

9.根据权利要求1-8任一所述的一种基于混凝土格栅的边坡监测系统，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：框格模板设计，根据实际情况选择框格形状，网格结构的内部配有高强度的钢筋材质，能够将所有边坡（4）上的网格结构进行紧密的连接，网格的高度要根据实际的河道边坡结构参数进行适当的调整；

步骤2：混凝土框格浇筑，利用钢筋混凝土在河道边坡上浇筑网格，并利用网格与河道坡体连接的锚杆形成稳定的三维立体构造，起到稳定边坡的作用；其中现浇混凝土可预制成与周围环境反差极大的颜色，待混凝土框格（1）施工完成后，可在框格结构内部添加适合本地生长的植被作为修复植物，固土护坡；

步骤3：图像上传与分析：图像采集模块对边坡和混凝土框格（1）进行定时拍摄，数据处理模块接收发送的边坡（4）和混凝土框格（1）的图像，并上传至网络服务器（5），再对混凝土框格（1）的彩色网络骨架进行提取，识别前后网络骨架的变化，分析混凝土框格（1）的位移变形情况，并将结果存储到计算机的数据库中；对比混凝土框格（1）前后变形差异，进而判断边坡（4）是否发生异常情况，进行实时的监测报警。

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