CN114164873A - 一种智能混凝土边坡监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能混凝土边坡监测系统，包括混凝土边坡数据采集模块、混凝土边坡监测模块、GPS卫星监测模块和中心处理模块；混凝土边坡数据采集模块用于获取混凝土边坡的搅拌数据和浇筑数据，混凝土边坡监测模块用于获取混凝土边坡的监测数据，GPS卫星监测模块用于获取混凝土边坡的卫星云图，中心处理模块分别与混凝土边坡数据采集模块、混凝土边坡监测模块和GPS卫星监测模块相连接，用于存储混凝土边坡的搅拌数据、浇筑数据、监测数据和卫星云图，分析混凝土边坡的破损情况。本发明将地面信息采集与GPS卫星监测相结合，获取地表变形、地表沉降和开裂对混凝土边坡的影响，实现了混凝土边坡破损情况的智能监测，为混凝土边坡的维护提供了重要依据。

Description

一种智能混凝土边坡监测系统

技术领域

本发明涉及混凝土边坡监测技术领域，具体涉及一种智能混凝土边坡监测系统。

背景技术

边坡监测主要是为了掌握边坡岩石的移动状况，对边坡岩石的破坏状态、位移速度、位移状态等进行的监测，我国矿山一般采用长期观测法，通过在裂隙两侧设置观测桩，根据观测桩距的变化计算边坡的位移。

现阶段的边坡监测系统多数是对边坡制备过程进行监测，对于混凝土边坡的监测多数集中于对网格式边坡的监测，由于网格式混凝土边坡中植被和泥土所占的边坡面积较大，混凝土所占边坡面积较少，使得边坡容易发生变形和损坏，为了保证边坡的稳固常采用全面浇筑混凝土的方式制备边坡，但是采用全面浇筑混凝土一旦发生变形或崩塌，其危险性远高于采用其他方式制备的边坡。因此，亟需提出一种智能混凝土边坡监测系统，实现对混凝土边坡的监测。

发明内容

本发明旨在解决上述问题，提供了一种智能混凝土边坡监测系统，通过对混凝土边坡变形情况进行监测，监测地表变形、地表沉降、岩体混凝土开裂等因素对混凝土边坡的稳定性影响，为混凝土边坡的维护提供了重要依据，有效避免了混凝土边坡因稳定性降低所导致的崩塌。

本发明具体采用如下技术方案：

一种智能混凝土边坡监测系统，包括混凝土边坡数据采集模块、混凝土边坡监测模块、GPS卫星监测模块和中心处理模块；

所述混凝土边坡数据采集模块，被配置为用于获取混凝土边坡的搅拌数据和浇筑数据；

所述混凝土边坡监测模块，被配置为用于获取混凝土边坡的监测数据；

所述GPS卫星监测模块，被配置为用于获取混凝土边坡的卫星云图；

所述中心处理模块，分别与混凝土边坡数据采集模块、混凝土边坡监测模块和GPS卫星监测模块相连接，被配置为用于混凝土边坡的搅拌数据、浇筑数据、监测数据和卫星云图的存储和处理。

优选地，所述混凝土边坡数据采集模块分别与混凝土搅拌设备和混凝土浇筑设备相连接，用于获取混凝土的搅拌数据和混凝土的浇筑数据。

优选地，所述混凝土的搅拌数据包括混凝土中各组分的设计配比、混凝土中各组分的用量、搅拌方式和温度，混凝土的浇筑数据包括混凝土浇筑的施工时间、施工温度、混凝土浇筑量、混凝土初凝时间和混凝土边坡的设计长度、设计宽度、设计倾斜角度。

优选地，所述混凝土边坡监测模块分别与温湿度传感器、拉绳位移传感器、测斜仪、雨量计、连续摄像机和瞬间摄像机相连接，温湿度传感器用于测量监测期内混凝土边坡所处环境的温度和湿度，拉绳位移传感器用于测量监测期内混凝土边坡的位移，测斜仪用于测量监测期内混凝土边坡的倾斜角度，雨量计用于测量监测期内混凝土边坡所处环境的降水量，连续摄像机用于连续获取监测期内混凝土边坡的动态影像，瞬间摄像机用于定时获取监测期内混凝土边坡的静态图像。

优选地，所述混凝土边坡监测模块还设置有人工录入数据库，用于录入和保存人工巡查时利用裂缝仪测量的混凝土边坡裂缝宽度。

优选地，所述GPS卫星监测模块将监测期获取到的混凝土边坡卫星云图实时传输至中心处理模块，用于获取混凝土边坡的表面情况。

优选地，所述中心处理模块内部设置有动态影像分析模块、静态影像分析模块、传感器数据分析模块和卫星云图分析模块；

所述动态影像分析模块用于提取混凝土边坡的网格色彩，通过将监测期内的混凝土边坡动态影像网格化，提取混凝土边坡动态影像中混凝土边坡的网格色彩，并将混凝土边坡的网格色彩传输至静态影像分析模块；

所述静态影像分析模块用于获取监测期内混凝土边坡的变化，根据混凝土边坡的网格色彩对监测期内混凝土边坡静态图像进行网格化处理，并将监测期内不同时间获取到的混凝土边坡静态图像进行重叠，对比分析后得到监测期内混凝土边坡的变化；

所述传感器分析模块用于获取监测期内混凝土边坡的位移和倾斜角度，根据中心处理模块中存储的混凝土边坡监测数据，确定监测期内混凝土边坡所处环境的湿度、温度、降水量以及混凝土边坡的位移和倾斜角度，分析环境湿度、温度和降水量对混凝土边坡的影响；

所述卫星云图分析模块用于获取监测期内混凝土边坡的损坏情况，根据中心处理模块中存储的混凝土边坡卫星云图，结合监测期内混凝土边坡的变化，分析监测期内混凝土边坡表面裂缝的发展情况以及混凝土边坡的损坏情况，确定混凝土边坡的破损率。

本发明具有如下有益效果：

1、本发明通过在智能混凝土边坡监测系统内设置混凝土边坡数据采集模块、混凝土边坡监测模块、GPS卫星监测模块和中心处理模块，通过及时获取混凝土边坡的搅拌数据、浇筑数据、监测数据和卫星云图，实现了对混凝土边坡的实时监测。

2、本发明通过将混凝土边坡监测模块分别与温湿度传感器、拉绳位移传感器、测斜仪、雨量计、连续摄像机和瞬间摄像机相连接，从空间、时间两个维度对混凝土边坡进行监测，使得混凝土边坡的监测数据更加全面，有利于提升混凝土边坡破损情况评价的准确性。

3、本发明中心处理模块通过在混凝土边坡动态影像中提取混凝土的网格色彩，利用混凝土的网格色彩在混凝土边坡静态影像中识别混凝土边坡，对比分析不同时刻混凝土边坡的情况，得到监测期内混凝土边坡的变化，结合监测期内混凝土边坡的卫星云图，得到混凝土边坡表面裂缝的发展情况以及混凝土边坡的破损率，实现了对混凝土边坡损坏的监测，有利于对混凝土边坡损坏进行预警，有效避免了混凝土边坡的崩塌。

附图说明

图1为本发明一种智能混凝土边坡监测系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明：

本发明提出了一种智能混凝土边坡监测系统，如图1所示，包括混凝土边坡数据采集模块、混凝土边坡监测模块、GPS卫星监测模块和中心处理模块，其中，混凝土边坡数据采集模块被配置为用于获取混凝土边坡的搅拌数据和浇筑数据；混凝土边坡监测模块被配置为用于获取混凝土边坡的监测数据；GPS卫星监测模块被配置为用于获取混凝土边坡的卫星云图；中心处理模块分别与混凝土边坡数据采集模块、混凝土边坡监测模块和GPS卫星监测模块相连接，被配置为用于存储混凝土边坡的搅拌数据、浇筑数据、监测数据和卫星云图，并对混凝土边坡的监测数据和卫星云图进行处理。

混凝土边坡数据采集模块分别与混凝土搅拌设备和混凝土浇筑设备相连接，用于获取混凝土的搅拌数据以及混凝土的浇筑数据，其中，混凝土的搅拌数据包括混凝土中各组分的设计配比、混凝土中各组分的用量、搅拌方式和温度，混凝土的浇筑数据包括混凝土浇筑的施工时间、施工温度、混凝土浇筑量、混凝土初凝时间和混凝土边坡的设计长度、设计宽度、设计倾斜角度。

混凝土边坡监测模块分别与温湿度传感器、拉绳位移传感器、测斜仪、雨量计、连续摄像机和瞬间摄像机相连接，温湿度传感器用于测量监测期内混凝土边坡所处环境的温度和湿度，拉绳位移传感器用于测量监测期内混凝土边坡的位移，测斜仪用于测量监测期内混凝土边坡的倾斜角度，雨量计用于测量监测期内混凝土边坡所处环境的降水量，连续摄像机用于连续获取监测期内混凝土边坡的动态影像，瞬间摄像机用于定时获取监测期内混凝土边坡的静态图像。同时，混凝土边坡监测模块还设置有人工录入数据库，用于人工录入和保存混凝土边坡的裂缝宽度，由于混凝土边坡监测过程中可能存在监测盲区，需要工作人员周期性的对混凝土边坡进行巡检，利用裂缝仪测量混凝土边坡上产生的裂缝宽度，并将测量到的裂缝宽度手动录入至人工录入数据库中，混凝土边坡监测模块实时将获取到的监测数据传输至中心处理模块中，人工录入数据库对混凝土边坡监测数据进行了补充，使得混凝土边坡监测数据更加完善。

GPS卫星监测模块用于在监测期内实时获取混凝土边坡的卫星云图，并将获取到的卫星云图实时传输至中心处理模块中，供中心处理模块及时对混凝土边坡卫星云图进行分析，确定混凝土边坡的损坏情况。

中心处理模块用于存储监测期内的浇筑数据、监测数据和卫星云图，并根据监测期内的监测数据和卫星云图分析混凝土边坡的变化和损坏情况，中心处理模块内部设置有动态影像分析模块、静态影像分析模块、传感器数据分析模块和卫星云图分析模块。

动态影像分析模块用于提取混凝土边坡的网格色彩，根据监测期内连续摄像机拍摄的混凝土边坡动态影像，利用动态影像分析模块对混凝土边坡动态影像进行网格化处理后，在混凝土边坡动态影像中识别混凝土边坡所在区域，提取混凝土边坡所在区域的网格色彩，并将混凝土边坡的网格色彩传输至静态影像分析模块，由于混凝土边坡中骨架部分与平铺部分在网格中的色彩不同，根据网格色彩中混凝土边坡骨架部分和平铺部分的色彩变化，能够清楚的展示混凝土边坡上的裂缝、凸起、凹陷和缺损。

静态影像分析模块用于获取监测期内混凝土边坡的变化，根据动态影像分析模块传输的网格色彩，在监测期内瞬间摄像机拍摄的各混凝土边坡静态图像中提取混凝土边坡，从而确定不同时刻混凝土边坡静态图像中的混凝土边坡，通过将监测期内不同时刻的混凝土边坡静态图像进行重叠，对比分析即可得到监测期内混凝土边坡的变化，静态影像分析模块充分利用了混凝土边坡监测数据，通过对采集图像进行比对，直观展示了监测期内混凝土边坡的变化。

传感器分析模块用于获取监测期内混凝土边坡的位移和倾斜角度，根据中心处理模块中存储的混凝土边坡监测数据，确定监测期内不同时刻混凝土边坡所处环境的湿度、温度、降水量以及混凝土边坡的位移和倾斜角度，分析监测期内环境湿度、温度和降水量对混凝土边坡的影响，有利于根据气候条件预测混凝土边坡损坏情况的影响。

卫星云图分析模块用于获取监测期内混凝土边坡的损坏情况，根据中心处理模块中存储的混凝土边坡卫星云图，得到监测期内不同时刻混凝土边坡的倾斜角度和位移情况，结合监测期内混凝土边坡的变化，分析监测期内混凝土边坡表面裂缝的发展情况以及混凝土边坡的损坏情况，确定混凝土边坡的破损率。卫星云图分析模块通过采用外部监测与内部监测相结合的方式，将监测期内不同时刻混凝土边坡的卫星云图与静态影像分析模块确定的混凝土边坡变化相结合，更加直观和清晰的展示了监测期内混凝土边坡的损坏情况，实现了对混凝土边坡损坏的提前预警，有利于工作人员及时对混凝土边坡进行维修和养护，避免了混凝土边坡的大规模崩塌，保证了混凝土边坡的稳定。

本发明提出的一种智能混凝土边坡监测系统，其工作过程具体包括以下步骤：

步骤1，设置智能混凝土边坡监测系统的监测期时长为一个月，在混凝土边坡上分别设置温湿度传感器、拉绳位移传感器、测斜仪、雨量计、连续摄像机和瞬间摄像机，分别将温湿度传感器、拉绳位移传感器、测斜仪、雨量计、连续摄像机和瞬间摄像机与混凝土边坡数据监测模块相连接，将混凝土搅拌设备和混凝土浇筑设备分别与混凝土边坡数据采集模块相连接，再分别将混凝土边坡数据采集模块、混凝土边坡监测模块、GPS卫星监测模块与中心处理模块相连接。

步骤2，利用混凝土边坡数据采集模块获取混凝土的搅拌数据和浇筑数据，并将混凝土的搅拌数据和浇筑数据存储至中心处理模块中；利用温湿度传感器、拉绳位移传感器、测斜仪、雨量计进行测量，获得监测期内混凝土边坡所处环境的温度、湿度、降水量以及混凝土边坡的位移和倾斜角度，同时，在监测期内利用连续摄像机拍摄混凝土边坡的动态影像，并利用瞬间摄像机定时对混凝土边坡进行拍摄，获取监测期内不同时刻下混凝土边坡的静态影像，GPS卫星监测模块配合使用，获取监测期内不同时刻下混凝土边坡的卫星云图。

步骤3，监测结束时，混凝土边坡数据采集模块、混凝土边坡监测模块、GPS卫星监测模块分别将监测期内获取的测量数据存储至中心处理模块中，中心处理模块的动态影像分析模块根据连续摄像机拍摄的混凝土边坡动态影像，提取混凝土边坡的网格色彩并发送至静态影像分析模块中，静态影像分析模块根据混凝土边坡的网格色彩识别混凝土边坡静态图像中的混凝土边坡，对比得到监测期内混凝土边坡的变化，结合混凝土边坡卫星云图，获取混凝土表面裂缝的发展情况和混凝土边坡的损坏情况，确定混凝土边坡的破损率。

步骤4，智能混凝土边坡监测系统根据中心处理模块确定混凝土边坡破损率进行预警，及时提醒工作人员对混凝土边坡进行维修和养护。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种智能混凝土边坡监测系统，其特征在于，包括混凝土边坡数据采集模块、混凝土边坡监测模块、GPS卫星监测模块和中心处理模块；

所述混凝土边坡数据采集模块，被配置为用于获取混凝土边坡的搅拌数据和浇筑数据；

所述混凝土边坡监测模块，被配置为用于获取混凝土边坡的监测数据；

所述GPS卫星监测模块，被配置为用于获取混凝土边坡的卫星云图；

所述中心处理模块，分别与混凝土边坡数据采集模块、混凝土边坡监测模块和GPS卫星监测模块相连接，被配置为用于混凝土边坡的搅拌数据、浇筑数据、监测数据和卫星云图的存储和处理。

2.根据权利要求1所述的一种智能混凝土边坡监测系统，其特征在于，所述混凝土边坡数据采集模块分别与混凝土搅拌设备和混凝土浇筑设备相连接，用于获取混凝土的搅拌数据和混凝土的浇筑数据。

3.根据权利要求2所述的一种智能混凝土边坡监测系统，其特征在于，所述混凝土的搅拌数据包括混凝土中各组分的设计配比、混凝土中各组分的用量、搅拌方式和温度，混凝土的浇筑数据包括混凝土浇筑的施工时间、施工温度、混凝土浇筑量、混凝土初凝时间和混凝土边坡的设计长度、设计宽度、设计倾斜角度。

4.根据权利要求1所述的一种智能混凝土边坡监测系统，其特征在于，所述混凝土边坡监测模块分别与温湿度传感器、拉绳位移传感器、测斜仪、雨量计、连续摄像机和瞬间摄像机相连接，温湿度传感器用于测量监测期内混凝土边坡所处环境的温度和湿度，拉绳位移传感器用于测量监测期内混凝土边坡的位移，测斜仪用于测量监测期内混凝土边坡的倾斜角度，雨量计用于测量监测期内混凝土边坡所处环境的降水量，连续摄像机用于连续获取监测期内混凝土边坡的动态影像，瞬间摄像机用于定时获取监测期内混凝土边坡的静态图像。

5.根据权利要求4所述的一种智能混凝土边坡监测系统，其特征在于，所述混凝土边坡监测模块还设置有人工录入数据库，用于录入和保存人工巡查时利用裂缝仪测量的混凝土边坡裂缝宽度。

6.根据权利要求1所述的一种智能混凝土边坡监测系统，其特征在于，所述GPS卫星监测模块将监测期获取到的混凝土边坡卫星云图实时传输至中心处理模块，用于获取混凝土边坡的表面情况。

7.根据权利要求1所述的一种智能混凝土边坡监测系统，其特征在于，所述中心处理模块内部设置有动态影像分析模块、静态影像分析模块、传感器数据分析模块和卫星云图分析模块；

所述动态影像分析模块用于提取混凝土边坡的网格色彩，通过将监测期内的混凝土边坡动态影像网格化，提取混凝土边坡动态影像中混凝土边坡的网格色彩，并将混凝土边坡的网格色彩传输至静态影像分析模块；

所述静态影像分析模块用于获取监测期内混凝土边坡的变化，根据混凝土边坡的网格色彩对监测期内混凝土边坡静态图像进行网格化处理，并将监测期内不同时间获取到的混凝土边坡静态图像进行重叠，对比分析后得到监测期内混凝土边坡的变化；

所述传感器分析模块用于获取监测期内混凝土边坡的位移和倾斜角度，根据中心处理模块中存储的混凝土边坡监测数据，确定监测期内混凝土边坡所处环境的湿度、温度、降水量以及混凝土边坡的位移和倾斜角度，分析环境湿度、温度和降水量对混凝土边坡的影响；

所述卫星云图分析模块用于获取监测期内混凝土边坡的损坏情况，根据中心处理模块中存储的混凝土边坡卫星云图，结合监测期内混凝土边坡的变化，分析监测期内混凝土边坡表面裂缝的发展情况以及混凝土边坡的损坏情况，确定混凝土边坡的破损率。

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