基于测量机器人水利工程沉降变形监测精度分析

刘争

摘要：大坝安全的责任在于泰山，那里大坝安全监测作为大坝安全控制的重要手段越来越重要，对安全监测技术提出了更高的要求。地表变形监测是我国90%以上大坝的重要安全监测项目，也是控制大坝安全的重要手段。监视方法包括自动监视和手动监视，其中现有的常规变形自动监视方法包括真空激光标准化法、制导法、自动垂直法、全球导航卫星系统程序等。成本高昂、适应性强、不准确或尺寸不足，难以适应大坝变形监测的要求。本文的主要分析是基于测量机器人对径流变形变化的精度分析。

关键词：水利工程;实时监测;测量机器人;变形监测

引言

随着国民经济的快速发展，我国大型水利工程建（构）筑物越来越普遍，与之而来的沉降变形监测显得尤为重要。现阶段重点工程项目中常用的沉降变形监测方法主要为精密水准仪测量法，该方法测量精度高，但需耗费大量的人力物力。三角高程测量方法由来已久，观测方法简单，受地形限制较小，若将三角高程测量方法应用至沉降变形监测中，能很好地节省人力物力，但该方法高程精度受垂直角和测量距离影响较大。

1、系统构成

为了分析测量机器人全自动正弦工况如何受到垂直角度和实测距离的影响，本文用地图测量了测量机器人（TM30）和自发光照明装置。该系统组件是LKATM30测量仪，与单个AIO监控照明设备相结合，可实现全天候无人值守连续监控。这个系统的尺寸要大得多。使用此系统，员工可以更好地评估边坡是否安全，以及边坡是否满足指定的要求。自动监控系统的最大测量值为ca。3000m、毫米精度、仪器的灵活性和安全性更高，有效避开危险点，适用于远距离无接触监测。

1.1TM30測量机器人

测量机器人即为高精度、能自动监测的全站仪，其测量原理与全站仪相同。其配有伺服马达驱动，在一定的范围内，由系统控制，自动识别目标、追踪目标并自动记录观测数据（水平角、垂直角、距离），且其一般配有外接电源，能够昼夜连续测量。相比普通全站仪，测量机器人的监测精度较高，本文实验选用徕卡公司的TM30，其测角精度标称为±0.5″，测距精度标称为±（1mm+1×10-6D）。且在此仪器的基础上，对仪器进行实验检测，精确确定仪器的差分改正系数，实现温度、气压、大气折光等外部条件对测量距离、角度观测值的实时差分改正，提高观测的精度。

1.2自制一体式监测照准装置

为了使与TM30配套的棱镜能和沉降监测点一起发生沉降，本系统制作了塑料套管和金属连接杆。塑料套管的两端与监测点埋设钢筋和金属连接杆相连，再将金属连接杆与棱镜连接。使棱镜固定在监测标石上方，与监测点同步下沉。

2、监测基准网方法选择

用于监测大坝形成情况的大陆架静态全球导航卫星系统观测通常被使用，因为大坝位于高山河谷，两侧山坡陡峭，山坡倾斜60-70%，在更多条件下使用静止全球导航卫星系统观测更加困难。大坝在施工阶段和运行初期均按照基准标准进行了监测。但是，由于运行点的不稳定性和监测点的同步问题，很难准确应对大坝的变化情况，使得大坝的运行安全更加困难。出于这些原因，大坝结合笛卡尔量角器，使用高精度测量机器人监测基础结构。这是一个测量机器人的例子。测量机器人非常智能和自动化，标称角度精度±0.5′和测量精度（0.6mm+1 ppm x d），具有自动检测功能，ATR具有4度角，伺服电机转速180°仅为2.3s，镜像仅为2.9s，具有1000m的棱镜自动搜索功能，测量机器人目标棱镜功能具有以下优点：①外部观测环境条件较少;②ATR-角度精度为±0.5′③测量距离精度为0.6mm+1x 10-6d;④准确调整气象要素;⑤通过自动测量多转测角的程序控制，大大降低了劳动强度，使正常运行时间缩短了9/10倍;⑥全高度观测是可能的;⑦观察观察过程中观察到的缺陷，超过极限偏差时自动跟踪;⑧对同一站观测结果作出快速反应，有效克服外部因素的影响。从而可以有效地应对大坝对河流电厂外部监控的影响，提高监控精度和效率，降低运行难度和成本。

3、测量机器人自动监测系统的具体运用

3.1建立科学的监测体系

结合该边坡的自动监测特性，监测干事需要确定适当的边坡监测范围，全面了解该区域边坡周围的景观设计和水文条件，并有效地使用测量机器人系统进行实时自动监测。测量机器人系统主要由测量机器人、棱镜、监控软件及相关通信设备四部分组成。该测量机器人具有极高的精度和3000m的最大测量值，可通过使用自动化全站装置大大提高边坡稳定远程监控的精度。棱镜选择xcal gpr 112棱镜，并使用Intercard GeoMos专用监控软件对软件进行监控。建立测量机器人自动监测科学系统，不仅大大提高边坡稳定监测的效率，而且确保最终监测结果准确无误。边坡稳定监测需要科学准备，综合分析测量机器人系统提交的监测数据进行自动监测，以确保边坡自动化和远程监测的成功实施。

3.2数据的快速采集和传输

边坡稳定监测通过适当建立测量机器人观测台，实现了监测数据的快速采集和传输，该观测台通常测量测量的次数、反射镜的准确位置、间隔和各种通信参数。通过启用测量机器人监测系统的自动监测，测量机器人可以对每个固定监测点的三维坐标进行循环测量，实现边坡稳定性的真正自动监测目标。此外，监测数据的有效传输主要是通过GPRS模块实现的，用于基于测量机器人自动化系统使用特点的远程数据传输。从站发送到GPRS模块的信号一经发送，RS232模块即可快速转换为TCP或IP信号并发送到特定IP地址，控制服务器系统和Internet接收模块之间保持稳定的连接，以便高效接收TCP或IP信号数据。该系统实现了有效的数据转换，使边坡自动化监控人员能够更好地分析数据。

结束语

采用测量机器人构建大坝变形监测基础网，使该装置功能强大、用户友好。ATR精度优于市场上任何其他仪器，在观测方面提供了较高的精度，在尾流之间观测方面提供了较高的速度。从监测结果可见，结果可靠准确，为及时、准确、科学地分析和预测大坝变形提供了可靠的数据，特别是为峡谷大坝建造了高度精确的基线网。

参考文献：

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