同禾科技針對大壩、水閘、堤防、海塘等水工建筑物研發了一套包含位移監測、滲流監測、雨水情測報、視頻監控在內的自動化監測系統,通過監測表面位移、滲流壓力、滲流量、雨水情等測項,結合物聯網監測預警平臺,對數據進行整理、計算、分析、展現,智能診斷水工建筑物的健康狀態,為水利基礎設施管養提供可靠的數據依據,有效地提高水利行業結構物災變風險的防范和應急處理能力。
表面位移監測是大壩安全監測最為重要的測項,傳統的監測方法包括靜力水準儀、全站儀、GNSS等,但都無法解決誤報警問題,報警后需人工到達現場進行核查,無法及時掌握現場情況。采用機器視覺智能測量系統對大壩的表面位移進行監測,具有實時性高、精度高、安裝方面、監測成本低等優勢。
布設方案
機器視覺智能測量儀布設在岸基穩定區域,靶標以20~50m間距布設在壩頂或壩體。為了提升監測精度,增設了測光點,測光點類似工作基點,一般布設在對岸岸基穩定區域。
一個測量儀可同時監測多個靶標,輸出每個測點的沉降及沿河流方向的水平位移。當收到測點報警信息時,即時將報警時間點前后各1分鐘的視頻數據上傳至管理平臺,消除位移測點誤報警的可能。
機器視覺智能測量儀通過市電或太陽能供電,采集到的數據接入專有電氣柜,經過4G/5G無線傳輸或網線、光纖等方式傳輸到數據管理平臺。


▋測量原理
機器視覺智能測量系統采用物聯網技術及智能災變識別算法將視頻數據轉化為變形數據,實現對各類土木工程結構物的超高精度非接觸式實時測量,達到對結構物健康狀況全天候監測的目的。
該系統由機器視覺智能測量儀、相機鏡頭、靶標、本地調試APP、同感云結構物健康監測管理平臺組成。

◎ 機器視覺智能測量儀內含嵌入式計算模塊,可對記錄的靶標圖像進行畸變處理,校正靶標位移,提高結構物位移的監測精度;同時采用動態局部視窗算法,解決了運算復雜和計算量大的問題,從而使得所有的監測數據都能夠在本地微型嵌入式計算模塊中運行計算。
◎ 機器視覺智能測量儀可以同時測量水平和豎直二維位移量,能夠實現一臺監測裝置同時監測多個靶標,大大簡化了現場的儀器布設,降低了監測成本。
▋某水庫大壩監測
該水庫攔河壩為混凝土面板堆石壩,壩長381m。工程于2006年8月開工,2011年9月基本完工。為保證水庫的安全運營,采用機器視覺智能測量系統對壩頂表面位移進行監測。


設備自安裝運行以來,現場數據平穩,豎向沉降和水平變形均不超過3mm。
▋某大閘監測
該大閘為中國內河口第一大閘,位于水文地質條件復雜區,其中潮汐影響尤為劇烈,需要實時精確地測量大閘的變形。為確保大閘安全,采用機器視覺智能測量儀同時監測閘體的水平位移與垂直位移。


監測數據顯示,所有測點的變形規律與潮汐變化規律高度一致,通過高頻率連續監測,首次得出了閘體位移與潮汐變化的相關關系,為分析大閘的健康狀態提供了重要依據。
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