[发明专利]一种边坡稳定性三维变形辅助监测装置及方法

说明书

本发明公开一种边坡稳定性三维变形辅助监测装置及方法，包括激光发射端、激光接收端以及供电系统，供电系统为激光发射端和激光接收端供电，激光发射端包括激光测距仪、控制器、准直激光发射器、GPRS模块以及第一无线通信模块，激光测距仪、GPRS模块和第一无线通信模块均与控制器双向通信连接，控制器通过GPRS模块连接云服务器，准直激光发射器连接控制器的输出端，激光接收端包括图像采集装置、处理器、存储器以及第二无线通信模块；图像采集装置连接处理器的输入端，第二无线通信模块和存储器均与处理器通过I/O接口连接，为边坡变形监测提供一套自动化装置，有助于实现边坡三维变形远程监测，能满足高精度、实时性、全天候、自动化以及网联监测的要求。

技术领域

本发明涉及边坡稳定性三维变形监测，具体涉及一种边坡稳定性三维变形辅助监测装置及方法。

背景技术

交通基础设施仍保持较快的发展速度，公路总里程和高速公路里程不断增加，，边坡作为公路施工主体项目之一，施工规模日益庞大。我国地质环境复杂，地形以山地、高原为主，广泛存在黄土、冻土、膨胀土、盐渍土、软土等特殊性岩土，要保障边坡防止工程体系的安全性和可靠性，防范边坡灾害对各类公路安全造成不良影响，就需要对边坡进行安全检测、评价并做出合理的处置维护措施。

边坡稳定性监测是保证边坡安全的重要手段，是边坡工程设计、施工和运行的重要组成部分。监测边坡的施工、运行过程中的变形情况，将为保证工程安全的各项决策提供科学一句，为修改设计、指导施工提供基本的数据资料，边坡稳定性监测已成为保证公路工程施工和运行安全不可缺少的重要手段。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种边坡稳定性三维变形辅助监测装置及方法，为边坡监测提供一套自动化装置，有助于实现边坡状态实时远程监测。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种边坡稳定性三维变形监测装置，包括激光发射端、激光接收端以及供电系统，供电系统为激光发射端和激光接收端供电，激光发射端包括激光测距仪、控制器、准直激光发射器、GPRS模块以及第一无线通信模块，激光测距仪、GPRS模块和第一无线通信模块均与控制器双向通信连接，控制器通过GPRS模块连接云服务器，第一无线通信模块用于向激光接收端发送信号，准直激光发射器连接控制器的输出端，激光接收端包括图像采集装置、处理器、存储器以及第二无线通信模块；图像采集装置连接处理器的输入端，第二无线通信模块和存储器均与处理器通过I/O接口连接。

控制器采用STM32单片机控制器，处理器采用FPGA；激光测距仪、GPRS模块和第一无线通信模块均与控制器通过RS485通信线连接，FPGA与第二无线通信模块通过RS485通信线连接；激光接收端中，处理器还连接有VGA接口，存储器采用SDRAM，图像采集装置采用COMS摄像头。

激光接收端设置有一个透射式靶标和一个反射式靶标，透射式靶标用于接收激光位移测量仪的激光，沿着激光透射方向，图像采集装置设置在透射式靶标的后方，透射式靶标和反射式靶标设置在边坡顶部，漫射滤光平面板作为透射式靶标的靶面。

供电系统包括光伏组件和蓄电池，光伏组件的电能输出端连接有变压器，变压器的输出端连接蓄电池、激光发射端以及激光接收端的电能输入端，蓄电池的电能输出端激光发射端以及激光接收端的电能输入端。

一种基于本发明所述装置的边坡稳定性监测方法，包括以下步骤：

激光发射端为主控端，控制器通过GPRS模块连接云服务器，建立连接后，定时打开准直激光发射器，通过第一无线通信模块向激光接收端发送通信指令；

图像采集装置实时获取图像，激光接收端通过处理器获取图像采集装置所采集的图像，根据所述图像数据计算出光斑的绝对位置，接收到发射端的通信指令后将光斑的绝对位置通过第二无线模块回传；