水库大坝沉陷和水平位移自动测量方法研究

发布时间：2017-03-30 18:03

  本文关键词：水库大坝沉陷和水平位移自动测量方法研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着社会经济建设的快速发展,国家大力开发水力资源造福人类,兴建了大量的水库大坝工程,确保水库大坝安全运行显得尤为重要。当前,我国中小型水库大坝位移监测系统主要采用“有线”方式,该方式能准确实现信号的采集,离线后进行数据分析,具有较好的抗干扰性,但网络布线量大,不能全面分析大坝的实时结构状态、运行情况等。针对传统有线方式监测系统存在的缺点,介绍一种基于无线传感器网络的CMOS成像技术的监测方法,能够实时观测大坝的位移。该技术利用激光图像检测方法,将激光平行光管(总基准点)固定在远离坝体的一端,坝体上固定多个监测点,等间距分布,通过光电探测器(CMOS图像传感器)采集光斑图像,进行图像处理,获得光斑中心点坐标,推算出大坝实际的位移量,数据经无线网络传送到监测中心,实时分析和存储。此方法具有高效率、低成本、集成化等优点,可弥补有线网络传感器的不足之处。本文主要研究无线网络监测系统的图像采集模块、硬件开发模块和软件图像处理模块等,深入研究激光光斑图像处理算法。当外界环境具有强干扰因素时,传统算法对光斑图像进行处理,经常会出现一些分散的斑点或检测到边缘不完整的地方,甚至致使光斑中心定位产生严重的偏差。结合传统算法,设计一种基于差分运算的目标光斑中心定位算法,首先采集多幅背景图像和目标图像,分别进行中值处理,得到相应的背景图像(无光斑)和目标图像(有光斑),经差分运算去除噪声后,得到目标明确的图像并识别出光斑,同时进行中值滤波和形态学开闭运算滤除噪声点,增强算法抗干扰性;计算合理的梯度算子,结合圆拟合计算方法对光斑中心定位,提高精度。通过实验对此论证,在外界干扰环境下,对采集到的激光光斑图像分别采用重心法和圆拟合方法进行光斑像素中心点的提取,对比分析得出的实验数据,验证改进后的算法具有较高的精度。基于无线网络CMOS图像处理技术的位移测量方法,具有稳、快、准、操作简单等优点,可同时对水库大坝的垂直位移和水平位移进行监测,弥补人工测量的不足,是一种新型的坝体位移监测方法。
【关键词】：大坝位移 监测系统 无线网络 激光图像技术 MATLAB图像处理
【学位授予单位】：济南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV698.1;TP391.41
【目录】：

• 摘要7-8
• abstract8-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 课题研究背景及意义10-12
• 1.2 国内外大坝位移测量的研究现状与发展趋势12-15
• 1.2.1 位移监测系统的研究现状12-14
• 1.2.2 位移监测系统发展趋势14-15
• 1.3 文章主要研究内容和构架15-16
• 第二章 大坝位移现有测量方法研究16-26
• 2.1 水平位移在线监测技术16-19
• 2.1.1 测斜仪技术16-17
• 2.1.2 引张线技术17-18
• 2.1.3 正、倒垂线技术18-19
• 2.2 垂直位移在线监测技术19-22
• 2.2.1 连通管法在线位移监测技术19-21
• 2.2.2 固定式水平测斜仪位移监测技术21
• 2.2.3 振弦式沉降仪监测技术21-22
• 2.3 三维位移在线监测技术22-23
• 2.3.1 智能全站仪技术22
• 2.3.2 GPS自动化变形监测技术22-23
• 2.4 本章小结23-26
• 第三章 水库坝体位移监测系统整体方案研究26-36
• 3.1 系统方案研究思路26-28
• 3.2 各子系统架构的研究思路分析28-35
• 3.2.1 集中管理控制器模块29-30
• 3.2.2 系统监测点的检测器模块30-32
• 3.2.3 图像采集装置模块32-34
• 3.2.4 系统通讯网络和数据的传送方式34-35
• 3.3 本章小结35-36
• 第四章 图像处理方法研究36-46
• 4.1 MTALB数字图像处理软件36-37
• 4.2 图像处理过程37-44
• 4.2.1 光斑中心定位算法37-40
• 4.2.2 激光光斑的识别40-41
• 4.2.3 图像滤波及边缘检测41-42
• 4.2.4 圆心拟合42-44
• 4.3 本章小结44-46
• 第五章 标靶光斑图像处理实验结果与分析46-60
• 5.1 提取标靶上激光光斑图像的边缘46-48
• 5.2 光斑中心定位实验以及位移测量的整个过程48-58
• 5.2.1 实验对比过程49-52
• 5.2.2 重心法和拟合圆曲线法抗干扰性的对比实验52-55
• 5.2.3 位移测量实验55-57
• 5.2.4 影响测量精度的误差分析57-58
• 5.3 本章小结58-60
• 第六章 总结与展望60-62
• 6.1 总结60-61
• 6.2 展望61-62
• 参考文献62-66
• 致谢66-68
• 附录68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 牛海涛;赵勋杰;;采用棋盘格模板的摄像机标定新方法[J];红外与激光工程;2011年01期

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本文编号：277713