水库大坝沉陷和水平位移自动监测系统设计

发布时间：2023-02-22 19:39

　　水库大坝是重要的基础工程,其能否安全稳定运行关系到当地人民的生命财产安全,因此及时、准确的获取水库坝体的状态参数就显得尤为重要。传统的水库坝体安全监测主要靠人工测量,或使用半自动的测量仪进行监测,这些监测手段大多测量精度较差,监测时间长,耗时耗力。而一些新式的监测手段,诸如全站仪,虽然其能够实现坝体远程自动监测功能,但由于成本过高,限制了其在中小水库监测项目上的推广。因此,本文结合坝体安全监测的实际要求,设计了一种基于准直激光和图像处理技术的坝体视觉监测系统,该系统能够以较低的成本实现对水库坝体的沉降和水平位移进行远程自动监测。本套系统由基站、主站和监测中心三部分组成,基站又分成图像采集板和基站控制板两个部分。由STM32F407和OV2640构成的图像采集板主要负责坝体位移的监测,以STM8L为核心的基站控制板则控制基站的运行,并负责与主站间的无线通信。基站和主站构成星型无线网络,一个主站对多个基站进行管理,并通过GPRS网络与监测中心通信。为了确保系统内部通信的可靠性,文中设计了一套通信协议用于系统内部各部分的通信。该监测系统使用一固定于坝体一侧岸边基准点上的激光器发射准直激光,其...

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及实际意义
    1.2 国内外大坝位移测量的研究现状和发展趋势
        1.2.1 位移监测系统的研究现状
        1.2.2 位移监测系统发展趋势
    1.3 文章主要研究内容和构架
第二章 水库坝体监测系统方案设计
    2.1 常见坝体监测方法分析
        2.1.1 引张线技术
        2.1.2 正倒垂线技术
        2.1.3 测斜仪技术
        2.1.4 连通管法
        2.1.5 振弦式沉降仪技术
        2.1.6 智能全站仪技术
        2.1.7 GPS监测仪技术
    2.2 基于准直激光和图像处理技术的坝体监测技术原理简述
    2.3 系统整体方案设计
        2.3.1 硬件部分设计方案
        2.3.2 系统软件设计方案
        2.3.3 监测系统性能指标
    2.4 本章小结
第三章 水库坝体监测系统硬件设计
    3.1 监测系统硬件设计概述
    3.2 主要元器件选型
        3.2.1 图像采集板的摄像头及处理芯片选型
        3.2.2 基站控制板控制芯片选型
        3.2.3 主站控制板控制芯片选型
        3.2.4 主站GPRS模块选型
        3.2.5 无线通信模块选型
    3.3 系统硬件通信接口简介
        3.3.1 串口
        3.3.2 I2C接口
        3.3.3 SCCB接口
        3.3.4 DCMI接口
    3.4 监测基站硬件设计
    3.5 监测主站硬件设计
    3.6 本章小结
第四章 水库坝体监测系统软件设计
    4.1 图像处理算法研究
        4.1.1 彩色图像灰度处理
        4.1.2 图像滤波处理
        4.1.3 图像二值化处理
        4.1.4 图像特征点的提取
        4.1.5 随机光扰的滤除
    4.2 通信协议设计
        4.2.1 主站与基站通信协议
        4.2.2 主站与监测中心通信协议
    4.3 监测基站程序设计
        4.3.1 摄像头驱动程序设计
        4.3.2 图像采集板主程序
        4.3.3 图像采集板中断响应程序
        4.3.4 基站控制板主程序
        4.3.5 基站控制板中断响应程序
    4.4 监测主站程序设计
    4.5 本章小结
第五章 监测基站的实物制作及性能测试
    5.1 监测基站的实物制作
    5.2 监测基站性能测试
        5.2.1 长度像素比的测量
        5.2.2 测试环境的搭建
        5.2.3 系统精度测试
        5.2.4 误差分析
    5.3 本章小结
第六章 结论
参考文献
致谢
附录



本文编号：3748174