李焕菊 韩彦龙
山东省泰安市岱岳胜利水库管理中心 271024
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摘要：在进行水利工程建设的过程中，大坝常常会受到地质等各方面条件的影响进而产生各种形变，从而严重影响了水工程的建设安全以及后期使用安全等，因此本文将详细论述自动化技术在大坝变形监测中的应用，从而提高大坝的安全系数等。
关键词：自动化技术；大坝；变形监测；具体应用
常用的自动化技术有全站仪变形监测技术、三维激光扫描仪自动监测技术以及GPS自动化监测技术，不同的监测技术在大坝变形监测中的应用方式也各不一样。
一、全站仪变形监测技术
在进行大坝变形监测的过程中传统的监测方法是利用经纬仪、电磁波测距仪、全站仪以及水准仪等仪器进行测量，具体操作方法是周期性的测量大坝的距离、角度以及高度差等，再利用极坐标法、构网法以及交会法等实现大坝的变形监测。全站仪短边三角高程测量的精准度能完全满足变形监测的所有要求，因此其代替了以往的水准测量，在变形监测领域中被广泛的应用。全站仪具有监测成本低、数据便于处理以及适用性较强和操作简捷等特点，但同时也拥有非常多的不足之处，例如容易受到气候、地形等自然因素的影响，在对大坝进行监测的过程中只能进行部分的点位监测。
智能化全站仪变形监测系统是在自动化全站仪的基础上进行研发的，其距离测量精度较高，精度最高可达到0.5s，甚至测站局部的坐标系统测量精度可以精确到毫米[1]。
1、全站仪自动化总体设计
全站仪自动化监测系统主要由4部分组成，分别是控制中心、棱镜组、数据处理软件以及自动全站仪。控制中心具有连接各仪器的使命，而利用控制中心内部装置的数据处理软件以及全站仪等可以实现自动采集数据，与此同时还能进行数据分析与处理工作。全站仪受其监测功能的影响，在进行监测位置选择的过程中首先要保证视野的开阔性，同时还要保证工作基点的稳定性。而棱镜的安置位置选择需要能促使结构体的特征点得到充分显示的地方，与此同时还要重点注意棱镜的保护工作。
2、测量机器人自动化监测技术
2.1监测方法
测量机器人的监测方法主要分2步实现，首先测量机器人具有自动识别目标的功能，而且拥有较高的测量效率，即使是在光度较差的环境中，例如地下隧道等，测量机器人的工作仍然不会受影响，正常监测、记录，甚至还能自动平差，从而有效规避掉人为平差产生的失误等；其次再利用机器人进行观测之前，先要设定一条符合导线在两基准点之间，进而进行区间控制点的坐标监测工作，然后再以相同的方法监测出平面监控点坐标的相关数据值，然后再利用轴线法进行观测，控制的线为基准线，将控制线的一端作为控制点进行其他控制点的观测工作，然后在转换控制线的另一端作为控制点，共需观测2次，继而便会得到最终的数据。
2.2测量机器人的应用
测量机器人的应用范围相对较广，桥梁施工监测、地铁隧道变形监测、边坡工程以及高层建筑物的变形监测等都会运用到测量机器人，另外测量机器人还可以运用到航天、造船、汽车等行业中。
在进行高层建筑的过程中，常常会有建筑沉降或者建筑倾斜等安全隐患存在，利用监测技术不仅可以保证施工安全，还能保证建筑在后期的使用安全等。
传统的监测方式是利用人工进行监测，不仅浪费人力、物力，而且监测数据的精准度相对较低，甚至人员在操作与计算的过程中还会出现很多失误等，而利用监测机器人进行数据监测不仅监测的效率较高，而且监测的精准度也相对较高，同时还减省大量的人力与物力。
当测量机器人被运用到地下隧道的监测中时，自动化监测设备会将监测到的数据利用系统将其传送到控制器中，控制器中的软件便会处理并计算断面的收敛状况，隧道各建筑方会根据监测数据采取相应的施工措施从而保障地下隧道的施工安全以及后期的通行安全等。测量机器人在地下隧道的监测过程中具有精度高、自动报警、多目标监测以及实时数据处理和全自动等特点。
二、三维激光扫描仪自动监测技术
三维激光扫描系统主要由4部分组成，分别为机箱、三脚架、电源以及激光扫描仪等，三维激光扫描系统主要包含了4种系统，分别为仪器内控校正系统、激光扫描系统、摄像机系统以及激光测距系统。其中激光测距系统的工作原理主要是利用相位测距法、激光三角法以及脉冲测距法实现。2站点之间的距离确定是利用激光测距系统中激光发射与激光接收之间的时间差或者是相位差来决定的，光束的竖直角度以及水平角度的得到方式为：反射镜以等角度的方式进行匀速旋转，并在旋转的过程中发射激光，进而便可以得到相关的角度值。在采集过程中所使用的坐标系统为仪器坐标系，利用扫描仪系统以及激光测距系统便可以计算出物体上某点的三维坐标。三维激光扫描测量技术的最主要特点便是可以利用扫描点的云数据进而获得扫描点所对应的整个面的数据状况，传统的扫描测量技术是基于点进行测量的，而三维激光扫描测量技术是基于面进行测量的，因此也被常用于各种地质灾害的监测工作中[2]。
三、GPS自动化监测技术
GPS自动化监测技术中包含了通信、测绘、计算机技术以及自动化监测等多种功能的技术，GPS自动化监测技术的实现主要依靠GPS终端硬件系统、数据采集系统、实时显示子系统、数据处理子系统以及分析与预警子系统和数据库管理子系统等6大系统的共同作用。建立GPS实时形变监测系统的方法是将实时监测的网络利用静态GPS监测技术建立在滑坡上，进而实时监测在外部因素的影响下滑坡体的形态变化，最后再根据网络通讯技术、计算机技术以及现代测试技术等计算并对比观测到的数据，进而得出滑坡的三维位移的确切数据。GPS自动化监测技术主要有2种测量方法，分别为静态测量法和动态测量法[3]。
（1）静态测量法：具体操作方法是运用至少3台的GPS接收机同时观测不同观测点的数据变化，以边连接的方式形成一张数据网，基线则用软件进行结算，而待测电的三维坐标则是利用平差进行计算。静态测量法适用于GPS基准网的测量以及滑坡体的变形监测等，因为静态测量法具有测量精度高的特点，在进行滑坡体变形监测的过程中更多使用的是静态测量法。
（2）动态测量法：具体操作方法是将2台GPS接收机分别放置在不同的基点上，并对其进行5min左右的观测，在观测期间需要保证卫星可以连续跟踪到GPS接收机且不会失锁，在进行滑坡体的监测过程中会在监测点上停留2-10s的时间，进而所得到的数据在经过处理后可以精确到1-2cm。动态测量方法主要使用的技术为差分GPS测量技术，该技术的施行依据为载波相位观测。差分GPS测量技术的工作原理为：通过在基站上设置1台GPS接收机便可以连续性的观测到所有的可见卫星，而无线设备会实时的将所有观测到的数据传送至GPS观测接收机中，GPS观测接收机会根据接收到的数据以及差分定位的原理等进而计算出所有监测点的三维坐标以及精度，精度通常在2-5cm内。如果监测点与基准点之间的距离非常近，所有的点都有至少5颗GPS卫星监视，那么GPS接收机最终计算出的数据精度可达1-2cm。
结束语
随着科技与信息技术的发展，自动化技术的操作更为便捷、测量精度也不断提高，而且将其运用到变形监测中，不仅可以有效提高检测效率，而且还能有效减少人力与财力以及物力等方面的浪费，更重要的是还能保障大坝工程的施工安全以及后期的使用安全等。
参考文献
[1]宋智全.自动化技术在大坝变形监测中的应用研究[J].江西建材，2018(13):35-36.
[2]王祺,孙瑞.自动化技术在变形监测中的应用综述[J].四川建材，2018，44(09):63-64.
[3]张肃鑫.自动化技术在大坝变形监测中的应用研究[J].科技经济导刊，2018，26(19):96.