徕卡机器人在水库大坝监测中的应用探索

周鹏+王晓云

摘要：目前我国国民经济飞速发展，先进的科学技术不断应用在各行各业中，徕卡TM30精密监测机器人技术眼界高远、细致入微。几十年来，徕卡测量系统在精密监测领域积累了丰富的经验，综合了长距离的自动精确照准、数字化系统的优点，测角精度满足了最高精度的测量要求。文章探讨了徕卡机器人在水库大坝监测中的应用。

关键词：徕卡机器人；水库大坝；大坝监测；水利工程；徕卡测量系统 文献标识码：A

中图分类号：TV698 文章编号：1009-2374（2017）06-0055-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.06.028

近年來，我国科学技术不断发展，机器人也逐渐走入到工程建设中，随着人们生活水平的提高，我国越来越重视基础设施的施工建设，基础工程的设施也越来越先进、越来越完善。在许多工程项目中其施工建设与工作运行监测也越来越受到重视，在我国水库大坝的工程项目中其建设施工与运行监测严重影响着水库大坝的质量与工作运行安全，徕卡机器人凭借先进的科学技术和丰富的测量经验被广泛地应用在水库大坝的监测工作中，徕卡机器人摒弃了传统监测技术的限制，在大坝监测工作中使用了大量的先进测量技术，为我国水电行业的发展做出了自己的贡献。

1 徕卡机器人监测技术简述

20世纪初，在测量界诞生了引起轰动的光学经纬仪T3。在以后相当长的时间内，徕卡机器人监测系统有着高品质与高精度高的特征，并且研制出来了更加精准的测量仪。目前，徕卡TM30精密监测机器人全面替代已经“光荣退休”的TCA1800、TCA2003综合性能并超越其50%，适用于现在及未来的各行各业的监测项目。徕卡TM30测量仪器的精度非常高，速度也非常快，有着自动化的设计，可以保证该测量仪连续不断的工作运行下去，就算是被监测的事物有着非常细小的变化也能够发现。徕卡TM30测量仪具备多种先进的科学技术，例如小视场、数字影像采集等，有了这些先进的技术徕卡TM30监测仪所能监测到的范围就大大增加了，可以适用于各种类型的水库大坝监测。徕卡TM30监测仪自身所具备的一些优点可以连续不断的一年，每天24小时的不间断自动化监测，且确保所采集数据的高质量和高可靠性，即使在无人值守的恶劣环境，也无所畏惧。

2 水库大坝监测的重要性

水是生命之源，离开水是无法生存下去的，在污染如此严重的现在，如何充分利用水资源，改造水环境是非常重要的。利用水资源其中重要的一项就是修建水库，水库可以蓄水，不仅仅可以调节水量，也可以进行水利发电，还可以对周围的农田进行灌溉，防水防涝，也可以养鱼等，使得水资源得以充分的利用。根据资料得知我国水库水坝数量是世界第一，在实际的工作运行中由于各方面因素影响，至今我国大约有3000多座水库出现溃坝现象，生命财产遭到了严重的损失，生态也遭到了严重的破坏。水库大坝安全稳定的运行关系着国计民生，水库大坝监测必须要重视起来，水库大坝监测主要是对坝肩、坝体和近坝区岸坡以及大坝周围的环境进行监测。一般来说主要是仪器观测与人工检查监视，并且通过合理的计算分析，对水库大坝工作运行的状态进行科学的评估，对水库大坝未来的状态进行科学合理的预测，确保水库大坝可以安全稳定地运行。

3 徕卡机器人在水库大坝监测中的技术优势

3.1 ATR技术

运用徕卡独创的ATR技术，TM30更适用于远距离、全天候的自动化监测。长距离自动精确照准测量棱镜的时候，其测程非常广，可以达到3000米的作用，并且精度也非常高，大大提高了检测仪的监测半径，并且降低了仪器设置站之间间隔条件，规避了危险的站点，进而保证了测量仪器的安全，特别是大型的水库大坝工程项目，其大大降低了成本。在测量点时，监测仪器的影像数据采集功能能够拍摄到影像数据并且加以保存。

3.2 压电陶瓷驱动技术与异型抛物镜面传输技术

徕卡将压电陶瓷驱动技术与异型抛物镜面传输技术运用于TM30全站仪，以市场无与伦比的速度来搜索监测目标，其智能识别功能可以仪器在高速旋转的情况下，依然可以确保其测量精度最优，确保测量数据更加高效可靠。使用徕卡机器人来进行监测，其监测出来的数据会更加真实可靠，还可以保存下来，并且能够通过电缆光纤、网络或者电信将数据计算出来。TM30使用压电陶瓷驱动技术，使仪器不仅转速快而且噪声低，更抗磨损而经久耐用，即使在极端恶劣的环境下，TM30仍能正常工作。智能配电管理系统以及压电陶瓷驱动技术共同确保仪器实现高精度的同时，也可达到低更能耗、更长的免维护期、更低的维护成本，有效地提高生产效率。

4 徕卡机器人在水库大坝中的应用

徕卡机器人全天候工作无间歇，TM30全站仪满足24小时×7天每周不间断的监测任务要求：不受野外较大温差和风雨、沙尘天气的影响，更不受白天黑夜的限制，完全适应各种恶劣环境。TM30与GeoMos结合提供完整监测系统徕卡TM30与徕卡GeoMos自动监测软件无缝连接成为完整监测系统，完成任何监测任务。

4.1 徕卡机器人的性能参数

（1）能见度一般可以达到40公里；（2）监测里程可以达到1000米；（3）当监测物在阴影里面，其监测的距离可以达到500米以上。

4.2 徕卡机器人的增加功能

测量机载软件目前可安装于徕卡最新的TS02、TS06、TS09、TS30、TM30全站仪内，并增加了如下功能：（1）输入里程、偏差可计算坐标并自动保存；（2）根据坐标反算出里程、偏离中线距离、偏离设计标高高差；（3）输入里程、偏差可自动放样任意设施点，线路加宽时可输入偏距进行改正；（4）断面测量机载自动分析后，现场激光自动指向超欠挖处等功能。

徕卡机器人功能增加后会变得非常厉害，能够适用于各种类型的曲线，也可以监测不同类型结构各异的水库大坝，把水库大坝所有的数据信息输入到徕卡机器人中，以便解决水库大坝施工建设中有可能发生的各种

问题。

4.3 使用徕卡机器人检测比较方便

徕卡机器人监测系统的输入方式非常灵活，可以将所有的数据信息直接输入到徕卡机器人监测仪器当中，也可编辑好之后再传输到徕卡机器人上，其软件的操作程序非常简单清楚，每项监测流程几乎都可以一键完成，每个模块之间的数据信息可以做到无缝连接，监测的数据信息可以通过数据分析模块直接处理。

4.4 徕卡机器人监测的结果比较精确

徕卡机器人监测的数据信息非常精准，徕卡机器人的设计适用于各种曲线，其测量出来各种数据信息的精度非常高，甚至可以达到毫米。徕卡机器人监测比较经济高效，系统可以进行各种情况的监测工作，从而节约大量的人力物力。

4.5 徕卡机器人监测的技术参数

（1）能见度一般可以达到40公里；（2）监测的里程可以达到1000米；（3）当监测物在阴影里面，其监测的距离可以达到500米以上。

4.6 徕卡机器人的测量技术

徕卡机器人的研发是具有前瞻性的，非常适合现实与未来使用，其监测的精确度非常高，在水库大坝监测中起到了非常大的作用。徕卡TM30全站仪有0.5″及1″可供选择，确保每次测量的高可靠性。TM30变形监测系统TM30变形监测系统研究采用设站观测法，建立以TM30测量机器人为主体的变形。TS30和TM30区别徕卡TM30监测机器人是专为监测系统设计开发，拥有高精度、高可靠性和坚实耐用的特点，其长距离自动目标识别技术，有利于提高监测半径，避开危险站点，可以为监测项目。徕卡各系列全站仪ATR视场角相比较而言，TS30与TS15却远远达不到TM30的效果，差了三倍，如正常視场角。现在许多水库大坝监测项目采用徕卡测量机器人TM30型全站仪进行监测。

监测方式报告方法主要有三种：GPS-RTK技术、边坡监测机器人（TM30全站仪）和边坡监测雷达。徕卡TM30与徕卡GeoMos自动监测软件无缝连接成为完整监测系统，完成任何监测。边坡监测采用测量机器人（徕卡TM30全站仪）与徕卡GeoMos监测软件组成的监测系统一套，其具有自动识别目标的ATR功能，能够自动搜索，照准目标实现角度和距离。使用徕卡TM30机器人测量仪器对水库大坝进行检测，可以利用平差数学模型来计算边坡监测点的三维坐标。

5 结语

总而言之，在水库大坝监测中使用徕卡机器人可以对大坝实施全方位的监测，徕卡机器人可以在恶劣的气候条件下对监测点进行全天候无间断的监测，并且还可以自动记录储存数据信息，有效降低由于人为因素引起的误差，进而提高了水库大坝工作运行的效率，使监测工作更加精准，保证水库大坝安全稳定的运行，大大提高人们的工作生活水平。

参考文献

[1] 赵文秀，朱江涛，徐志南.浅析水库大坝信息数据处理技术[J].中国水利工程研究，2015，4（22）.

[2] 李志军，李志明，齐志伟.浅析徕卡TM30全站仪在港口湾水库大坝变形监测中的应用[J].水电站自动化，2016，20（14）.

[3] 胡静来，黄飞荣.论徕卡TM30全站仪在水库大坝外部变形监测中的应用[J].水库大坝工程建设研究，2014，12（11）.

[4] 文辉均，王援朝.水电站监侧技术研究[J].科学技术研究与应用，2015，20（32）.

[5] 贾亦真，马钟伟.试论水库大坝监测技术的研究与应用[J].河南水利工程，2014，26（34）.

作者简介：周鹏（1977-），女，江西武宁人，供职于国网江西省电力公司柘林水电厂，研究方向：大坝安全监测。

（责任编辑：黄银芳）