安全监测新技术及应用

《安全监测新技术及应用》以南水北调中线工程为例，系统地介绍了近年来水利工程安全监测和检测新技术研究及应用。 
　　作者从常规安全监测入手，简述了工程安全巡检、水利工程外观和内观监测方法，并在随后的章节详细介绍了监测和检测新技术。外观监测自动化技术，将卫星定位监测、测量机器人等主要外观监测手段集成为自动化观测平台，全天候、实时提供精度为毫米级的外观变形成果；渗漏检测技术，针对渠道和输水隧洞裂缝和渗漏，研究开发基于低温超导磁通量、电位、多波束声呐、三维激光、全景摄影等的多种检测方法，取得可推广成果；针对穿黄隧洞盾构封闭曲面和南阳段膨胀土边坡形变，研究开发出基于三维激光扫描的形变检测方法和系统平台，具备点云数据处理、核心比较算法、自动提取特征数据及多期比较分析等功能，是安全监测的有效补充和技术发展方向；确立了安全监控指标体系，弥补了设计参考值或设计预警值的不足，有利于实现在线自动安全监控和预警预报；巡检与监控技术方面，引入了无人机贴近摄影测量、智能识别和遥感，系统集成移动通信、地理信息GIS、卫星定位GNSS、二维码、移动终端等信息技术和设备，逐步实现人工巡检的高效率、多维度，特别是重、险区域自动巡检，以及智能化监控。

目录
前言
英文关键词释义
第1章 南水北调工程安全监测概述 1 
1.1 南水北调中线工程概述 1 
1.2 安全监测体系概述 2 
1.2.1 巡视检查 2 
1.2.2 外观监测 3 
1.2.3 内观监测 3 
1.2.4 监视监控 3 
1.3 监测新技术应用 4 
第2章 南水北调中线工程常规监测内容 10 
2.1 常规监测方式 10 
2.1.1 巡视检查 10 
2.1.2 仪器监测 17 
2.1.3 专项监测 19 
2.1.4 环境量监测 21 
2.2 典型建筑物安全监测布置 22 
2.2.1 输水渠道 22 
2.2.2 输水渡槽 25 
2.2.3 输水倒虹吸 27 
2.2.4 输水隧洞 28 
2.2.5 输水暗渠(涵) 33 
2.2.6 泵站 39 
2.2.7 陶岔枢纽 39 
2.2.8 控制性建筑物 40 
2.2.9 排水建筑物 40 
2.2.10 跨渠桥梁 41 
2.3 安全监测自动化系统 41 
2.3.1 系统组成 41 
2.3.2 系统设备 44 
2.3.3 应用系统软件 46 
2.3.4 运行管理 49 
2.4 安全监测系统鉴定与优化 50 
2.4.1 安全监测系统鉴定 50 
2.4.2 安全监测系统优化 53 
第3章 基于 InSAR和无人机遥感的边坡监测技术及应用 59 
3.1 基于卫星雷达遥感技术的渠道边坡变形监测 59 
3.1.1 数据资源 59 
3.1.2 软件系统 62 
3.1.3 数据处理及分析 63 
3.2 基于无人机遥感技术的渠坡变形巡测系统 65 
3.2.1 系统建设 65 
3.2.2 现场测试 65 
3.2.3 系统试运行 68 
3.2.4 数据自动化采集 71 
3.2.5 数据处理分析 72 
第4章 监测自动化技术及应用 74 
4.1 外观监测自动化技术 74 
4.1.1 测量机器人自动化监测技术 74 
4.1.2 GNSS自动化监测技术 77 
4.1.3 陶岔渠首监测自动化方案设计及实现 80 
4.1.4 膨胀土渠段北斗自动化变形监测 86 
4.1.5 真空激光准直系统 90 
4.2 测斜管自动化技术 99 
4.2.1 柔性测斜仪概况 99 
4.2.2 柔性测斜仪技术指标 99 
4.2.3 柔性测斜仪安装 100 
4.2.4 采集集成方法 101 
4.2.5 柔性测斜仪系统框图 101 
4.2.6 监测分析预警 102 
4.3 零散渗压计自动化技术 103 
4.3.1 数据采集设备 103 
4.3.2 采集设备安装 104 
4.3.3 渗压计自动化系统框架 105 
4.3.4 渗压计自动化系统功能 105 
4.3.5 数据管理与分析 107 
第5章 渗漏检测技术 109 
5.1 渠道水下渗漏检测技术 109 
5.1.1 国内外水下渗漏检测技术发展现状 109 
5.1.2 渠道水下渗漏检测方案对比研究 109 
5.1.3 典型渠段水下检测效能及适用方案 121 
5.2 近景及全景摄影测量检测 122 
5.2.1 近景及全景摄影测量隧洞检测技术发展应用现状 122 
5.2.2 近景摄影测量隧洞缺陷检测方案 125 
5.2.3 全景摄影结构缝检测方案 133 
5.2.4 全景摄影隧洞结构缝检测典型案例 144 
第6章三维激光扫描形变检测技术 154 
6.1 三维激光扫描技术及形变检测原理 154 
6.1.1 三维激光扫描技术原理与发展 154 
6.1.2 基于三维激光扫描技术的形变检测原理 159 
6.2 隧道封闭曲面形变检测 160 
6.2.1 算法数学模型 160 
6.2.2 形变检测算法基础理论 166 
6.2.3 封闭曲面形变检测算法 169 
6.3 膨胀土边坡形变检测 173 
6.3.1 膨胀土边坡数据采集方案 173 
6.3.2 形变检测数据处理模型与方法 174 
6.3.3 膨胀土边坡三维形变表达方法 176 
6.4 成效及研究方向 188 
6.4.1 成效分析 188 
6.4.2 研究方向 189 
第7章 安全监测运行监控指标 191 
7.1 概述 191 
7.1.1 研究意义 191 
7.1.2 调水工程安全监控研究现状 191 
7.1.3 运行监控指标的研究体系 194 
7.2 基于结构分析法的监控指标拟定 198 
7.2.1 基本理论和方法 198 
7.2.2 工程实例 199 
7.3 基于监测模型法的监控指标拟定 204 
7.3.1 基本理论和方法 204 
7.3.2 工程实例 206 
7.4 基于概率分析法的监控指标拟定 210 
7.4.1 基本理论和方法 210 
7.4.2 工程实例 217 
第8章巡检与监控技术 220 
8.1 移动巡检技术及应用 220 
8.1.1 发展阶段 220 
8.1.2 巡检技术 221 
8.1.3 巡检基本要求 224 
8.1.4 巡检框架 225 
8.1.5 移动巡检流程 227 
8.1.6 巡检功能设计 227 
8.2 无人机巡检技术应用 232 
8.2.1 巡检工作设计 232 
8.2.2 巡检无人机选型 235 
8.2.3 智能航线规划 239 
8.2.4 智能飞行控制 247 
8.2.5 巡检隐患分析 250 
8.2.6 配套设施及条件 252 
8.3 监视与监控 255 
8.3.1 监视监控 255 
8.3.2 系统架构 256 
8.3.3 软硬件环境 257 
8.3.4 图像识别 260 
8.3.5 红外识别 261 
参考文献 264

《安全监测新技术及应用》以南水北调中线工程为例，系统地介绍了近年来水利工程安全监测和检测新技术研究及应用。 
　　作者从常规安全监测入手，简述了工程安全巡检、水利工程外观和内观监测方法，并在随后的章节详细介绍了监测和检测新技术。外观监测自动化技术，将卫星定位监测、测量机器人等主要外观监测手段集成为自动化观测平台，全天候、实时提供精度为毫米级的外观变形成果；渗漏检测技术，针对渠道和输水隧洞裂缝和渗漏，研究开发基于低温超导磁通量、电位、多波束声呐、三维激光、全景摄影等的多种检测方法，取得可推广成果；针对穿黄隧洞盾构封闭曲面和南阳段膨胀土边坡形变，研究开发出基于三维激光扫描的形变检测方法和系统平台，具备点云数据处理、核心比较算法、自动提取特征数据及多期比较分析等功能，是安全监测的有效补充和技术发展方向；确立了安全监控指标体系，弥补了设计参考值或设计预警值的不足，有利于实现在线自动安全监控和预警预报；巡检与监控技术方面，引入了无人机贴近摄影测量、智能识别和遥感，系统集成移动通信、地理信息GIS、卫星定位GNSS、二维码、移动终端等信息技术和设备，逐步实现人工巡检的高效率、多维度，特别是重、险区域自动巡检，以及智能化监控。