周鵬+王曉云

摘要：目前我國國民經(jīng)濟飛速發(fā)展，先進的科學(xué)技術(shù)不斷應(yīng)用在各行各業(yè)中，徠卡TM30精密監(jiān)測機器人技術(shù)眼界高遠、細致入微。幾十年來，徠卡測量系統(tǒng)在精密監(jiān)測領(lǐng)域積累了豐富的經(jīng)驗，綜合了長距離的自動精確照準、數(shù)字化系統(tǒng)的優(yōu)點，測角精度滿足了最高精度的測量要求。文章探討了徠卡機器人在水庫大壩監(jiān)測中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：徠卡機器人；水庫大壩；大壩監(jiān)測；水利工程；徠卡測量系統(tǒng) 文獻標識碼：A

中圖分類號：TV698 文章編號：1009-2374（2017）06-0055-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.06.028

近年來，我國科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，機器人也逐漸走入到工程建設(shè)中，隨著人們生活水平的提高，我國越來越重視基礎(chǔ)設(shè)施的施工建設(shè)，基礎(chǔ)工程的設(shè)施也越來越先進、越來越完善。在許多工程項目中其施工建設(shè)與工作運行監(jiān)測也越來越受到重視，在我國水庫大壩的工程項目中其建設(shè)施工與運行監(jiān)測嚴重影響著水庫大壩的質(zhì)量與工作運行安全，徠卡機器人憑借先進的科學(xué)技術(shù)和豐富的測量經(jīng)驗被廣泛地應(yīng)用在水庫大壩的監(jiān)測工作中，徠卡機器人摒棄了傳統(tǒng)監(jiān)測技術(shù)的限制，在大壩監(jiān)測工作中使用了大量的先進測量技術(shù)，為我國水電行業(yè)的發(fā)展做出了自己的貢獻。

1 徠卡機器人監(jiān)測技術(shù)簡述

20世紀初，在測量界誕生了引起轟動的光學(xué)經(jīng)緯儀T3。在以后相當長的時間內(nèi)，徠卡機器人監(jiān)測系統(tǒng)有著高品質(zhì)與高精度高的特征，并且研制出來了更加精準的測量儀。目前，徠卡TM30精密監(jiān)測機器人全面替代已經(jīng)“光榮退休”的TCA1800、TCA2003綜合性能并超越其50%，適用于現(xiàn)在及未來的各行各業(yè)的監(jiān)測項目。徠卡TM30測量儀器的精度非常高，速度也非?？欤兄詣踊脑O(shè)計，可以保證該測量儀連續(xù)不斷的工作運行下去，就算是被監(jiān)測的事物有著非常細小的變化也能夠發(fā)現(xiàn)。徠卡TM30測量儀具備多種先進的科學(xué)技術(shù)，例如小視場、數(shù)字影像采集等，有了這些先進的技術(shù)徠卡TM30監(jiān)測儀所能監(jiān)測到的范圍就大大增加了，可以適用于各種類型的水庫大壩監(jiān)測。徠卡TM30監(jiān)測儀自身所具備的一些優(yōu)點可以連續(xù)不斷的一年，每天24小時的不間斷自動化監(jiān)測，且確保所采集數(shù)據(jù)的高質(zhì)量和高可靠性，即使在無人值守的惡劣環(huán)境，也無所畏懼。

2 水庫大壩監(jiān)測的重要性

水是生命之源，離開水是無法生存下去的，在污染如此嚴重的現(xiàn)在，如何充分利用水資源，改造水環(huán)境是非常重要的。利用水資源其中重要的一項就是修建水庫，水庫可以蓄水，不僅僅可以調(diào)節(jié)水量，也可以進行水利發(fā)電，還可以對周圍的農(nóng)田進行灌溉，防水防澇，也可以養(yǎng)魚等，使得水資源得以充分的利用。根據(jù)資料得知我國水庫水壩數(shù)量是世界第一，在實際的工作運行中由于各方面因素影響，至今我國大約有3000多座水庫出現(xiàn)潰壩現(xiàn)象，生命財產(chǎn)遭到了嚴重的損失，生態(tài)也遭到了嚴重的破壞。水庫大壩安全穩(wěn)定的運行關(guān)系著國計民生，水庫大壩監(jiān)測必須要重視起來，水庫大壩監(jiān)測主要是對壩肩、壩體和近壩區(qū)岸坡以及大壩周圍的環(huán)境進行監(jiān)測。一般來說主要是儀器觀測與人工檢查監(jiān)視，并且通過合理的計算分析，對水庫大壩工作運行的狀態(tài)進行科學(xué)的評估，對水庫大壩未來的狀態(tài)進行科學(xué)合理的預(yù)測，確保水庫大壩可以安全穩(wěn)定地運行。

3 徠卡機器人在水庫大壩監(jiān)測中的技術(shù)優(yōu)勢

3.1 ATR技術(shù)

運用徠卡獨創(chuàng)的ATR技術(shù)，TM30更適用于遠距離、全天候的自動化監(jiān)測。長距離自動精確照準測量棱鏡的時候，其測程非常廣，可以達到3000米的作用，并且精度也非常高，大大提高了檢測儀的監(jiān)測半徑，并且降低了儀器設(shè)置站之間間隔條件，規(guī)避了危險的站點，進而保證了測量儀器的安全，特別是大型的水庫大壩工程項目，其大大降低了成本。在測量點時，監(jiān)測儀器的影像數(shù)據(jù)采集功能能夠拍攝到影像數(shù)據(jù)并且加以保存。

3.2 壓電陶瓷驅(qū)動技術(shù)與異型拋物鏡面?zhèn)鬏敿夹g(shù)

徠卡將壓電陶瓷驅(qū)動技術(shù)與異型拋物鏡面?zhèn)鬏敿夹g(shù)運用于TM30全站儀，以市場無與倫比的速度來搜索監(jiān)測目標，其智能識別功能可以儀器在高速旋轉(zhuǎn)的情況下，依然可以確保其測量精度最優(yōu)，確保測量數(shù)據(jù)更加高效可靠。使用徠卡機器人來進行監(jiān)測，其監(jiān)測出來的數(shù)據(jù)會更加真實可靠，還可以保存下來，并且能夠通過電纜光纖、網(wǎng)絡(luò)或者電信將數(shù)據(jù)計算出來。TM30使用壓電陶瓷驅(qū)動技術(shù)，使儀器不僅轉(zhuǎn)速快而且噪聲低，更抗磨損而經(jīng)久耐用，即使在極端惡劣的環(huán)境下，TM30仍能正常工作。智能配電管理系統(tǒng)以及壓電陶瓷驅(qū)動技術(shù)共同確保儀器實現(xiàn)高精度的同時，也可達到低更能耗、更長的免維護期、更低的維護成本，有效地提高生產(chǎn)效率。

4 徠卡機器人在水庫大壩中的應(yīng)用

徠卡機器人全天候工作無間歇，TM30全站儀滿足24小時×7天每周不間斷的監(jiān)測任務(wù)要求：不受野外較大溫差和風(fēng)雨、沙塵天氣的影響，更不受白天黑夜的限制，完全適應(yīng)各種惡劣環(huán)境。TM30與GeoMos結(jié)合提供完整監(jiān)測系統(tǒng)徠卡TM30與徠卡GeoMos自動監(jiān)測軟件無縫連接成為完整監(jiān)測系統(tǒng)，完成任何監(jiān)測任務(wù)。

4.1 徠卡機器人的性能參數(shù)

（1）能見度一般可以達到40公里；（2）監(jiān)測里程可以達到1000米；（3）當監(jiān)測物在陰影里面，其監(jiān)測的距離可以達到500米以上。

4.2 徠卡機器人的增加功能

測量機載軟件目前可安裝于徠卡最新的TS02、TS06、TS09、TS30、TM30全站儀內(nèi)，并增加了如下功能：（1）輸入里程、偏差可計算坐標并自動保存；（2）根據(jù)坐標反算出里程、偏離中線距離、偏離設(shè)計標高高差；（3）輸入里程、偏差可自動放樣任意設(shè)施點，線路加寬時可輸入偏距進行改正；（4）斷面測量機載自動分析后，現(xiàn)場激光自動指向超欠挖處等功能。

徠卡機器人功能增加后會變得非常厲害，能夠適用于各種類型的曲線，也可以監(jiān)測不同類型結(jié)構(gòu)各異的水庫大壩，把水庫大壩所有的數(shù)據(jù)信息輸入到徠卡機器人中，以便解決水庫大壩施工建設(shè)中有可能發(fā)生的各種

問題。

4.3 使用徠卡機器人檢測比較方便

徠卡機器人監(jiān)測系統(tǒng)的輸入方式非常靈活，可以將所有的數(shù)據(jù)信息直接輸入到徠卡機器人監(jiān)測儀器當中，也可編輯好之后再傳輸?shù)綇瓶C器人上，其軟件的操作程序非常簡單清楚，每項監(jiān)測流程幾乎都可以一鍵完成，每個模塊之間的數(shù)據(jù)信息可以做到無縫連接，監(jiān)測的數(shù)據(jù)信息可以通過數(shù)據(jù)分析模塊直接處理。

4.4 徠卡機器人監(jiān)測的結(jié)果比較精確

徠卡機器人監(jiān)測的數(shù)據(jù)信息非常精準，徠卡機器人的設(shè)計適用于各種曲線，其測量出來各種數(shù)據(jù)信息的精度非常高，甚至可以達到毫米。徠卡機器人監(jiān)測比較經(jīng)濟高效，系統(tǒng)可以進行各種情況的監(jiān)測工作，從而節(jié)約大量的人力物力。

4.5 徠卡機器人監(jiān)測的技術(shù)參數(shù)

（1）能見度一般可以達到40公里；（2）監(jiān)測的里程可以達到1000米；（3）當監(jiān)測物在陰影里面，其監(jiān)測的距離可以達到500米以上。

4.6 徠卡機器人的測量技術(shù)

徠卡機器人的研發(fā)是具有前瞻性的，非常適合現(xiàn)實與未來使用，其監(jiān)測的精確度非常高，在水庫大壩監(jiān)測中起到了非常大的作用。徠卡TM30全站儀有0.5″及1″可供選擇，確保每次測量的高可靠性。TM30變形監(jiān)測系統(tǒng)TM30變形監(jiān)測系統(tǒng)研究采用設(shè)站觀測法，建立以TM30測量機器人為主體的變形。TS30和TM30區(qū)別徠卡TM30監(jiān)測機器人是專為監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)，擁有高精度、高可靠性和堅實耐用的特點，其長距離自動目標識別技術(shù)，有利于提高監(jiān)測半徑，避開危險站點，可以為監(jiān)測項目。徠卡各系列全站儀ATR視場角相比較而言，TS30與TS15卻遠遠達不到TM30的效果，差了三倍，如正常視場角。現(xiàn)在許多水庫大壩監(jiān)測項目采用徠卡測量機器人TM30型全站儀進行監(jiān)測。

監(jiān)測方式報告方法主要有三種：GPS-RTK技術(shù)、邊坡監(jiān)測機器人（TM30全站儀）和邊坡監(jiān)測雷達。徠卡TM30與徠卡GeoMos自動監(jiān)測軟件無縫連接成為完整監(jiān)測系統(tǒng)，完成任何監(jiān)測。邊坡監(jiān)測采用測量機器人（徠卡TM30全站儀）與徠卡GeoMos監(jiān)測軟件組成的監(jiān)測系統(tǒng)一套，其具有自動識別目標的ATR功能，能夠自動搜索，照準目標實現(xiàn)角度和距離。使用徠卡TM30機器人測量儀器對水庫大壩進行檢測，可以利用平差數(shù)學(xué)模型來計算邊坡監(jiān)測點的三維坐標。

5 結(jié)語

總而言之，在水庫大壩監(jiān)測中使用徠卡機器人可以對大壩實施全方位的監(jiān)測，徠卡機器人可以在惡劣的氣候條件下對監(jiān)測點進行全天候無間斷的監(jiān)測，并且還可以自動記錄儲存數(shù)據(jù)信息，有效降低由于人為因素引起的誤差，進而提高了水庫大壩工作運行的效率，使監(jiān)測工作更加精準，保證水庫大壩安全穩(wěn)定的運行，大大提高人們的工作生活水平。

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作者簡介：周鵬（1977-），女，江西武寧人，供職于國網(wǎng)江西省電力公司柘林水電廠，研究方向：大壩安全監(jiān)測。

（責任編輯：黃銀芳）