專利名稱：一種測量干灘坡度和長度的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測量裝置及測量方法，特別涉及一種測量干灘坡度和長度的裝置 和方法。
背景技術(shù)：
由于目前國內(nèi)所涉及到干灘坡度和長度測量方面的裝置和方法，在更換設(shè)備后基 準(zhǔn)會(huì)發(fā)生變化，而且現(xiàn)有的有些測量方法測量精度不高且操作不太方便，不能準(zhǔn)確的測出 干灘的坡度和長度，也不能進(jìn)行準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)采集。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有干灘坡度和長度的測量方法所存在的測量精度低的問題，提 高測量設(shè)備在使用中的可靠性和安全性，提供了一種基于激光三角法測量原理的高精度， 可實(shí)時(shí)測量干灘坡度和長度的裝置和方法。為達(dá)到以上目的，本發(fā)明是采取如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的一種測量干灘坡度和 長度的裝置，包括固定在干灘頂部邊兩頭的兩根直桿，其特征在于，其中第一根直桿頂端設(shè) 置有一字線激光器，使其發(fā)出的線性激光照射在第一根直桿和干灘斜坡上，形成激光亮線， 其中，在干灘斜坡上形成的亮線與干灘頂部的邊垂直；第二根直桿頂端設(shè)置有CCD光電器 件，使其靶面接收到一字線激光器照射在第一根直桿和干灘斜坡上的激光亮線的漫反射 光，顯示反應(yīng)直桿上的亮線和干灘斜坡上的亮線的線性激光折線。一種采用前述裝置測量干灘的坡度和長度的方法，其特征在于，包括下述步驟a、 干灘坡度和長度的靜態(tài)測量使第一根直桿頂端設(shè)置的一字線激光器發(fā)出的線性激光照射 在第一根直桿和干灘斜坡上，形成激光亮線，其中，在干灘斜坡上形成的亮線與干灘頂部的 邊垂直，在第一根直桿和干灘斜坡上形成的激光亮線經(jīng)漫反射，被第二根直桿頂部的CCD 光電器件全部接收，在CCD光電器件靶面上顯示出一定寬度的亮折線，調(diào)整CCD光電器件的 角度使得亮折線上段與其靶面的左邊緣平行，則亮折線下段與其靶面的下邊緣形成靜態(tài)夾 角3，亮折線拐角處離靶面的下邊緣的靜態(tài)距離為h ；由激光三角法的原理求得原始夾角 3與干灘坡度e之間的關(guān)系，e的正切值就是干灘的坡比；然后根據(jù)干灘頂部的高程和水 位面高程以及干灘的坡度9，用三角函數(shù)求出干灘的長度；b、干灘坡度和長度的動(dòng)態(tài)測量 當(dāng)干灘的坡度和干灘頂部高程發(fā)生變化，則CCD光電器件靶面顯示亮折線下段的位置和靜 態(tài)夾角0均會(huì)發(fā)生變化，變化后的亮折線下段與CCD光電器件靶面的下邊緣間的夾角變?yōu)?動(dòng)態(tài)夾角0 ’，亮折線拐角處離CCD光電器件靶面下邊緣的距離變?yōu)閯?dòng)態(tài)距離h’，同樣由激 光三角法的原理求得干灘動(dòng)態(tài)坡度e，；根據(jù)h’ -h就可以求出干灘頂部高程的變化值，然 后根據(jù)這個(gè)變化值和靜態(tài)測量得到的干灘頂部高程值，以及水位面的高程值和干灘動(dòng)態(tài)坡 度9，的正切值，求出干灘的動(dòng)態(tài)長度。上述裝置和方法中，所述一字線激光器、C⑶光電器件分別通過可沿平面和垂直兩 個(gè)方向調(diào)節(jié)角度的支架固定在各自的直桿頂端。所述CCD光電器件設(shè)置在一個(gè)包括控制模塊和通訊模塊的電路板上，(XD光電器件通過所述控制和通訊模塊與一個(gè)遠(yuǎn)程監(jiān)測中心采 用無線或有線方式進(jìn)行同步光接收及傳遞，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測。本發(fā)明通過提取出CCD光電器件靶面上的激光亮線信息可以得出折線的夾角，用 激光三角法可以求出折線的夾角與干灘的坡度之間的關(guān)系，從而可以求出干灘的坡度，然 后可以根據(jù)干灘頂部的高程和水位高程以及干灘的坡度求出干灘的長度。另外，由于本發(fā) 明測量裝置的光接收和傳遞發(fā)射的工作是連續(xù)的，不但可以進(jìn)行測量干灘坡度和長度的定 時(shí)采集，而且可以進(jìn)行干灘坡度和長度的變化的高精度實(shí)時(shí)采集監(jiān)測，更方便快捷的了解 干灘坡度和長度的變化，使測量更加準(zhǔn)確和安全。本發(fā)明可應(yīng)用于各種尾礦壩的干灘坡度 和長度的監(jiān)測，結(jié)構(gòu)簡單、性價(jià)比高，并且采用非接觸式測量，測量精確度高，可實(shí)時(shí)監(jiān)測。
以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

圖1是本發(fā)明干灘坡度和長度的測量裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1裝置的投影成像測量原理圖。圖1、圖2中的附圖標(biāo)記1、直桿；2、支架；3、C⑶光電器件；4、干灘頂部邊；5、直 桿；6、一字線激光器；7、支架；8、干灘斜坡；9、亮線；10、水位面；11、干灘截面；12、(XD靶面 上的亮折線；13、(XD靶面。
具體實(shí)施例方式如圖1、圖2所示本發(fā)明的干灘坡度和長度的測量裝置包括在干灘11的頂部邊4 兩頭分別埋置兩根直桿1、5，直桿1的頂端連接有支架2，支架2用于固定(XD光電器件3 ； 直桿5的頂端連接有支架7，支架7用于固定一字線激光器6，支架2、5的角度可沿平面360 度，沿垂直方向180度調(diào)節(jié)，使得CCD光電器件、一字線激光器處于合適的位置和角度。固定激光器的直桿5要和固定C⑶光電器件的直桿1保持一定的距離(20m左右)， 且兩個(gè)桿端之間的連線與干灘的頂部邊4平行。一字線激光器6發(fā)出的線性激光照射在直 桿5和干灘斜坡8上，形成激光亮線，其中，在干灘斜坡8上形成的亮線9與干灘頂部的邊 4垂直。一字線激光器6的功率要足夠大，如4000mW，使得發(fā)出的光線照射到干灘斜面8 上，經(jīng)漫反射后能被(XD光電器件3接收到，且在(XD靶面13上顯示的激光光線的亮度要 強(qiáng)于外界雜散光的亮度。CCD光電器件的靈敏度要足夠高，如0. lLux，視場角要足夠大，如 (XD芯片為l/2inch，鏡頭焦距為16mm，使得照在固定激光器直桿5和干灘斜面8上的光線 全部被CCD光電器件所接收，顯示反應(yīng)直桿5上的亮線和干灘斜坡上的亮線9的線性激光 折線12。本發(fā)明CCD光電器件3可采用面陣CCD光電傳感器，用DSP實(shí)現(xiàn)CCD的程控驅(qū)動(dòng)、 信號(hào)處理和識(shí)別、細(xì)分、計(jì)算及通信等功能。CCD光電器件3會(huì)通過提取出其靶面13上的光 接收信息，得出亮折線12的夾角，用激光三角法可以求出折線的夾角與干灘的坡度之間的 關(guān)系，從而可以求出干灘的坡度。CCD光電器件3可設(shè)置在一個(gè)電路板上，電路板可包括控 制模塊和通訊模塊，(XD光電器件3可通過控制模塊和通訊模塊與一個(gè)遠(yuǎn)程監(jiān)測中心采用 無線或有線方式進(jìn)行同步光接收及傳遞，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測。測量方法調(diào)節(jié)支架7，使得一字線激光器6發(fā)出來的線性激光全部照在固定激光器的直桿5上和干灘斜面8上，形成激光亮線，其中干灘斜面8上的一條亮線9與干灘的頂 部的邊4垂直。激光亮線在固定激光器的直桿5上和干灘斜面8上會(huì)形成漫反射，然后被 C⑶光電器件3所接收，C⑶光電器件3的靶面13會(huì)顯示一條一定寬度的亮折線12 ；調(diào)節(jié) 支架2，使得CCD光電器件3位于合適的角度，可以接收到全部的激光亮線，并且使折線12 的上段與CCD光電器件的靶面13的左邊緣平行，下段會(huì)與CCD光電器件的靶面13的下邊 緣有一個(gè)夾角0。由激光三角法的原理可以求得此夾角0與干灘的坡度0之間的關(guān)系， e的正切值就是干灘的坡比。根據(jù)干灘頂部的高程和水位面10高程以及干灘的坡度e， 用三角函數(shù)求出干灘的長度L。如果干灘的坡度和干灘頂部高程不變，則(XD光電器件靶面13上顯示的亮折線12 的位置和角度均不變。如果干灘的坡度和干灘頂部高程發(fā)生變化，則CCD光電器件靶面13 顯示的折線12的位置和角度均會(huì)發(fā)生變化，變化后的折線12拐角處離(XD光電器件的靶 面13的下邊緣的距離為h’，折線12的下段與CCD光電器件的靶面13的下邊緣之間的夾角 為3 ’，同樣由激光三角法的原理可求得干灘變化了的坡度e ’ ；根據(jù)h’-h就可以求出干灘 頂部高程的變化值，然后根據(jù)這個(gè)變化值和初始標(biāo)定的干灘頂部高程值，以及水位面10的 高程值和干灘變化了的坡度9，的正切值，就可以求出干灘變化后的長度L’。以下為一具體測量實(shí)例兩根直桿1、5長度均為20米，桿之間的距離也為20米， 且兩根直桿頂端之間的連線和干灘的頂部的邊4平行，測量到的干灘坡度e的范圍為 12° -16°，干灘長度L的范圍為70-80米。
權(quán)利要求
一種測量干灘坡度和長度的裝置，包括固定在干灘頂部邊兩頭的兩根直桿，其特征在于，其中第一根直桿頂端設(shè)置有一字線激光器，使其發(fā)出的線性激光照射在第一根直桿和干灘斜坡上，形成激光亮線，其中，在干灘斜坡上形成的亮線與干灘頂部的邊垂直；第二根直桿頂端設(shè)置有CCD光電器件，使其靶面接收到一字線激光器照射在第一根直桿和干灘斜坡上的激光亮線的漫反射光，顯示反應(yīng)直桿上的亮線和干灘斜坡上的亮線的線性激光折線。
2.如權(quán)利要求1所述的測量干灘坡度和長度的裝置，其特征在于，所述一字線激光器、 CCD光電器件分別通過可沿平面和垂直兩個(gè)方向調(diào)節(jié)角度的支架固定在各自的直桿頂端。
3.如權(quán)利要求1所述的測量干灘坡度和長度的裝置，其特征在于，所述CCD光電器件設(shè) 置在一個(gè)包括控制模塊和通訊模塊的電路板上，C⑶光電器件通過所述控制和通訊模塊與 一個(gè)遠(yuǎn)程監(jiān)測中心采用無線或有線方式進(jìn)行同步光接收及傳遞，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測。
4.一種測量干灘的坡度和長度的方法，采用權(quán)利要求1所述的裝置來實(shí)現(xiàn)，其特征在 于，包括下述步驟a、干灘坡度和長度的靜態(tài)測量使第一根直桿頂端設(shè)置的一字線激光器發(fā)出的線性激光照射在第一根直桿和干灘斜 坡上，形成激光亮線，其中，在干灘斜坡上形成的亮線與干灘頂部的邊垂直，在第一根直桿 和干灘斜坡上形成的激光亮線經(jīng)漫反射，被第二根直桿頂部的CCD光電器件全部接收，在 CCD光電器件靶面上顯示出一定寬度的亮折線，調(diào)整CCD光電器件的角度使得亮折線上段 與其靶面的左邊緣平行，則亮折線下段與其靶面的下邊緣形成靜態(tài)夾角β，亮折線拐角處 離靶面的下邊緣的靜態(tài)距離為h;由激光三角法的原理求得原始夾角β與干灘坡度θ之 間的關(guān)系，θ的正切值就是干灘的坡比；然后根據(jù)干灘頂部的高程和水位面高程以及干灘 的坡度θ，用三角函數(shù)求出干灘的長度；b、干灘坡度和長度的動(dòng)態(tài)測量當(dāng)干灘的坡度和干灘頂部高程發(fā)生變化，則CCD光電器件靶面顯示亮折線下段的位置 和靜態(tài)夾角β均會(huì)發(fā)生變化，變化后的亮折線下段與CCD光電器件靶面的下邊緣間的夾角 變?yōu)閯?dòng)態(tài)夾角β ’，亮折線拐角處離CCD光電器件靶面下邊緣的距離變?yōu)閯?dòng)態(tài)距離h’，同樣 由激光三角法的原理求得干灘動(dòng)態(tài)坡度θ，；根據(jù)h’ _h就可以求出干灘頂部高程的變化 值，然后根據(jù)這個(gè)變化值和靜態(tài)測量得到的干灘頂部高程值，以及水位面的高程值和干灘 動(dòng)態(tài)坡度θ，的正切值，求出干灘的動(dòng)態(tài)長度。
5.如權(quán)利要求4所述的測量干灘的坡度和長度的方法，其特征在于，所述一字線激光 器、CCD光電器件分別通過可沿平面和垂直兩個(gè)方向調(diào)節(jié)角度的支架固定在各自的直桿頂 端。
6.如權(quán)利要求4所述的測量干灘的坡度和長度的方法，其特征在于，所述CCD光電器件 設(shè)置在一個(gè)包括控制模塊和通訊模塊的電路板上，CCD光電器件通過所述控制和通訊模塊 與一個(gè)遠(yuǎn)程監(jiān)測中心采用無線或有線方式進(jìn)行同步光接收及傳遞，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種測量干灘坡度和長度的裝置和方法，包括固定在干灘頂部邊兩頭的兩根直桿，其中第一根直桿頂端設(shè)置有一字線激光器，使其發(fā)出的線性激光照射在第一根直桿和干灘斜坡上，形成激光亮線，其中，在干灘斜坡上形成的亮線與干灘頂部的邊垂直；第二根直桿頂端設(shè)置有CCD光電器件，使其靶面接收到一字線激光器照射在第一根直桿和干灘斜坡上的激光亮線的漫反射光，顯示反應(yīng)直桿上的亮線和干灘斜坡上的亮線的線性激光折線。通過提取CCD光電器件靶面上的光折線信息得到折線的夾角，用激光三角法求得折線的夾角與干灘坡度之間的關(guān)系，進(jìn)而求得干灘的坡度；通過折線在CCD光電器件靶面上的位置變化，水位的高程值以及測出的干灘坡度可求出干灘的長度。
文檔編號(hào)G01C9/00GK101865684SQ201010162210
公開日2010年10月20日 申請日期2010年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月5日
發(fā)明者樂開端, 閆昕, 陳沖 申請人:西安交通大學(xué);西安華騰光電有限責(zé)任公司