引水道作為大型水電工程的重要基礎(chǔ)設(shè)施,百米級引水豎井由于內(nèi)部高差大、入口狹小、室內(nèi)空間黑暗潮濕且無信號,使得人工檢測不可達(dá),傳感器成像與定位困難,國際上目前尚無行之有效的檢測方法,成為長期困擾國內(nèi)外學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的一大難題�；诖笮退姽こ贪倜准壺Q井的檢測要求,本文針對引水道百米級豎井自動化檢測裝備與關(guān)鍵技術(shù)開展研究,主要工作如下:（1）提出了一種以無人飛艇作為低空飛行平臺,集成多傳感器設(shè)備的百米級豎井多傳感器集成檢測方案,并研制了一套適用于百米級豎井檢測的軟硬件平臺,集成了全景相機(jī)、慣性導(dǎo)航測量單元、三維激光雷達(dá)、氣壓高度計、照明設(shè)備與自動化采集軟件,解決了百米級引水豎井人工檢測不可達(dá)的難題。（2）針對百米級豎井內(nèi)定姿定位和數(shù)據(jù)獲取難的問題,本文提出了豎井無星條件下多傳感器高精度定姿定位技術(shù),對多源豎井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行了融合處理,克服了井下定位與數(shù)據(jù)獲取的困難。（3）針對百米級豎井環(huán)境條件,設(shè)計了百米級豎井多源數(shù)據(jù)采集與檢測的實施方案,在云南糯扎渡水電站200米級2號豎井中進(jìn)行了多次測試,該實施方案及研究成果現(xiàn)應(yīng)用于華能瀾滄江水電股份有限公司的大型水電工程機(jī)組檢修工作中。 

【文章來源】：武漢大學(xué)湖北省211工程院校985工程院校教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１糯扎渡水電站引水道示意圖??水利工程中的引水道豎井在水流沖刷和環(huán)境變化的相互作用下會產(chǎn)生混凝??土缺陷，這些缺陷將直接影響混凝土建筑物的耐久度，造成安全隱患

化程度高、工作效率高、開放性強(qiáng)的優(yōu)勢［５】。在引水道豎井環(huán)境中，由于其垂直??落差較大，人員無法通過攀爬或吊籃到達(dá)指定位置，使用傳統(tǒng)腳手架搭設(shè)的手段??不僅作業(yè)成本高、安全系數(shù)低，作業(yè)時間上也難以滿足Ｃ級機(jī)組檢修工期（１５天）??的要求。百米級豎井的唯一入口為直徑６０厘米的圓形蝸殼進(jìn)人口，且需要檢測??設(shè)備在水流匯集的井壁處作業(yè)（如圖１．２），因此技術(shù)限制較多。糯扎渡水電站投??產(chǎn)發(fā)電兩年來均未對其豎井混凝土運行情況開展過系統(tǒng)性的檢查工作，無法全面??了解豎井段及上彎段混凝土運行情況，因此研究百米級豎井病害信息自動化檢測??技術(shù)意義重大。目前對環(huán)境信息還原度較高的傳感器數(shù)據(jù)有兩種，分別是基于視??覺的數(shù)字影像和基于紋理的三維激光點云。為了更好的還原真實場景，可以針對??多傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合。根據(jù)多源數(shù)據(jù)格式，首先實現(xiàn)多傳感器的集成與同??步控制，然后利用相關(guān)關(guān)系調(diào)整單傳感器數(shù)據(jù)參數(shù)，最后建立融合后的數(shù)據(jù)模型??當(dāng)前，自動駕駛和高精度地圖生產(chǎn)技術(shù)同時使用高分辨率攝像機(jī)和高精度三??維激光掃描儀，配合ＧＰＳ和ＩＭＵ等定位設(shè)備，實現(xiàn)了對現(xiàn)實三維空間的探測與??建模，使車輛控制系統(tǒng)能準(zhǔn)確探測出道路空間中的靜態(tài)與動態(tài)障礙物。本研究將??多傳感器集成的數(shù)據(jù)采集技術(shù)應(yīng)用于百米級豎井檢測中，充分發(fā)揮新型測繪技術(shù)??的優(yōu)勢，使豎井病害信總的識別更全Ｍ更高效，也使井內(nèi)信息的表達(dá)更加準(zhǔn)確。??

信息的自動化處理和可視化，最終形成一種百米級引水道豎井多傳感器集成檢測??技術(shù)，攻克百米級豎井?dāng)?shù)據(jù)采集與檢測實施的國際性難題。??根據(jù)圖１．３所示的百米級豎井檢測技術(shù)路線圖，本研宄首先針對百米級豎井??內(nèi)部環(huán)境背景與百米級豎井檢測的技術(shù)要求做充分調(diào)研，確定百米級豎井多傳感??器集成的檢測方案，研制集軟硬件一體的百米級豎井多傳感器集成檢測裝備。其??中，硬件研制的內(nèi)容分為各傳感器設(shè)備的選型與多傳感器的集成與同步控制；軟??件研發(fā)的內(nèi)容分為數(shù)據(jù)采集軟件的研發(fā)與數(shù)據(jù)處理軟件的設(shè)計。在軟硬件平臺搭??建好后，針對豎井環(huán)境中多源高精度定姿定位技術(shù)和多源豎井?dāng)?shù)據(jù)的融合技術(shù)進(jìn)??行研宄，形成完整的百米級豎井檢測系統(tǒng)。然后，依據(jù)百米級豎井檢測的實施方??案，在豎井環(huán)境中完成百米級豎井檢測裝備的測試工作，并針對系統(tǒng)缺陷進(jìn)行優(yōu)??化，最終實現(xiàn)百米級豎井多傳感器集成檢測裝備的實地應(yīng)用。??４??


本文編號：3616359