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基于自主可控平台的边坡稳定性激光监测应用研究
| 论文题名： | 基于自主可控平台的边坡稳定性激光监测应用研究 |
| 关键词： | 激光监测;道路边坡;三维形变;自主可控;图像处理 |
| 摘要： | 近年来，随着公路里程的大幅提升，我国道路边坡垮塌、山体滑坡等灾害频发，监测边坡稳定性成为了学术界广泛关注的问题。考虑到传统边坡检测方法的局限性和智能化边坡监测关键技术遭遇“卡脖子”的困境，本文结合激光基准和图像处理测量技术，将国产龙芯平台应用于边坡稳定性监测，成功实现了对边坡监测的自主可控，同时对公路边坡灾害防治和国内半导体产业生态发展有着重要意义。 论文以公路边坡监测为研究对象，针对边坡稳定性激光监测系统原理、龙芯嵌入式系统下图像采集以及基于嵌入式图像处理应用、激光光斑中心的提取算法、系统原理样机的构建、上位机软件设计等关键技术进行了研究，构建了边坡稳定性监测总体框架，设计研发了具有高精度、自主可控、实时监测等特点的自主可控边坡稳定性激光监测系统，对边坡失稳的减少和自主可控信息化平台的发展有着广泛的意义和应用价值。 本文在对基于自主可控平台边坡稳定性监测系统的研究过程中，首先，根据边坡失稳过程分析边坡失稳模型，提出了边坡稳定性监测系统的功能需求，最终确定了一种结合激光基准+图像处理嵌入式国产平台的公路边坡三维形变监测方案；其次，针对公路边坡三维监测方案，确定自主可控边坡稳定性监测系统的总体框架，完成了基于龙芯1C300B的激光控制通信系统设计和基于龙芯嵌入式系统的智能靶标系统设计；然后，通过实验对比分析选择激光光斑中心提取算法，在龙芯嵌入式系统下实现对边坡三维位移的高精度监测；最后，构建了网络化的边坡沉降参数全运营周期实时监控系统，实现了对路基边坡的长时间监测。实践证明，通过监测安康市公路边坡位移数据可看出，边坡竖向位移变化范围为(51.2mm?53.6mm)，横向位移变化范围为(32mm?33.6mm)，纵向位移变换范围为(26.922m?26.942m)，分析安康市一周内的边坡实测数据可得出本自主可控边坡稳定性激光监测系统在竖向和横向位移监测精度可达到毫米级，边坡纵向监测精度达到了厘米级。本自主可控边坡稳定性监测系统不仅为陕西省的公路边坡沉降评估工作和公路安全运营提供技术支持，也对国内自主可控信息化平台的发展起到一定的推动作用。 |
| 作者： | 郇宇飞 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 王会峰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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