本發(fā)明涉及水電水利工程的安全監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于多源信息的水庫(kù)大壩安全監(jiān)測(cè)方法。

背景技術(shù)：

1、一直以來(lái)，水庫(kù)大壩高邊坡穩(wěn)定性問(wèn)題是影響大壩安全的重要因素，特別是隨著水庫(kù)大壩服役時(shí)間的增長(zhǎng)和遭遇偶然地質(zhì)災(zāi)害情況時(shí)，水庫(kù)大壩邊坡多數(shù)位于陡峭、植被覆蓋茂密的無(wú)人地界，水電站相關(guān)運(yùn)行管理人員難以抵達(dá)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行巡視檢查，且受復(fù)雜地形地貌的影響，傳統(tǒng)的人工巡視檢查方式存在操作難度大、測(cè)量精度低、作業(yè)周期長(zhǎng)、安全風(fēng)險(xiǎn)高等弊端已無(wú)法滿(mǎn)足電站運(yùn)行需求。

2、無(wú)人機(jī)巡檢技術(shù)以其高質(zhì)、高效、高精度、機(jī)動(dòng)性和實(shí)時(shí)性等特點(diǎn)，逐步被應(yīng)用于水電水利工程水庫(kù)大壩高邊坡巡視檢查中，可不受地理?xiàng)l件的限制，并根據(jù)水庫(kù)大壩邊坡的復(fù)雜程度、覆蓋范圍設(shè)定適應(yīng)的巡檢路線。然而，單一的無(wú)人機(jī)巡檢技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用時(shí)仍然面臨續(xù)航能力有限、觀測(cè)重點(diǎn)不突出、圖像拼接技術(shù)要求高等限制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)通過(guò)提供一種基于多源信息的水庫(kù)大壩安全監(jiān)測(cè)方法，結(jié)合無(wú)人機(jī)智能巡檢、固定點(diǎn)位攝像頭監(jiān)控構(gòu)建全景模型圖，旨在實(shí)現(xiàn)對(duì)高邊坡的全面、高效、精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)，為水庫(kù)大壩的安全運(yùn)行提供有力保障。

2、本技術(shù)提供了一種基于多源信息的水庫(kù)大壩安全監(jiān)測(cè)方法，包括：

3、s101，在水庫(kù)區(qū)域中設(shè)置基準(zhǔn)參考線與多源信息監(jiān)測(cè)設(shè)備；

4、s102，無(wú)人機(jī)a和無(wú)人機(jī)b搭載高清攝像頭、紅外熱像儀，按照規(guī)劃路線采集高邊坡的圖像和視頻數(shù)據(jù)；

5、s103，無(wú)人機(jī)a和無(wú)人機(jī)b分別進(jìn)行飛行巡檢工作采集水庫(kù)岸坡的多角度圖像數(shù)據(jù)；

6、s104，通過(guò)gps實(shí)時(shí)同步無(wú)人機(jī)a和無(wú)人機(jī)b的同步三維相對(duì)坐標(biāo)；

7、s105，在a圖中識(shí)別無(wú)人機(jī)b，并計(jì)算無(wú)人機(jī)a拍攝無(wú)人機(jī)b時(shí)的角度信息；

8、s106，將無(wú)人機(jī)b在a圖中的像素值與無(wú)人機(jī)b在正常水平狀態(tài)圖中的像素值進(jìn)行比較，通過(guò)像素差異計(jì)算得出無(wú)人機(jī)b與參考線之間的俯仰角度λ；

9、s107，利用俯仰角度λ，對(duì)a圖和b圖進(jìn)行修正融合識(shí)別出水庫(kù)大壩潛在的安全隱患后，人工巡檢進(jìn)一步確認(rèn)大壩安全隱患。

10、優(yōu)選地，所述s101，包括：基準(zhǔn)參考線是沿著水庫(kù)的邊界完整環(huán)繞水庫(kù)一圈的一條虛擬線；在水庫(kù)大壩上設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)并部署位移傳感器、應(yīng)力傳感器以及水位傳感器的多源信息監(jiān)測(cè)設(shè)備，實(shí)時(shí)采集大壩的裂縫擴(kuò)展、滲流異常以及位移增大的安全隱患數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)。

11、優(yōu)選地，所述s103，包括：無(wú)人機(jī)a在無(wú)人機(jī)b之上，按照預(yù)設(shè)的飛行路徑和基準(zhǔn)參考線進(jìn)行飛行；無(wú)人機(jī)a拍攝得到的圖片稱(chēng)為a圖，無(wú)人機(jī)b拍攝得到的圖片稱(chēng)為b圖；a圖中包含無(wú)人機(jī)b的圖像以及無(wú)人機(jī)a自身視角下的岸坡信息；b圖中包含無(wú)人機(jī)a的圖像以及無(wú)人機(jī)b自身視角下的岸坡信息。

12、優(yōu)選地，所述s105，角度信息，包括：水平角度和垂直角度，分別定義為α和β。

13、優(yōu)選地，所述s106，包括：將無(wú)人機(jī)b在a圖中的像素值與無(wú)人機(jī)b在正常水平狀態(tài)圖中的像素值進(jìn)行比較，通過(guò)像素差異計(jì)算得出無(wú)人機(jī)b與基準(zhǔn)參考線之間的俯仰角度λ；獲取無(wú)人機(jī)b在正常水平狀態(tài)下的圖像作為參考圖像；將a圖中無(wú)人機(jī)b區(qū)域的像素值與正常水平狀態(tài)圖中的對(duì)應(yīng)區(qū)域進(jìn)行比較，分析像素值的差異；結(jié)合攝像頭視角、無(wú)人機(jī)b的物理特性以及多源信息監(jiān)測(cè)設(shè)備的數(shù)據(jù)，推斷出無(wú)人機(jī)b相對(duì)于基準(zhǔn)參考線的俯仰角度λ。

14、優(yōu)選地，所述s107，包括：

15、s201，從無(wú)人機(jī)飛行記錄中提取歷史巡檢數(shù)據(jù)，使用圖像融合算法將歷史a圖、b圖圖像進(jìn)行融合建立安全隱患樣本信息；

16、s202，結(jié)合歷史俯仰角度λ和歷史全景圖像建立無(wú)人機(jī)歷史時(shí)間內(nèi)的巡檢水庫(kù)大壩的全景模型；

17、s203，將當(dāng)前采集的俯仰角度λ和全景圖像同樣建立無(wú)人機(jī)巡檢水庫(kù)大壩的當(dāng)前全景模型；

18、s204，使用歷史巡檢數(shù)據(jù)和標(biāo)注的安全隱患樣本，訓(xùn)練深度學(xué)習(xí)模型進(jìn)行安全隱患識(shí)別；

19、s205，將訓(xùn)練好的安全隱患識(shí)別模型應(yīng)用于當(dāng)前全景模型，識(shí)別潛在的安全隱患；

20、s206，對(duì)識(shí)別出的安全隱患進(jìn)行突出特征分析，確定隱患的性質(zhì)、程度和影響范圍。

21、優(yōu)選地，所述s202，包括：歷史時(shí)間半年為一個(gè)周期，四個(gè)周期為一組歷史時(shí)間；在四個(gè)歷史周期內(nèi)，收集無(wú)人機(jī)的飛行數(shù)據(jù)，其中包括俯仰角度λ的變化記錄；獲取與飛行數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)時(shí)間點(diǎn)的全景圖像；其中全景圖像通過(guò)圖像融合技術(shù)，將無(wú)人機(jī)在不同視角拍攝的a圖、b圖融合而成；使用三維建模技術(shù)opengl工具，結(jié)合俯仰角度λ和全景圖像來(lái)構(gòu)建水庫(kù)大壩的全景模型；使用三維建模工具將這些數(shù)據(jù)融合到模型中，形成能夠反映水庫(kù)大壩在不同時(shí)間點(diǎn)狀態(tài)的動(dòng)態(tài)變化全景模型。

22、優(yōu)選地，所述s203，包括：

23、s301，根據(jù)全景模型中的空間布局，從全景模型中分級(jí)大壩壩體的高度信息；

24、s302，將采集到的多源信息特征添加至分級(jí)后的全景模型中形成大壩狀態(tài)全景監(jiān)測(cè)模型；

25、s303，收集歷史時(shí)間內(nèi)的全景監(jiān)測(cè)模型，進(jìn)行界點(diǎn)安全隱患預(yù)測(cè)模型訓(xùn)練；

26、s304，對(duì)半個(gè)周期內(nèi)的大壩壩體進(jìn)行界點(diǎn)安全隱患預(yù)測(cè)，并以半個(gè)周期進(jìn)行動(dòng)態(tài)三維圖像展示安全隱患預(yù)測(cè)情況。

27、優(yōu)選地，所述s301，分級(jí)大壩壩體的高度信息，包括：根據(jù)壩體的高度信息，將壩體劃分為底部、中部和頂部三層級(jí)；若監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝至水庫(kù)水位以下則底部包括壩基和壩趾部分，中部是壩體的主要承載部分，頂部包括壩頂和防浪墻；若監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝至水庫(kù)水位以上則底部為水庫(kù)水位線以上部分。

28、優(yōu)選地，所述s301，還包括：

29、s401，在分級(jí)后的全景模型上進(jìn)行分區(qū)，根據(jù)確定的分區(qū)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)記出每個(gè)分區(qū)的邊界和位置；

30、s402，根據(jù)分區(qū)后的全景模型確定是否存在重點(diǎn)關(guān)注區(qū)域；

31、s403，根據(jù)重點(diǎn)關(guān)注區(qū)域狀態(tài)確定是否需要在無(wú)人機(jī)a與無(wú)人機(jī)b進(jìn)行單獨(dú)分區(qū)巡檢并采集單獨(dú)分區(qū)全景模型；

32、s404，根據(jù)分區(qū)全景模型特征進(jìn)行分區(qū)界點(diǎn)安全隱患預(yù)測(cè)模型訓(xùn)練。

33、本技術(shù)中提供的一個(gè)或多個(gè)技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點(diǎn)：

34、通過(guò)設(shè)置基準(zhǔn)參考線，為無(wú)人機(jī)巡檢提供了明確的飛行路徑和拍攝角度參考，確保了巡檢工作的規(guī)范性和一致性。同時(shí)，結(jié)合多源信息監(jiān)測(cè)設(shè)備，實(shí)時(shí)采集大壩的安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，為后續(xù)的數(shù)據(jù)分析和隱患識(shí)別提供了豐富的數(shù)據(jù)支持。無(wú)人機(jī)a和無(wú)人機(jī)b的協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)了對(duì)水庫(kù)岸坡的多角度、全方位圖像數(shù)據(jù)采集。通過(guò)gps實(shí)時(shí)同步無(wú)人機(jī)的三維相對(duì)坐標(biāo)，以及計(jì)算無(wú)人機(jī)間的角度信息，進(jìn)一步提高了圖像數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度和可用性。

35、通過(guò)將無(wú)人機(jī)b在a圖中的像素值與正常水平狀態(tài)圖進(jìn)行比較，計(jì)算出無(wú)人機(jī)b與基準(zhǔn)參考線之間的俯仰角度，有效消除了由于無(wú)人機(jī)俯仰角度引起的圖像畸變，提高了圖像融合的質(zhì)量和效果。利用修正后的a圖和b圖進(jìn)行融合，提供了更全面的視場(chǎng)信息，有助于更準(zhǔn)確地識(shí)別潛在的安全隱患。結(jié)合多源信息監(jiān)測(cè)設(shè)備的數(shù)據(jù)，對(duì)識(shí)別出的安全隱患進(jìn)行綜合評(píng)估和分析，能夠更準(zhǔn)確地確定其嚴(yán)重程度和可能的影響范圍，為及時(shí)采取有效的應(yīng)急處理措施提供了有力支持。

36、通過(guò)融合無(wú)人機(jī)飛行記錄、圖像融合算法、三維建模技術(shù)和深度學(xué)習(xí)模型，實(shí)現(xiàn)了水庫(kù)大壩的全面、動(dòng)態(tài)巡檢。該方案不僅構(gòu)建了能夠反映大壩在不同時(shí)間點(diǎn)狀態(tài)的動(dòng)態(tài)全景模型，還通過(guò)訓(xùn)練深度學(xué)習(xí)模型實(shí)現(xiàn)了對(duì)潛在安全隱患的自動(dòng)識(shí)別。此外，對(duì)識(shí)別出的安全隱患進(jìn)行了詳細(xì)分析，確定了其性質(zhì)、程度和影響范圍，為水庫(kù)大壩的安全管理提供了科學(xué)依據(jù)。這一方法提高了巡檢的效率和準(zhǔn)確性，降低了人工巡檢的成本和風(fēng)險(xiǎn)，具有顯著的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和實(shí)用價(jià)值。

37、通過(guò)對(duì)全景模型進(jìn)行分級(jí)，結(jié)合多源信息監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝位置，形成了大壩狀態(tài)全景監(jiān)測(cè)模型，提高了監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性和全面性。利用歷史數(shù)據(jù)訓(xùn)練卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)深度學(xué)習(xí)模型，建立了安全隱患預(yù)測(cè)模型，能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)大壩未來(lái)可能出現(xiàn)的安全隱患。同時(shí)，將安全隱患識(shí)別模型與預(yù)測(cè)模型集成，形成了綜合的大壩安全管理系統(tǒng)，提高了管理效率和準(zhǔn)確性，為大壩的安全運(yùn)行提供了全方位保障。

38、通過(guò)在分級(jí)后的全景模型上進(jìn)行細(xì)致分區(qū)，并明確地理位置、受力集中區(qū)域以及歷史隱患點(diǎn)等分區(qū)標(biāo)準(zhǔn)，使得每個(gè)分區(qū)的邊界和位置都得以準(zhǔn)確標(biāo)記。不僅提高了全景模型的精細(xì)度和實(shí)用性，還為后續(xù)的安全隱患預(yù)測(cè)提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。