基于图形介质的坝基灌浆三维可视化分析系统及建模方法与流程

1.本发明涉及水利工程技术领域，具体为一种基于图形介质的坝基灌浆效果三维可视化分析系统及建模方法。


背景技术：

2.通过采用灌浆技术处理坝基岩或沙砾石层，使之满足筑坝工程的需要，确保大坝地基稳定、安全，水库正常运行，发挥应有的效益。坝基灌浆是隐蔽性工程，灌入的浆液在坝基中充填的情况，无法直接评定，施工质量难于直观判断，施工单位需要做很多的整理与分析工作。为此本发明提供了一种基于图形介质的坝基灌浆效果三维可视化分析系统，可根据灌浆信息快速、直观展示整个坝基灌浆效果。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种基于图形介质的水利工程的坝基灌浆效果三维可视化分析系统及建模方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.一种基于图形介质的坝基灌浆三维可视化分析系统，所述的可视化交互系统包括坝基灌浆系统100、展示设备200；坝基灌浆系统100与展示设备200连接；
5.所述坝基灌浆系统100包括感知设备101、数据传输模块102、坝基灌浆控制处理模块103、数据存储模块104和数据发送模块105，用于对数据的采集、传输、控制、存储、发送；其中感知设备101、数据传输模块102相互连接；数据传输模块102、坝基灌浆控制处理模块103相互连接；坝基灌浆控制处理模块103、数据存储模块104、数据发送模块105依序连接；
6.所述感知硬件设备101，用于对坝基灌浆中的浆液流量、密度、灌浆压力、温度、抬动值等各项目进行感知监测；
7.所述的数据传输线路102，用于连接感知硬件设备101、坝基灌浆控制处理设备103，感知硬件设备101将采集的数据经过数据传输线路102传输给坝基灌浆控制处理设备103，坝基灌浆控制处理设备103将采集指令经过数据传输线路102传输给感知硬件设备101；
8.坝基灌浆控制处理设备103，用于控制数据传输线路102、数据存储模块104、数据发送设备105运转；用于将感知硬件设备101采集得到的数据经过数据传输线路102与数据存储模块104中该感知硬件设备的编号进行关联，经处理后，并将数据传入数据存储模块104进行存储；
9.所述的数据存储模块104，用于存储通过坝基灌浆控制处理设备103控制感知硬件设备101采集的数据，以及每项感知硬件设备101的编号；
10.所述的数据发送设备105，用于将坝基灌浆控制处理设备103传来的模拟信号转换成射频信号发送至展示设备200。
11.进一步为，所述的感知硬件设备101包括进浆流量计、回浆密度计、灌浆压力计、温度计、抬动监测仪；感知硬件设备设置在大坝坝基帷幕灌浆和固结灌浆孔附近监控设备里
面。
12.进一步为，所述展示设备200包括展示数据接收模块201、展示数据存储模块202、展示控制处理模块203、显示输出模块204；用于对坝基灌浆孔及感知数据输出展示；其中展示数据接收模块201、展示数据存储模块202、展示控制处理模块203、显示输出模块204依序连接；展示数据存储模块202、展示控制处理模块203相互连接。
13.进一步为，所述的展示数据存储模块202用于存储有坝基各灌浆孔的三维模型、基本信息孔径、长度、空间坐标、灌浆孔类型等、与之对应感知硬件设备的编号信息；同时并用于存储展示数据存储模块202接收得到的数据。
14.进一步为，所述的展示控制处理模块203，用于控制展示数据接收模块201、展示数据存储模块202、显示输出设备204的运转。
15.进一步为，所述的显示输出模块204用于查看展示控制处理模块203处理展示数据存储模块202后的数据，包括灌浆孔、灌浆过程中的感知监控数据。
16.进一步为，所述的数据发送模块105与展示数据接收模块201连接。
17.进一步为，所述的显示输出模块204为触摸屏显示屏。
18.使用上述分析系统对坝基灌浆孔参数化建模的方法，该方法通过灌浆孔的物理属性集、灌浆状态参数集和方法集实现坝基灌浆效果的三维可视化分析表达；包括：
19.物理属性集表示为[id，xi，yi，zi，n，d，α，β，nl]，id代表灌浆孔编号，o(x0，y0，z0)代表灌浆孔的孔口三维坐标，d代表灌浆孔直径，α代表灌浆孔的方位角，β代表灌浆孔的倾角，n灌浆孔第n段，nl代表灌浆孔第n段的段长；1根据上述参数计算nl，如下式所示：
[0020][0021]
2计算段的顶部中心点和底部中心点坐标o1(x1，y1，z1)，o2(x2，y2，z2)，如下式所示：
[0022][0023][0024]
灌浆状态参数集包括浆液流量、密度、灌浆压力、温度、抬动值；
[0025]
本发明所述的方法集包括：[3dpoint，cylinder，setobjscolor，show]，其中3dpoint()为三维点模拟函数，cylinder()为灌浆孔模拟函数，setobjscolor()为灌浆孔各段赋颜色函数，show()为可视化函数；参数化建模方法如下：
[0026]
1)依据数据变量集，通过式(1)～式(3)计算边界范围内灌浆孔段的顶部和底部中心点坐标o1、o2，基于方法集中的3dpoint()将其表达为三维坐标点；
[0027]
2)通过cylinder()函数依据灌浆孔物理属性集生成坝基灌浆孔三维模型，并对灌浆孔进行分段处理；
[0028]
3)函数setobiscolor()利用灌浆状态参数集对灌浆孔各段赋颜色，颜色的深浅与所展示的灌浆状态参数值大小进行对应；
[0029]
4)最终通过数show()可视化封闭体b；
[0030]
5)循环(1)～(4)步骤，可快速实现整个大坝坝基帷幕灌浆和固结灌浆所有灌浆孔段模型灌浆效果的模拟。
[0031]
本发明有益效果为，本系统根据钻孔坐标、孔高、钻孔半径自动生成灌浆孔分段注浆孔模型，通过对灌浆状态信息(浆液流量、密度、灌浆压力、温度、抬动值)进行监控，在灌浆效果展示设备中用颜色深浅表示灌浆孔各段的单位吸灰量大小或透水率的大小。该系统可以直观高效的分析展示坝基灌浆效果参数信息。
附图说明
[0032]
图1为本系统连接关系框图。
[0033]
图2为本发明灌浆孔三位示意图。
[0034]
图3为本发明灌浆孔各段透水率图。
[0035]
图4为本发明灌浆孔各段透水率图。
具体实施方式
[0036]
一种基于图形介质的坝基灌浆三维可视化分析系统，所述的可视化交互系统包括坝基灌浆系统100、展示设备200；坝基灌浆系统100与展示设备200连接；
[0037]
所述坝基灌浆系统100包括感知设备101、数据传输模块102、坝基灌浆控制处理模块103、数据存储模块104和数据发送模块105，用于对数据的采集、传输、控制、存储、发送；其中感知设备101、数据传输模块102相互连接；数据传输模块102、坝基灌浆控制处理模块103相互连接；坝基灌浆控制处理模块103、数据存储模块104、数据发送模块105依序连接；
[0038]
所述感知硬件设备101，用于对坝基灌浆中的浆液流量、密度、灌浆压力、温度、抬动值等各项目进行感知监测；
[0039]
所述的数据传输线路102，用于连接感知硬件设备101、坝基灌浆控制处理设备103，感知硬件设备101将采集的数据经过数据传输线路102传输给坝基灌浆控制处理设备103，坝基灌浆控制处理设备103将采集指令经过数据传输线路102传输给感知硬件设备101；
[0040]
坝基灌浆控制处理设备103，用于控制数据传输线路102、数据存储模块104、数据发送设备105运转；用于将感知硬件设备101采集得到的数据经过数据传输线路102与数据存储模块104中该感知硬件设备的编号进行关联，经处理后，并将数据传入数据存储模块104进行存储；
[0041]
所述的数据存储模块104，用于存储通过坝基灌浆控制处理设备103控制感知硬件设备101采集的数据，以及每项感知硬件设备101的编号；
[0042]
所述的数据发送设备105，用于将坝基灌浆控制处理设备103传来的模拟信号转换成射频信号发送至展示设备200。
[0043]
进一步为，所述的感知硬件设备101包括进浆流量计、回浆密度计、灌浆压力计、温度计、抬动监测仪；感知硬件设备设置在大坝坝基帷幕灌浆和固结灌浆孔附近监控设备里
面。
[0044]
进一步为，所述展示设备200包括展示数据接收模块201、展示数据存储模块202、展示控制处理模块203、显示输出模块204；用于对坝基灌浆孔及感知数据输出展示；其中展示数据接收模块201、展示数据存储模块202、展示控制处理模块203、显示输出模块204依序连接；展示数据存储模块202、展示控制处理模块203相互连接。
[0045]
进一步为，所述的展示数据存储模块202用于存储有坝基各灌浆孔的三维模型、基本信息孔径、长度、空间坐标、灌浆孔类型等、与之对应感知硬件设备的编号信息；同时并用于存储展示数据存储模块202接收得到的数据。
[0046]
进一步为，所述的展示控制处理模块203，用于控制展示数据接收模块201、展示数据存储模块202、显示输出设备204的运转。
[0047]
进一步为，所述的显示输出模块204用于查看展示控制处理模块203处理展示数据存储模块202后的数据，包括灌浆孔、灌浆过程中的感知监控数据。
[0048]
进一步为，所述的数据发送模块105与展示数据接收模块201连接。
[0049]
进一步为，所述的显示输出模块204为触摸屏显示屏。
[0050]
使用上述分析系统对坝基灌浆孔参数化建模的方法，该方法通过灌浆孔的物理属性集、灌浆状态参数集和方法集实现坝基灌浆效果的三维可视化分析表达；包括：
[0051]
物理属性集表示为[id，xi，yi，zi，n，d，α，β，nl]，id代表灌浆孔编号，o(x0，y0，z0)代表灌浆孔的孔口三维坐标，d代表灌浆孔直径，α代表灌浆孔的方位角，β代表灌浆孔的倾角，n灌浆孔第n段，nl代表灌浆孔第n段的段长；1根据上述参数计算nl，如下式所示：
[0052][0053]
2计算段的顶部中心点和底部中心点坐标o1(x1，y1，z1)，o2(x2，y2，z2)，如下式所示：
[0054][0055][0056]
灌浆状态参数集包括浆液流量、密度、灌浆压力、温度、抬动值；
[0057]
本发明所述的方法集包括：[3dpoint，cylinder，setobjscolor，show]，其中3dpoint()为三维点模拟函数，cylinder()为灌浆孔模拟函数，setobjscolor()为灌浆孔各段赋颜色函数，show()为可视化函数；参数化建模方法如下：
[0058]
1)依据数据变量集，通过式(1)～式(3)计算边界范围内灌浆孔段的顶部和底部中心点坐标o1、o2，基于方法集中的3dpoint()将其表达为三维坐标点；
[0059]
2)通过cylinder()函数依据灌浆孔物理属性集生成坝基灌浆孔三维模型，并对灌浆孔进行分段处理；
[0060]
3)函数setobiscolor()利用灌浆状态参数集对灌浆孔各段赋颜色，颜色的深浅与所展示的灌浆状态参数值大小进行对应；
[0061]
4)最终通过数show()可视化封闭体b；
[0062]
5)循环(1)～(4)步骤，可快速实现整个大坝坝基帷幕灌浆和固结灌浆所有灌浆孔段模型灌浆效果的模拟。
[0063]
本发明技术方案已在国内某水电站大坝坝基灌浆时使用。
[0064]
以上所述的仅是本发明的部分具体实施例，方案中公知的具体内容或常识在此未作过多描述。应当指出，上述实施例不以任何方式限制本发明，对于本领域的技术人员来说，凡是采用等同替换或等效变换的方式获得的技术方案均落在本发明的保护范围内。本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。