水库大坝是重要的水利基础设施,在水资源调配利用、防洪减灾方面起到重要的作用。我国水资源丰富,大坝工程数量众多,对大坝的的实时安全监测是当前水利部门工作的重中之重。基于此,本文设计了一款经济、灵活、实时的自动化大坝安全监测系统。本文首先对国内外坝体监测技术的研究现状做出说明,并研究了当下几种比较常见的坝体位移监测技术,在此基础上提出了本系统的设计方案:系统由总站、基站、上位机三部分组成,其中总站由壳体、总站电路控制板(基于STM32F407设计)、光学摄像一体机组成,光学摄像一体机主要包含底座总成、摄像模块、光学变焦机构等部分组成,可通过调节焦距大小改变放大倍数完成对远距离目标图像的拍摄采集工作。基站包含壳体、通孔开关控制机构、发光柱、发光柱光源、基站电路控制板(基于STM8L设计)等部分组成。其工作原理是:总站通过光学摄像一体机对远处基站内的发光柱进行拍摄,然后通过图像处理算法找到拍摄图像的基准像素点坐标。通过和系统校准图像的基准像素点坐标比较算出像素位移差,并根据长度像素比算出坝体的实际位移距离。总站和基站之间采用无线模块通信,可完成数据由上到下的命令下达,总站和上位机之间采用GPRS模块通信,可完成总站跟上位机之间测量数据的传输。本系统具有以下创新点:1.采用低功耗、低消耗的设计理念,其中太阳能电池板加锂电池为主的自供电方式可实现系统的低功耗设计,另外无线通信的方式可以节省线材的消耗,降低在复杂地形或环境中布线的难度。2.由步进电机控制光学变焦机构进行精确调焦,可实现摄像头针对不同距离目标物的高清拍摄。3.摄像头和嵌入式单片机的有机组合可实现图像的获取、存储、处理工作,且能降低产品的设计功耗。具有体积小、灵敏度高、响应速度快等优点。本文基本完成了系统的硬件设计、软件设计、上位机设计,并在室外完成了系统测试环境的搭建以及联合调试工作。通过调试发现系统能够稳定工作并具有一定的抗干扰能力。系统对拍摄图像进行了图像处理,从而验证了本系统图像处理算法的可行性。最后实验数据表明,系统的测量数据合理且满足系统设计指标。