测斜仪可以准确的监测尾矿库坝体内部变形情况,为判断坝体变形趋势和变形速率的提供直观数据信息,目前,已广泛应用于各类尾矿库的安全监测中。本课题以高精度的角速度、加速度和电子罗盘传感器为基础研制智能数字测斜仪。测斜仪的研制主要分为以下3个部分:(1)研究三个传感器的安装误差,并设计了安装误差的消除方法;提出四元数-UKF算法,设计了四元数-无迹卡尔曼滤波器,提高智能数字测斜仪的测量精度,实现对尾矿库坝体方位角和倾斜角的高精度自动化测量。(2)设计智能数字测斜仪的硬件电路。本系统硬件主要由电源电路、信号采集处理电路、传感器控制电路,CAN总线电路等组成,微处理器采用STM32F407芯片负责数据的采集、处理和记录,采用CAN总线作为数据传输方式,提高系统的抗干扰能力和传输距离。(3)对智能数字测斜仪系统单片机程序和上位机监测系统进行设计。监控系统采用C#语言在VS平台上开发,通过编写通讯模块、数据处理模块及显示模块等。将智能数字测斜仪应用于尾矿库坝体变形在线监测中,可以实时采集坝体变形数据,并通过CAN总线传输到上位机,显示尾矿坝的变形信息。通过系统试验,本课题设计的智能数字测斜仪达到了技术指标要求。在实际工程应用,能及时发现尾矿坝出现的问题,对尾矿库坝体测量和预警有着一定的参考意义。