【2017年整理】大坝安全监测仪器和监测系统资料.docxVIP

大坝安全监测仪器资料一1 监测仪器技术现状大坝安全监测仪器是安全监测技术的感知单元，是保证大坝安全监测系统高精度、高准确度、稳定可靠、长期连续运行的基石。形象地说，大坝安全监测仪器犹如安全监测系统的“感官”[4]，如果“感官”出了问题，给出的信息失真，即使后续的数据采集单元、数据分析软件的功能再强大，得出的结果也不可能反映大坝的实际运行性态，甚至会是错误的信息。随着电子测量技术、新材料、新工艺等各种技术的快速发展，安全监测仪器技术也在与时俱进、不断持续发展完善中。由于安全监测仪器使用环境的特殊性，特别要求其具有可靠性和长期稳定性，相对于普通的消费类电子产品而言，安全监测仪器升级换代速度相对要“保守”些。即便如此，在过去的一个多世纪里，特别是 20 世纪 90 年代以来，我国水电建设进入大发展时期，许多巨型的高坝大库相继开工建设并投入运行，对大坝安全监测仪器技术提出了许多新的要求。在众多大坝安全监测从业人员的不懈努力下，20多年来，传感器原理的先进性与多样性、生产工艺的先进性、传感材料的性能优异性、施工的高效方便性、测量技术先进性等各方面都取得了长足进步。在此期间，钢弦式仪器得到了广泛应用，高耐水压仪器、超大量程仪器也研制生产和应用成功，光纤传感器和卫星定位测量技术等初步得到推广应用，分布式大坝自动化监测系统日渐成熟，为大坝安全监测提供了准确可靠的技术保障。1.1 埋入式监测仪器埋入式监测仪器是指埋入水工建筑物内部的传感器，用于监测水工建筑物结构相关的各种物理量变化性态，是大坝安全监测技术领域中分布最广泛、涉及被测物理量最多、使用数量最多的仪器，主要用于监测大坝内部应力应变、渗流渗压、裂缝、位移、倾斜、温度场等。埋入式监测仪器一旦被埋入，就不再具有取出或更换的条件，因此，传感器的可靠性和长期稳定性是仪器最重要的性能之一。在世界上数以万计的工程的大坝安全监测中，应用最为广泛的埋入式监测仪器类型主要有钢弦式仪器和差动电阻式仪器。这两类仪器几乎涵盖了绝大部分内观监测项目，还有少数一些其他类型的埋入式仪器，如土石坝内部使用的水管式沉降仪和引张线式水平位移计，用来监测坝体内部沉降和水平位移。随着材料科学、制造工艺等技术不断发展，埋入式监测仪器系列中也增加了新的传感器，如光纤光栅仪器、MEMS传感器、磁致伸缩传感器、电磁式大量程位移传感器、陶瓷电容式仪器、电位计式仪器、压阻式微压传感器等。1.2 外部安装型监测仪器外部安装型监测仪器一般安装在水工建筑物表面、廊道或边坡表面，用来测量结构物变形、渗流以及环境量等。外部安装型监测仪器的主要特征是方便维修或更换，容易将必威体育精装版的各种技术运用于此类监测仪器中。外部安装型监测仪器以量水堰计、垂线坐标仪、引张线仪、静力水准仪、激光准直系统、GPS 表面位移测量系统等为代表，它们的成功应用可以反映出此类仪器目前的技术水平。垂线坐标仪、引张线仪和静力水准仪是大坝变形监测的重要仪器，经历了从人工观测到自动遥测、由接触式到非接触式的发展过程，特别是最近10多年来，CCD测量技术和成像灰度分析技术在大坝变形监测中的成功应用，使CCD光电式仪器得到了广泛推广，大坝变形实现了高精度非接触式自动化测量。目前使用较多的仪器主要有CCD光电式、钢弦式、光电步进式以及与测量模块一体化的电容感应式和差动电感式等。真空激光准直系统是在激光准直测量装置基础上，通过管路抽真空的方式，降低大气对激光光线传播的影响，形成的一种实现大坝位移高精度监测的位移测量系统，目前已引入CCD、激光成像、图像处理等技术，实现大量程、高精度的自动化位移测量功能。近 10 年来，全球卫星定位系统在民用技术应用领域的开放为大坝表面位移监测提供了一种新的测量系统。该系统接收机的基本类型有导航型和测地型，在工程测量中，一般采用双频多站差分接收方式，以提高测量精度，测地型接收机标称精度目前可达到二等水准测量精度的要求。随着电子技术和自动化测控技术的发展，外部安装型监测仪器系列中也增加了一些新成员，以全站仪、三维激光扫描仪为代表的光波测距仪和以二2 硬 件2 ．1 监 测 仪 器大坝上多采用正 、倒垂线为基准来 自动监测大坝 的竖 向和水平位移 ，包括混凝土大坝的挠度。观测仪器多采用垂线坐标仪 、引张线仪、静力水准仪等 。近年来 ，这些传统的观测仪器得到了很大的发展 ，在大量程 、高精度和高可靠性上取得 了长足的进步 。引张线仪由单 向实现了向双 向的发展和应用。遥测垂线坐标仪和 引张线仪 已经从 接触式发展到非接触式 ，非接触式仪器包括步进式和 CCD 式 。遥测静力水准仪近年来得到 了较快 的发展 ，以前多是采用进 口仪器 ，近年来 国内已有多种原理 的静力水准仪。静力水准仪是应用连通管原理测量测点间的相对位移。一侧沉降将引起浮子升降，通过各种量测技术来测量浮