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    靜力水準數字化系統的研制及應用分析

    來源:拿度科技 瀏覽量: 時間:2020-12-18 09:23

      

           液面靜力水準數字化量測系統,以水電大壩、核電站、巖崩、滑坡及火山等方面的監測需要為依據,進行系統技術參數和功能的優選。該系統用來監測相互一定距離的多基點之間相對高程長期、連續的動態變化。依據流體受地心引力作用液面保持相對水平的原理,通過磁致伸縮式位移傳感器,把各待測點的垂直位移的相對變化量直接轉換成電量輸出,進行多路數據采集、再配以微機系統,從而達到對待測載體(如大壩的各壩段、建筑物各樁基)的垂直位移變化的自動監測和遠程數據傳送。
    1、系統結構原理
           靜力水準儀是通過磁致伸縮式位移傳感器,將系統內各待測點的靜力水準儀內的液面瞬間相對高差變化和垂直位移信息經過換能、專用放大電路、傳輸到現場觀測室里的GK-05數字位移測量儀中。然后,將通道信號分別輸入GK-12型多路數字采集儀(MCU)內,經過模數轉換并存儲、顯示、處理,從而達到自動化監測待測對象隨時間變化的垂直位移量(或沉降不均或相對傾斜)。測頭采用獨特的導向技術,使本系統具有量程大、精度高等特點。靜力水準儀的結構是兩個或多個罐體由水管連通。罐內流體受地心引力作用,其液面瞬間相對平衡,從而通過測量罐體內液面相對于罐體的高程變化,可得出不同距離的兩點多多點之間的高程的相對變化,可得出不同距離的兩點或多點之間的高程的相對變化。
    2、系統的長期監測數據的處理與分析
    2.1系統的安裝與布設
          以三門峽大壩290層面的GK系列靜力水準數字化量測系統為例。該系統1995年5月安裝調試后即投入運行。
    2.2觀測數據的預處理
           控制中心的微機發出系統采集數據的指令給GK-12多路數字采集儀,將已經存放在數采儀內存中的數據用ASCII碼文件傳輸并存放在微機的硬盤中。在數據預處理時,首先進行數據字符過濾,濾掉除數字、回車、換行、+、-及空格字符外的其它一切字符,然后將文件每行中回車或換行其中之一刪除,數據的ASCII碼格式打印已給的內容。進行上述字符過濾及刪回車后,將每日的文件拷貝在一起形成每月資料文件。然后使用編輯軟件對整理的文件行進修改。
    磁致伸縮式靜力水準儀
    2.3觀測數據的建模與分析
          H1-H10測點安裝在大壩的290層面的縱向剖面上,H11和H12安裝在垂直于大壩的橫向剖面上,因此該系統能夠較好地反映此層面的不同測點的相對沉降。12個測點覆蓋面積以外的部分需進行外推,然后才能較好地反映整個290層面的整體變形。系統的10號測點及其它各測點的靜力水準儀水位升降連續變化曲線,反映系統工作穩定、正常、可靠。各測點水位變化的數值在排出滲水等干擾后,代數和是與溫度相關的,因此每測點的實際升降值H,除了進行滲水等改正外,還需要進行溫度改正及分析。
    2.4觀測數據初步成圖與擬合改正
           在Windows Lotus123軟件中對觀測數據文件進行處理。例如使用命令錄入數據文件;斷點處斷開(空行);各通道繪圖打印,通道求和并繪圖打??;分析各曲線圖打印并進行個別干擾數據修改;各通道正常情況下進行的每六組數據求平均值的遞推平滑處理并繪圖;數據時序該整機溫度改正等。在此基礎上還需對觀測數據作回歸分析并進行滲水、溫度等因素的改正,如有補充水等現場還應進行臺階處理。
    3、系統運行的數據處理分析結果
           以三門峽大壩290層面系統為例,自1995年8月至1997年4月(系統仍在正常的運行),12個靜力水準測點、2個溫度測點的長期觀測數據處理分析結果表明以下幾點:
    3.1各測點觀測數據長期連續記錄,說明該系統各組成部分長期運行正??煽?。
    3.2系統將靜力水準儀各測點相對于1號測點的沉降變化用微機實時繪制沉降曲線,直觀的了解該監測壩段的各點位的垂直變形動態。
    3.3系統在靜力水準2號和10號測點處安裝有GK-02B型自記溫度儀,微機自動繪制出所有測點溫度均值與溫度記錄曲線圖,并可進行水位相對沉降的溫度改正。溫度計T2和T3記錄同步且一致,同時與壩體內室溫相關。經分析溫度對測點值的影響約為0.1mm/C,相對滯后約12h。
    3.4系統各靜力水準測點相對于1號靜力水準測點的沉降變化在1mm-2mm范圍,說明被監控壩段的壩體沉降均勻,基本穩定。
    3.5液面經理水準數字化量測系統長期記錄的數據連續可靠,不僅反映了壩體的垂直變形規律,而且靈敏的反映該系統各儀器部分的運行狀況及大壩的觀測環境。同時,由于系統的硬件采用高新技術使運行達到自動化、數字化遙測,而且有其配套的控制軟件、數據預處理軟件、數據分析及繪圖軟件,使系統功能完善、使用操作簡便。


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