大坝变形监测自动化技术的最新发展

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1、大坝变形监测自动化技术的最新发展刘智敏（桂林工学院土木工程系）【摘　要】近年来，随着大型大坝建筑的增多和电子计算机技术、激光技术、空间技术等高新科技的应用，有力地促进了大坝技术的发展。本文介绍了当前大坝变形监测自动化技术的国内外发展状况，在几何学、物理力学、计算机仿真学等多学科、多领域的融合、渗透下，提出了大坝变形监测向一体化、自动化、数字化、智能化发展的方向。【关键词】大坝变形监测一体化自动化数字化智能化测绘信息网www.othermap.com　　1　前言　　我国的大坝变形监测自50年代开始，到80年代末已实现了自动化遥测。90年代后，大坝安全监测技术飞速发展，许多老坝完成了

2、自动化监测系统的更新改造，有的新建大坝也设计了功能更全的高水平监测系统。其发展过程见表1。目前，大坝变形监测自动化已实现了运行变量的数据采集与传输、数据管理、在线分析、综合成图、成果预警的计算机控制网络化，并在向一体化、自动化、数字化、智能化方向发展。　　2　大坝变形监测技术的发展　　2.1硬件技术测绘信息网www.othermap.com　　2.1.1国内大坝变形监测技术　　近十年来年，随着我国大型水坝的增多，对大坝安全监测系统不断提出新任务、新课题和新要求。同时，电子计算机技术、激光技术、空间技术等新科技的发展与应用，也有力地促进了大坝观测技术的发展。　　测量自动化的初级实现

3、，是近十几年发展起来的传感器。它根据自动控制原理，把被观测的几何量（长度、角度）转换成电量，再与一些必要的测量电路、附件装置相配合，组成自动测量装置，从而推动了连续观测方法的兴起，传感器也成了自动化观测必不可缺的重要部件。从外部观测的静力水准、正倒锤、激光准直，到内部观测的渗压计、沉降计、测斜仪、土体应变计、上压计，其自动化遥测都建立在传感器的基础上。由于用途不同，传感器有机械式、光敏式、电式（又分为电压式、电容式、电感式）等几种形式，精度也各不相同。目前运用最多的是电式和磁式传感器。例如：广西大化大坝监测系统应用的变形遥测仪器均为差动电容感应式，精度为±0.1～0.2mm，结构

4、简单，可在高湿度环境下长期可靠地工作[1]；新丰江大坝变形监测设备采用的是地震研究所研制的EMD—S型遥测垂线仪和EMD—T型引张线遥测仪，是用磁场差动法测量位移的二维传感器，它独到的电路和结构设计，使仪器具有良好的线性度、极小的横向位移影响。且抗磁、防雷、耐潮，有极好的长期稳定性和可靠性[2]。测绘信息网www.othermap.com　　激光技术和GPS的使用，提高了探测的灵敏度，减少了作业的条件限制，克服了一定的外界干扰。激光用水准仪，减少了读数和照准误差，提高了精度。试验表明，当视线长度为50m时，测站高差中误差约为±0.02mm。而真主管道波带板激光准直仪可进行三维测量

5、，能在恶劣环境下进行作业，相对精度达10-7左右。已在太平哨、丰满、葛洲坝等电站使用，并实现了自动化观测。随着GPS卫星定位技术的日趋成熟，隔河岩大坝率先在国内将GPS应用于大坝变形监测上（网络结构如图1）。值得一提的是，在1998年8月大坝蓄水至150年一遇的校核洪水水位期间，GPS监测系统一直安全可靠。抗干扰能力强，监测精度高，1小时观测资料解算的点位水平精度优于1mm，垂直精度优于1.5mm：6小时GPS观测资料解算的点位水平精度优于0.5mm，垂直精度优于1mm。数据处理分析及时，反应时间小于15分钟，能够快速反映大坝在超高蓄水下的三维变形。不仅确保了大坝的安全，也成功地

6、实现了洪水错峰。为防洪减灾起到重大作用。实践证明，由于具有“全天侯、实时、自动化监测”等优点。GPS可用于大坝的动态实时位移监测。振动频率测试和安全运营报答系统。为了继续提高精度。扩大量程，不仅要求硬件的改进更新，还需要软件解算功能进一步优化，对于专业技术人员来说，大有用武之地。测绘信息网www.othermap.com　　其他大坝变形监测仪器在测程精度、性能及自动化水平上也有了很大提高。表2（4）为武汉地震研究所研制的部分仪器。　　2.1.2国外大坝变形监测新技术测绘信息网www.othermap.com　　这里评介凡项值得在我国推广的国外监测新技术[5]：　　CT技术（Com

7、puterizedTomography意译为“计算机层析成像”）这是在不破坏物体结构的前提下，根据在物体周边所获取的某种物理量（如波速、Ｘ线光强）的一维投影数据，运用一定的数学方法，通过计算机处理，重建物体特定层面上的二维图像以及依据一系列上述二维图像而构成三维图像的一门技术（其组成结构见图2）。该技术系美国科学家Hounsfield于1971年所研制，率先用于医学领域。近十多年，该技术已发展应用到工业、地球物理、大坝监测等诸多领域。意大利、日本将其应用于大坝性态诊断，有效地进行