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基于传感器和无线模式的自动监测系统的优势


基于传感器和无线模式的自动监测系统的优势


一、边坡监测研究现状


1.1边坡监测研究发展情况


我国的边坡监测始于上世纪 70 年代初期,起步较国外晚,皮尺和人工巡查是其主要的监测手段。之后,随着高新技术和水准仪、全站仪、测斜仪等仪器的大量投入使用,我国开展了大量边坡监测工作,在监测资料的基础上,研究了边坡变形。现在,我国在边坡监测工作上已经取得了很大的进步,边坡监测技术也朝着自动化或全自动方向大步迈进,逐步拉近与西方发达国家之间的差距。

 

边坡变形监测系统


1.2边坡监测的主要内容及其主要手段


边坡监测主要内容有以下几点:地质监测、内外部变形监测、加固结构监测、地表裂缝位错监测、地下水监测、空隙水压力监测、环境量监测。


目前,边坡监测技术已经由过去的人工皮尺等简易工具的监测手段过渡到仪器监测,并朝着自动化、高精度及远程系统方向发展。

边坡监测的手段主要有以下四种:简易观测法、设站观测法、仪表观测法和远程监测法。简易观测法主要通过人工直接观测来监测边坡中地表裂缝、地温变化、地面鼓胀、沉降、建筑物变形及地下水位变化等现象。设站观测法是基于对现场的工程地质背景充分了解,在边坡上设立呈线状或网络状分布的变形观测点。

仪表观测法主要利用精密仪表监测变形斜坡的地表及深部的位移、倾斜动态,裂缝相对张、闭、沉、错变化及地声、应力应变等物理参数与环境影响因素。远程监测法具有自动化程度很高、可以实现全天连续观测等优点,是监测手段的发展方向。

 


二、无线电自动化监测信息数据采集技术的原理


2.1振弦式传感器的工作原理


振弦式传感器的敏感元件是一根金属丝弦,常用高弹性弹簧钢、马氏不锈钢或钨钢制成。使用过程中一端固定受力点,另一端与传感器受力部件连接,利用振弦的自振频率与振弦所受的外加张力存在的一一对应关系测量各项物理量。


综上所述:振弦式传感器的张力与频率的关系为二次函数,频率平方与张力之间为一次函数,通过最小二乘法变化后为线性方程。仪器的结构不同,张力“ ”可以变换位位移、压力、压强、应力、应变等物理量。另外,当振弦式传感器利用电磁线圈铜导线的电阻值随温度变化的特性可以进行温度测量,也可以在传感器内设置可兼测温度的元件。


2.2 传感器的选择与研制


在选择传感器时,我们应该根据实际的测量需求,分析对比各种形式传感器的测量功能和性能,选用能满足工程实际需求且性价比较高的传感器。为了控制系统成本、简化安装和维护传感器过程,企业研制了板式固定式测斜传感器。板式固定式测斜传感器的板式载体为长条状的平板,在长度方向平行地分布有条状缺口。测斜传感器固定在平板载体平面上,平板载体连同测斜传感器插入并卡在测斜管内,两条缺口一方面可使载体获得一定程度弹性,另一方面也保证了载体所需的整体强度。

 


三、无线电自动化监测信息数据采集技术的利与弊


3.1 无线电自动化监测信息数据采集技术的优点


第一,测量的数据精确、稳定、可靠;

第二,可以长期而又实时地采集数据,克服了人工监测不能进行不中断监测、监测频率受限、受气候环境影响大等缺点;

第三,可以节省大量的人力、物力,很好地服务于公路的养护管理。


3.2 无线电自动化监测信息数据采集技术的不足之处


第一:采集技术尚未成熟。因为目前边坡监测应用的大多是离散式的传感器,无法采集到边坡大部分的重要部位的数据信息;

第二,无线传输方式有待提高;

第三,采用该技术的成本比较高,技术复杂,要全面推广的困难很大。

 

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