基于光纤陀螺的大坝安全监测随机漂移误差

光纤陀螺仪是在面板堆石坝面板挠度变形监测中应用的一种新型仪器,它在预先埋设的管道中运行。随机漂移是捷联惯导系统在大坝安全监测中运用的主要误差源,为了有效减小光纤陀螺的误差,需要对光纤陀螺的随机误差建立模型。根据时间序列建模基本原理,建立自回归滑动平均模型(ARMA),在此基础上运用卡尔曼滤波算法对光纤陀螺随机漂移信号进行滤波降噪。滤波结果和Allan方差分析表明,滤波效果较好,光纤陀螺的精度得到提高,能更好地反映大坝运行的真实情况,从而为大坝运行状况的客观评价提供可靠依据。     

CEEMDAN与小波变换混合去噪方法在光纤陀螺监测系统信号去噪中的应用

为了有效降低噪声对光纤陀螺监测系统实测信号的影响,提出基于CEEMDAN与小波变换混合去噪的方法。先将信号进行CEEMDAN分解,得到一系列IMF分量,计算每一个IMF分量与原始信号的相关系数,利用相关系数的大小筛选出主要的IMF分量。结合小波变换,对筛选出的IMF分量进行降噪处理,最后进行信号重构。引入含噪信号与降噪误差比和均方误差两个指标来判断降噪效果,利用单一的小波变换、CEEMDAN方法、CEEMDAN与小波变换混合去噪三种方法对仿真信号和实测信号进行分析。结果表明,基于CEEMDAN与小波变换混合去噪方法的去噪效果最好,有效地降低了噪声对真实信号的影响,去噪后的信号能准确地表征真实信号的变化特征。该方法非常适合光纤陀螺监测系统的信号去噪,能进一步提高光纤陀螺监测系统的测量精度。     

磁惯导系统在大坝变形监测中的应用研究

随着面板堆石坝建设高度的逐渐增加,用于大坝变形监测的常规仪器不能完全满足需要。为此,提出了利用磁惯导系统进行大坝变形监测的方法,对磁惯导系统的具体组成、监测原理进行了阐述。将磁惯导系统用于水布垭大坝面板挠度的监测中,通过对其连续两次监测数据的处理和分析,以及磁惯导系统监测结果与光纤陀螺系统监测结果的对比,发现磁惯导系统监测数据可以较好地反映出大坝面板的变形趋势,证明了磁惯导系统用于大坝变形监测的可行性。     

基于光纤传感技术的桩体位移监测方法研究

现有光纤传感器的布设方法单一,无法完全适应各类工程的监测要求。为此,从实际工程桩体水平位移监测的需求出发,针对工程施工特点,设计单U型和多U型布设方法,并于室内构建PVC管简支梁模型,利用分布式光纤传感器对PVC管弯曲变形应变进行测量。采用各类应变组合进行挠度计算,分析了各应变组合挠度的试验误差。将上述两种光纤布设方法分别运用于实际工程的桩体水平位移监测中,并对比分析光纤传感器监测数据效果。试验与实际工程分析结果表明：利用分布式光纤计算桩体位移时,应当优先选用垂直基坑开挖面的双轴线应变进行计算,其次可利用其他轴线应变换算成基坑侧应变,进而用双轴线应变计算,而多轴线应变计算会造成多余误差;在实际工程运用时,分布式光纤传感器监测效果优于侧斜管监测效果。     

分布式光纤测温技术在乐昌峡拦河坝温控中的应用

分布式光纤监测系统实测大坝混凝土温度数据能够准确地反映浇筑面中混凝土的实际温度状态,数据具有较高的真实性,能正确地反映混凝土浇筑层面温度的变化规律。乐昌峡水利枢纽拦河坝工程使用的碾压混凝土分布式光纤传感监测技术,是对大坝温度监测传统仪器、理论和方法的变革和创新,不论是在施工期还是运行期都具有十分重要的意义。     

大坝监测工程应用光纤传感器的若干技术要求

为了加速光纤传感技术在大坝监测工程中的推广应用,笔者结合大坝监测工程的实际需要,就光纤传感系统的长期稳定性要求、光纤传感器种类和技术性能指标的配套要求等问题提出一些意见和建议,以供讨论。     

土石坝加固前后的监测分析及监控模型

大坝是一种特殊建筑物,及时准确地了解大坝工作性态,确保其安全极为重要。除险加固前后的性态分析,是研究加固措施是否有效的重要手段。本文以大坝除险加固为背景,对大坝安全监测方法进行系统研究,将加固前后数据作为一个系列,对加固前的监测数据采用免记忆推算法,逐步消除其对加固后的数据的影响。以山东某土坝为例,分别对应力和位移监测资料进行分析,研究其加固措施的效果,得出加固前的观测数据对加固后应力和位移的影响规律,给出了加固后监测数学模型。     

光纤传感技术在大坝裂缝预测和监测中的可行性探讨

大坝结构内部应变监测和裂缝监测是大坝健康的主要指标。由于各种因素的影响，导致难以判断坝体裂缝产生的具体位置。传统的点式电测仪器很可能漏检，而分布式光纤裂缝传感器能捕捉随机裂缝，分布式光纤应变监测系统能感知大坝各部位应力应变，将这2种系统联合使用，则能达到在裂缝产生前预报裂缝、在裂缝产生后监测裂缝的双重效果。光纤网络的优化布设一直是光纤广泛应用于工程中的难点。施工前分析混凝土坝在不利工况下运行的应力应变，根据分析结果对光纤网络进行立体优化布设，建立大坝健康监测智能系统，实现对大坝的实时、在线、立体监测。通过试验，验证了光纤传感技术在裂缝预测和监测中的有效性。     

大黑汀大坝垂直位移监测精度评定初探

原大黑汀大坝进行垂直位移监测时,在精度评定过程中,套用精度指标μkm和μ站的计算公式,将坝顶的全部测站合并作为一个测段(测站),存在一定的偏差,导致计算结果错误.针对该计算中的不足和问题,结合工程实际情况,提出一种新的精度评定方法,将固定的每2个标点间作为一段,参与精度指标计算.新方法更为合理、有效,能够对垂直位移监测的精度进行准确评定.     

混凝土裂缝分布式光纤监测灵敏性

基于混凝土试件试验,对大坝裂缝光纤监测中采用的光纤传感技术的灵敏性进行了测试.得到了在大坝安全监控缝宽控制范围内光纤与裂缝夹角为30°、45°和60°的光纤灵敏性与裂缝宽度关系曲线.     

基于人工免疫模式的大坝监测数据粗差识别

粗差的存在会对大坝安全监测的结果造成较大的影响,而现今传统的粗差识别方法还存在着操作繁琐、应用数据类型有限、易少判误判等缺陷。因此,为了弥补传统粗差识别方法的不足,提高粗差识别的效率,采取了借鉴人工免疫的工作模式对监测数据进行分层打分的方法,将其与现有粗差检验方法结合,提出并设计出基于人工免疫模式的多层粗差检验法。以实际工程大坝水平位移监测数据的粗差识别为例,对工程的水平位移监测数据进行粗差识别。算例验证结果表明:这种新型的多层粗差检验法对大容量数据的粗差识别操作更为简便、效率更高。与传统粗差识别相比,其数据识别种类变广,而且其多层打分的检验模式使得识别结果更为严谨,可以有效减少粗差错判少判的情况。     

董箐水电站光纤陀螺监测面板挠度新技术及其运行轨道安装

介绍了光纤陀螺监测面板挠度新技术的测量原理,以及光纤陀螺运行轨道安装技术工艺和质量控制要点,提出了光纤陀螺运行轨道的改良建议,在光纤陀螺监测面板挠度新技术方面进行了有益的探索。     

CPSO-NN模型在大坝安全监控中的应用

针对大坝安全监控中传统BP神经网络模型由于采用最速下降法求解网络权值而存在的计算过程复杂、易陷入局部极值点等缺点,提出大坝安全监控神经网络权值的协同粒子群优化求解方法。该方法先把网络权值的计算问题转化为粒子群的寻优问题,然后通过粒子群协同寻优实现对网络权值的计算。工程实例分析结果表明:基于协同粒子群算法的神经网络模型计算简单、收敛速度快、拟合精度高,为大坝安全监控分析提供了一种有效的新方法。     

基于分布式光纤测温技术的堤坝渗漏监测

渠道堤坝普遍存在渗透变形及渗漏破坏等工程问题,传统大坝及岸堤安全监测技术测点分散、容易漏测。在介绍分布式光纤测温技术原理的基础上,通过室内试验和现场原型试验,开展了分布式光纤测温技术方法比选、测量精度和稳定性分析、渗漏监测及分析方法、常规监测技术对比分析、工程实践应用等研究,论证了分布式光纤测温技术应用于堤坝渗漏监测的可行性和适用性。布里渊测温系统受温度和应变影响,测值波噪明显,光纤埋设及保护要求较高,拉曼测温系统可测得绝对温度,其测温稳定性及精度均优于布里渊测温系统;加热法和梯度法监测渠道堤坝渗漏在技术上均可行;分布式光纤测温技术具有监测距离长、空间分辨率高、远程线性测量等特点,在渠道堤坝渗漏监测实践应用中具有显著的技术优势。     

光纤陀螺用于混缔造同板堆石坝面板挠度测量的试验研究

本文从工程应用角度出发 ,提出把光纤陀螺用于混凝土面板堆石坝的面板挠度测量 ,给出了相应的近似算法 ,并进行了室内试验研究 .试验分析表明 ,在采用低精度陀螺仪的情况下 ,测量误差在 5%左右 .     

分布式光纤监测系统在混凝土坝的研究与应用

传统大坝坝体温度测量一般使用电类温度传感器,存在信息量少,难掌握坝体内部温度场的变化等问题。为此,研究和论证适合测温的分布式光纤传感技术,并根据碾压混凝土坝温控监测的常用方法,结合先进的分布式光纤传感技术在乐昌峡水利枢纽工程的应用,通过与常规温度监测系统热电偶的对比,着重讨论了分布式光纤测温系统在碾压混凝土大坝温度测量中的可行性和先进性,同时展望分布式光纤温度监测技术在安全监测其他领域的应用前景。     

基于光纤测温的大体积混凝土热学参数反演分析

光纤测温是利用分布式光纤对混凝土内部温度进行全自动化监测的过程。为了确定大体积混凝土的热学参数,基于某在建大坝内部埋设的分布式光纤测温值,运用三维有限元仿真分析和反分析优化设计中的单纯形法,对已浇筑块混凝土热学参数进行反演分析,然后根据所获得的反演参数进行新浇筑仓温度预报。分析表明,基于反演热学参数的计算温度与实测温度吻合较好,反演所得参数可靠,对指导现场施工具有参考价值。     

基于图像处理技术的大坝监测数据粗差识别

为实现大坝长久稳定的安全服役, 避免监测资料中的粗差对大坝安全监测结果产生影响, 需要对监测数据中的粗差进行剔除。由于目前的粗差识别方法依旧会造成粗差漏判、误判情况的发生, 通过模仿人工识别数据粗差的过程, 运用程序设计语言, 提出一种基于图像处理技术的自动化粗差识别方法。首先对依据监测数据绘制出的散点图进行高斯模糊和二值化处理, 再提取主要趋势线, 最后识别出监测数据中的粗差点并进行剔除。选取某实际工程大坝监测资料, 运用该方法对其进行粗差识别, 并与传统 3R 识别准则的粗差识别效果进行对比。算例结果表明: 该方法对数据粗差的识别效果更加显著, 避免了粗差漏判情况的发生, 对粗差的剔除更彻底; 利用该方法识别后得到的统计模型复相关系数为 0.999, 标准差为 0.192, 模型精度更高, 也更符合工程实际情况。因此, 该方法具有一定的工程应用前景和实用价值。