基于超声波静力水准仪的远程沉降监控系统研究

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近年来,随着我国经济的快速发展,大型建(构)筑物的建设越来越多,然而国内许多建(构)筑物都存在着不同程度的质量安全隐患。随着时间的推移,在大型建(构)筑物自身结构和地基基础共同作用之下,地基会出现不同程度的下沉,轻则可致建(构)筑物出现裂缝和倾斜,重则导致其倒塌,危及人民群众生命安全,为确保其安全,需对其长期进行沉降监测。传统的沉降监测方法主要使用全站仪或水准仪等常规测量仪器来实现对结构物的沉降与变形的监测,这种方法无法实时准确地反映结构的健康状态,而且受人为误差影响较大。因此,构建一个能长期实时远程监控结构物安全状态的系统,对国家经济建设和保护人民财产安全有着十分重要的意义。针对传统沉降监测方法所存在的缺点与不足之处,本论文基于超声波静力水准仪和数据无线传输技术,构建了一套远程沉降监控系统。该系统可长期实时对结构物的沉降进行监测和预测,并准确及时地提供沉降数据,反映沉降规律。该系统主要由三部分组成,分别是数据采集子系统、数据传输子系统和数据分析与展示子系统。其中,数据采集子系统由超声波静力水准仪、通气管、通液管和安装固定装置等组成,可根据设置的监测频率,获取超声波静力水准仪钵体内液位值;数据传输子系统使用Modbus现场总线协议将各个监测单元连接起来,通过RS-485串口和DTU将采集的数据借助4G网络传输至服务器数据库;数据分析与展示子系统对接收到的数据进行处理统计,然后通过Web端展示与预警。本论文还通过室内外试验,分析了供电方式、压力、温度等因素对系统精度的影响,并提出了相应的解决方案,并通过实验证实了所提出解决方案的可行性。通过对大量实验数据的分析,得出温度对监测结果的影响规律,并找到适合本系统的温度补偿模型,降低温度对监测数据的影响。最后,通过工程实际应用,进一步验证了基于超声波静力水准仪的远程沉降监控系统的精确性和实用性,该系统适用于大坝、隧道、厂房等多种建(构)筑物的沉降监测。
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