基于无线倾角传感器的地下隧道变形检测

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变形监测有哪些内容

变形监测有哪些内容

变形监测有哪些内容变形监测是指对物体的形状、尺寸、位置等进行实时监测和检测的技术手段。

在工程领域中,变形监测被广泛应用于建筑结构、桥梁、隧道、地铁、水利工程等领域,以及航空航天、汽车制造等行业。

变形监测的内容包括但不限于以下几个方面:1. 变形监测原理。

变形监测的原理是利用各种传感器或测量仪器对目标物体的形状、尺寸、位置等进行实时监测和检测。

常用的传感器包括全站仪、GPS、倾角传感器、位移传感器、应变片等。

这些传感器可以实时采集目标物体的各项参数,并将数据传输给监测系统进行分析和处理,从而实现对目标物体变形情况的监测。

2. 变形监测方法。

变形监测方法包括静态监测和动态监测两种。

静态监测是指在目标物体处于静止状态下进行监测,通常用于建筑结构、桥梁等工程领域;动态监测是指在目标物体处于运动状态下进行监测,通常用于航空航天、汽车制造等行业。

根据监测的具体要求和目标物体的特点,可以选择合适的监测方法进行变形监测。

3. 变形监测技术。

变形监测技术包括传感器技术、数据采集技术、数据处理技术等。

传感器技术是变形监测的核心技术,传感器的选择和布设对监测结果具有重要影响;数据采集技术是指对传感器采集的数据进行有效获取和传输;数据处理技术是指对采集的数据进行分析、处理和展示,从而实现对目标物体变形情况的准确监测。

4. 变形监测应用。

变形监测在工程领域中有着广泛的应用,可以用于建筑结构的变形监测、桥梁的变形监测、隧道的变形监测、地铁的变形监测等。

在航空航天、汽车制造等行业,也可以利用变形监测技术对飞行器、汽车等进行变形监测,确保其安全运行。

变形监测还可以应用于地质灾害监测、海洋工程监测等领域,为工程建设和生产运营提供可靠的监测数据和技术支持。

5. 变形监测发展趋势。

随着科学技术的不断发展和进步,变形监测技术也在不断创新和完善。

未来,变形监测技术将更加智能化、精准化和自动化,传感器技术、数据采集技术、数据处理技术等将得到进一步提升和应用,从而更好地满足工程建设和生产运营对变形监测的需求。

隧道自动化监控量测及永久性监控量测技术应用研究

隧道自动化监控量测及永久性监控量测技术应用研究

一、项目工程概况西安长大公路工程检测中心有限公司经陕西关环麟法高速公路有限公司统一招标,承担麟游至法门寺高速公路野河山隧道、石臼山隧道第三方监控量测,本项目采用隧道自动化监测。

二、项目实施的背景和动因在信息网络发展如此迅速的今天,将信息传递与智能应用合理有效地结合在一起,形成了能够实时掌握高速公路隧道变形情况的自动化监测系统。

一方面,传统的高速公路隧道人工监测已经无法满足建设期内的监测要求,对于变形数据无法及时获取并传递到相关各方;另一方面,自动化监测能够实时提供隧道内的各类监测数据信息、甚至是图像、影像信息,当出现异常时,能做到自动报警,这对于及时掌握安全隐患、控制变形等具有非常重要的保障作用。

因此,自动化监测也就成为高速公路隧道监测的最佳选择。

三、隧道自动化监测工艺及方法3.1 监测工艺(1)系统设备布置方案以通讯基站三公里范围内为一个监测单元结合自组网无线网桥技术,设置分布式无线数据采集器,安放于测试现场各测点附近,使得传感器输出的微弱信号传输距离最短,减少干扰及信号传输线路。

(2)网络控制器通过网线接到相近基站,保证与现场网络通讯传输距离最短,便于安装,节约成本。

同时保证数据稳定的通过基站形成的局域网传输数据。

(3)信号通过总基站传上服务器,并且存在数据库中。

(4)服务器管理软件会对数据进行自动初步分析,如果超限,会发送短信通知相关人员。

(5)管理部门可通过远程方式在办公室查看数据。

自动化监测信息组网图3.2 监测方法3.2.1 沉降监测拱顶沉降监测采用无线倾角仪,无线倾角仪是一种集角度换算沉降测量、数据采集、电源供电、数据通讯与一体的倾斜测量智能传感器,设备采用物联网单点通讯、自主休眠技术,结合自动报警紧急传输方式,保证数据的稳定性,可应用于隧道沉降自动化监测。

工作原理:设备读取显示出来的是倾斜率,计算沉降是变化值*倾角仪间距/1000就是沉降值,所以就是通过倾斜率以及相邻两个设备的距离测得相对位移。

基于激光雷达技术的矿井巷道变形在线监测

基于激光雷达技术的矿井巷道变形在线监测

VoO. 35 No. 5Oci. 2020第35卷第5期2020年10月北 京信息 科技大 学学报Journal of Beijing Information Science & Technology University文章编 号:1674 -6864(2020)05 -0001 -04 DOI : 10. 16508/j. cnkt. 11 -5H66/n. 2020. 05. 001基于激光雷达技术的矿井巷道变形在线监测姜阔胜,李良和,韩刘帮,周远远,郭帅(安徽理工大学机械工程学院,安徽淮南232001)摘 要:矿井巷道变形严重阻碍了煤矿井下交通,甚至会导致严重的安全事故。

针对目前隧道变形监测方法缺乏的问题,提出了一种基于激光雷达技术的非接触式矿井巷道变形监测方 法%监测系统主要由两部分组成:主机部分包括计算机、ZigBee 模块和处理软件系统,从机部分包 括四旋翼飞行器&STM32微处理器、激光雷达、ZigBee 无线通信模块和电源模块。

提出的基于雷达的隧道变形测量新方法具有测量数据误差小、数据通信处理速度快、适合在线监测等优—%关键词:巷道监测;激光雷达;Zigbee 无线通信;STM32中图分类号:TP79;TD 76 文献标志码:AOn-line monitoring of mine tunnel deformation based on laserradar technologyJIANG Kuosheny ,LI Lianghe ,HAN Liubany ,ZHOU Yuanyuan ,GUO Shuat(School oO Mechanical Engineering , AnHut University oO Science & Technology , HuaiUan , AnHut 232001 , China )Abstract : Mine tunnel deformation blocks undegound coal mine traffic and may even ccuse serious secuaty incidents. Aiming at the lack of monitoang methods of tunnel deformation , a non-contactmine tunnel deformation monitoang method based on the laser radar technoloay is proposed. The monitoang system is mainly composed of two parts , the host part consists of computer , ZigBee module andprocessing softwaa system based on processing, the slave part consists of four-rotor craft, STM32microprocessor , laseo radao , ZigBee wireless communication module and poweo supply module. The proposed new tunnel deformation monitoang method based on radao has the adventage of small monitoang dati emo, fast dato communication processing speed , and suitable foo on Cine monitoang.Keywords : tunnel deformation monitoOng ; laser radar % ZigBee wireless communication % STM32o 引言煤矿井下有大量的巷道,如人员生命线、物料输 送线、安全通风线等。

运营隧道变形监测方案

运营隧道变形监测方案

运营隧道变形监测方案一、隧道变形监测的意义和重要性隧道作为地下交通工程,长期受到地质变化、水文条件、地震等多种因素的影响,因此隧道结构的变形是难以避免的。

隧道变形可能表现为地表下沉、结构裂缝、开裂变形等问题,一旦发生,可能会对隧道结构安全和运营带来严重的影响。

因此,隧道变形监测的意义和重要性主要体现在以下几个方面:1. 保障隧道安全运营。

通过隧道变形监测,可以及时发现隧道结构的变形情况,对隧道结构的安全运营进行保障。

2. 提高隧道结构的稳定性。

通过监测隧道变形情况,可以了解隧道结构的稳定性,根据监测数据进行安全评估和分析,有效提高隧道结构的稳定性。

3. 减少隧道事故风险。

通过监测隧道结构的变形情况,可以及时发现隧道存在的安全隐患,并采取相应的预防措施,降低隧道发生事故的风险。

二、隧道变形监测的技术手段隧道变形监测主要依靠先进的监测技术手段,包括地面监测、地下监测和遥感监测等多种技术手段。

具体包括地面测量、地面雷达、遥感监测、GPS监测、地下水位监测等多种技术手段,通过这些技术手段可以全面、准确地监测隧道结构的变形情况。

1. 地面测量。

地面测量技术是最为常见和常用的隧道变形监测技术手段,主要通过使用现代化的测量仪器和设备进行隧道结构的变形监测。

地面测量主要包括全站仪、测距仪、测角仪等测量设备,通过这些测量设备可以对隧道结构的变形情况进行全面、准确的监测。

2. 地面雷达。

地面雷达技术是一种应用广泛的隧道变形监测技术,主要通过利用雷达波对隧道结构进行无损检测。

地面雷达可以识别隧道结构的变形情况,并能够实现对地下空间的高分辨率成像,对隧道结构的变形情况进行准确监测。

3. 遥感监测。

遥感监测是一种先进的隧道变形监测技术手段,主要通过卫星、航空等遥感平台获取隧道结构的变形信息。

遥感监测可以通过数据处理和分析得到隧道结构的变形情况,实现对隧道结构的远程监测和预警。

4. GPS监测。

GPS监测是一种利用全球卫星导航系统进行隧道变形监测的技术手段,主要通过安装在隧道结构内的GPS接收器对结构的变形情况进行实时监测。

隧道变形监控量测案例分析

隧道变形监控量测案例分析

隧道变形监控量测案例分析隧道变形监控量测是隧道新奥法施工的一项重要施工软工序,是判别围岩支护稳定与否的重要依据。

是保证隧道施工安全的一项重要措施。

施工中现场技术及测量人员应严格按规定进行拱顶下沉和净空收敛量测,量测数据及分析结果应及时反馈施工,动态调整开挖预留沉降量以达到超欠挖控制的目的。

并可以对围岩稳定性作出评价,评价支护结构的合理性及其安全性,并对设计和施工的合理性进行评估和信息反馈,以确保施工安全。

一、工程概况苦竹坳隧道位于湖南省株洲市石峰区,时代大道距离洞口约1900米,有乡村道路连接,交通便利。

隧道进口里程DK38+086,出口里程DK38+444,隧道洞身全长358m;隧道最大埋深约70m。

隧道纵坡单面上坡坡度为9‰,隧道内DK38+086~DK38+092.5段内设置竖曲线,变坡点为DK37+950,竖曲线半径为15000m,竖曲线E-0.677m。

隧址区为丘陵区,海拔标高80~150m,自然高差约70m,丘陵自然坡度约20°~30°,地形起伏较大。

丘坡区表层被低矮灌木及松树林覆盖,植被发育。

表层为第四系粉质黏土,褐黄色,硬塑;碎石土,黄褐色,潮湿,中密,碎石成分板岩碎块,直径2~5cm以及块石土,红褐色、乳白色,潮湿,含方解石,岩芯呈短柱状及柱状,节长10~20cm。

DK38+086~DK38+300下伏基岩为泥盆系中统跳马涧组石英砂岩,DK38+300~DK38+444下伏基岩主要为元古界冷家溪群板岩,其中在DK38+275.505~+300附近存在不整合断层,岩芯较为破碎。

主要施工风险为坍塌及冒顶。

全隧全部由Ⅳ、V级软弱围岩组成,采用三台阶七步流水法施工。

二、隧道施工变形监测2.1 监控量测的目的监控量测是隧道施工过程中,对围岩和支护系统的稳定状态进行监测,为初期支护和二次衬砌的参数调整提供依据,把量测的数据经整理和分析得到的信息及时反馈到设计和施工中,进一步优化设计和施工方案,以达到安全、经济、快速的目的,围岩量测是施工管理中的一个重要环节,同时也是施工安全和质量的保障。

基于光纤传感的边坡变形监测研究

基于光纤传感的边坡变形监测研究

基于光纤传感的边坡变形监测研究边坡是山地地质环境中常见的地形特征,其稳定性对于保护生命财产以及维护生态环境至关重要。

然而,边坡的持续变形可能导致严重的地质灾害,因此边坡变形的监测和预警技术显得尤为重要。

基于光纤传感的边坡变形监测研究是一项当前受到广泛关注的课题,本文将对其进行深入探讨。

首先,我们需要了解何为光纤传感技术。

光纤传感技术是利用光的传输和调制特性来实现对物理量的测量。

其原理是通过反射或散射来获得物体的形变信息,从而实现对边坡变形的监测。

光纤传感技术具有高精度、实时性和远程监测能力的优势,因此被广泛应用于边坡变形监测。

基于光纤传感的边坡变形监测研究主要包括光纤布设和数据处理两个部分。

在光纤布设方面,通常将光纤埋设在边坡中,形成一个光纤传感网络。

光纤可以在边坡的不同位置收集到形变信息,并将其传输到监测中心。

这种布设方式可以全方位地监测边坡的变形情况,为后续的分析和预警提供可靠的数据基础。

在数据处理方面,通过对光纤传感网络中的光信号进行采集和处理,可以获得边坡的变形信息。

光纤传感技术可以实时监测边坡的位移、应变、温度等参数,并将数据传输给监测中心进行分析。

通过对数据的处理和分析,可以及时发现边坡的变形趋势,为灾害预警和防护工作提供科学依据。

在实际的边坡变形监测中,基于光纤传感的技术还有一些特殊的应用。

例如,通过利用拉曼散射效应,可以实现对边坡的纵波速度和剪切波速度进行监测。

这种监测手段可以提供更加精确的地质信息,有助于评估边坡的变形状况和稳定性。

此外,还可以利用光纤传感技术实现对边坡的地下水位、裂缝变化等情况的监测,为边坡变形的分析和预警提供更加全面的数据依据。

然而,基于光纤传感的边坡变形监测仍然存在一些挑战和问题。

首先,光纤传感网络的部署和维护成本较高,需要专业的技术人员进行操作。

其次,光纤传感技术对光纤本身的要求较高,需要确保光纤的质量和稳定性,以保证数据采集的准确性。

此外,光纤传感技术可能受到环境因素的影响,如温度变化、土壤湿度等,需要进行相应的校正和修正。

隧道变形监测技术的方法和原理

隧道变形监测技术的方法和原理

隧道变形监测技术的方法和原理隧道是现代城市基础设施中不可或缺的一部分,随着城市的不断扩大和交通网络的建设,隧道的数量也在不断增加。

然而,隧道的安全性与稳定性一直是人们关注的焦点。

为了解决隧道的变形问题,隧道变形监测技术应运而生。

本文将对隧道变形监测技术的方法和原理进行探讨,并介绍相关的监测设备和应用。

一、综述隧道变形监测技术是通过合理设置监测装置,实时监测隧道的变形并及时报警,从而保证隧道的安全运行。

主要方法包括全站仪法、位移传感器法、管线法等,下面将逐一进行介绍。

二、全站仪法全站仪是一种可以测量水平角、垂直角和距离的仪器,通过在固定位置测量隧道内部固定点的坐标,从而获得隧道的变形情况。

该方法具有高精度、实时性强的特点,但是对设备的要求较高。

三、位移传感器法位移传感器法是通过安装位移传感器在隧道内部的关键部位,通过测量传感器的位移,从而判断隧道的变形情况。

传感器可以采用光纤传感器、电阻应变片等,具有灵敏度高、精确度高的特点。

这种方法可以实时监测隧道的变形情况,并能够提供详细的数据分析,对隧道的安全性评估具有重要意义。

四、管线法管线法是通过在隧道内铺设一条管线,通过测量管线的变形来判断隧道的变形情况。

这种方法操作简便,成本相对较低,但是对于较长的隧道来说,精度相对较低。

因此,管线法主要适用于小型隧道的监测。

五、监测设备在实际应用中,隧道变形监测需要使用一些专门的设备。

常见的设备包括全站仪、测量仪器、数据采集器和计算机等。

这些设备能够提供高精度的监测数据,并能够将数据进行分析和处理。

六、应用隧道变形监测技术已经广泛应用于隧道建设和维护中。

通过实时监测隧道的变形情况,可以及时发现隧道存在的安全隐患,并采取相应的措施进行修复。

此外,还可以通过对监测数据的分析,对隧道的安全性进行评估,并制定相应的维护和管理方案。

七、挑战和前景隧道变形监测技术在应用中还存在一些挑战。

首先,设备的精度和可靠性需要不断提高,以满足隧道变形监测的需求。

使用全站仪进行隧道变形监测的方法和技巧

使用全站仪进行隧道变形监测的方法和技巧

使用全站仪进行隧道变形监测的方法和技巧隧道工程是现代交通建设中不可或缺的一部分,它为城市的交通疏导和人们出行提供了便利。

然而,在隧道施工过程中,隧道的变形监测是一个至关重要的环节。

只有及时准确地掌握隧道的变形情况,才能保证隧道工程的安全运行。

而全站仪作为一种精密测量仪器,广泛应用于隧道变形监测中。

本文将介绍使用全站仪进行隧道变形监测的一些方法和技巧。

首先,在进行隧道变形监测之前,我们需要对全站仪进行校准,以确保测量数据的准确性。

校准全站仪需要进行水平仪、垂直仪和方位仪等各项参数的校准,只有准确的校准才能保证全站仪在实际测量中的准确性。

在校准时,需要注意选择平稳的测量点,尽量避免外界干扰,以确保校准结果的准确性。

其次,在隧道变形监测中,我们需要选择合适的测量方法和技巧。

全站仪可以通过不同的模式和测量方式进行测量,如单轴、双轴和多轴测量等。

在选择测量方式时,需要根据实际情况和需求进行选择,以达到最佳的监测效果。

同时,我们还需要注意选择合适的测量位置和布设测量点,以覆盖整个隧道,并确保测量点的合理分布。

在布设测量点时,需要考虑到隧道的结构特点和变形情况,避免盲目布设或者忽略重要测点。

从测量结果的角度来看,我们需要对测量数据进行合理的处理和分析。

全站仪测量得到的数据往往是庞大的,我们需要运用合适的软件和工具对数据进行处理,以达到较好的可视化和分析效果。

在处理数据时,可以采用图像处理、数据拟合和统计分析等方法,以揭示隧道变形的规律和特点。

同时,还需要进行数据的比较和校核,将测量结果与设计值进行对比,以评估隧道工程的变形情况和安全性。

此外,在进行隧道变形监测时,我们还需要注意一些技巧和注意事项。

首先,我们需要定期进行隧道变形的监测和检测,以确保数据的时效性和准确性。

隧道的变形是一个渐进的过程,只有通过连续的监测才能及时发现和处理问题。

其次,我们需要合理安排监测的时间和频率,根据隧道的使用情况和变形情况进行调整。

如何进行隧道变形监测和分析

如何进行隧道变形监测和分析

如何进行隧道变形监测和分析隧道是连接不同地区的重要交通工程,它们必须经过频繁的使用和长期的运营。

然而,由于地下结构的特殊性和外界的影响,隧道变形成为一个需要重视的问题。

变形监测和分析是保证隧道结构稳定和运行安全的重要手段。

1. 背景介绍隧道的变形主要由于地下水位、地震、岩层变形、温度变化等因素引起。

如果不及时监测和分析隧道的变形情况,就无法采取有效的措施来应对潜在的安全问题。

因此,进行隧道变形监测和分析至关重要。

2. 变形监测方法2.1 动态监测方法动态监测方法主要利用传感器对隧道结构进行实时监测,包括振动传感器、位移传感器和加速度传感器等。

这些传感器可以记录并传输隧道的变形情况,从而及时发现潜在的安全隐患。

2.2 静态监测方法静态监测方法主要利用测量仪器对隧道的位移、应变、应力等参数进行测量,并通过数学模型对数据进行分析。

这些方法具有高精度和长期稳定性的优点,适用于长期监测和分析。

3. 变形分析技术3.1 图像处理技术通过对隧道内部的监控摄像头拍摄的图像进行处理和分析,可以得到隧道内部的位移、变形等参数。

这种方法具有实时性强、成本较低的优势,广泛应用于隧道变形监测和分析中。

3.2 激光雷达技术激光雷达技术可以对隧道结构进行三维扫描,获取大量点云数据,从而得到隧道的形状和变形情况。

这种技术具有高精度和高效性的优势,适用于复杂地质条件下的监测和分析。

4. 变形监测与风险评估变形监测和分析的目的是为了评估隧道的结构健康状况和安全风险,从而制定相应的修复和维护计划。

基于监测数据和分析结果,可以建立隧道的变形模型,并通过有限元分析等方法对结构进行评估。

5. 应用案例5.1 隧道衬砌监测隧道衬砌是隧道的重要组成部分,对隧道结构的稳定起着重要作用。

通过安装位移传感器和应变传感器等监测装置,可以实时监测隧道衬砌的变形情况,并及时采取措施进行补强和修复。

5.2 地下水位监测地下水位是引起隧道变形的主要因素之一。

隧道掘进时的变形监测技术与方法

隧道掘进时的变形监测技术与方法

隧道掘进时的变形监测技术与方法隧道掘进是基础建设中常见的工程项目之一,隧道的稳定性与安全性一直是工程师们关注的焦点。

变形监测技术与方法在隧道掘进工程中起着重要的作用,有助于及时发现和解决工程中的问题,保证隧道工程的质量和安全性。

一、激光测距法激光测距法是一种常用的变形监测技术,其原理是利用激光发射器发射出的激光束,通过接收器接收反射回来的激光,然后根据激光的时间传播来计算出测量目标的位置。

在隧道掘进过程中,可以通过在掘进机或者固定测点上安装激光测距器,监测隧道周边岩土的变形情况。

这种方法具有测量精度高、自动化程度高、实时性强的优点,可以为工程提供快速准确的测量数据。

二、位移监测法位移监测法通过在隧道壁面安装位移传感器,实时测量岩土的位移情况。

常用的位移传感器有测微孔、浸入式压力式传感器等。

在隧道掘进过程中,可以通过多点布置位移传感器,监测隧道周边岩土的位移变化。

位移监测法适用于长期隧道工程的变形监测,可以提供连续的位移数据,有助于及时发现工程变形情况。

三、应变测量法应变测量法通过在隧道周边岩土上布置应变计,测量岩土的应变变化来判断工程的变形情况。

常用的应变计有电阻式应变计、光纤式应变计等。

在隧道掘进过程中,可以通过合理布置应变计,监测隧道周边岩土的应变变化。

应变测量法可以提供精确的变形数据,有助于工程师了解岩土的受力和变形情况,为工程提供合理的设计和施工方案。

四、地面建筑物监测法地面建筑物监测法是通过监测地面建筑物的变形来判断隧道掘进工程对周边结构的影响。

在施工过程中,可以通过在地面建筑物上安装变形传感器,测量建筑物的形变情况。

这种方法适用于工程距离地面较近的情况,可以及时发现隧道施工对地面建筑物的影响,保证建筑物的安全性。

五、综合监测法综合监测法是将多种变形监测技术与方法综合应用于隧道掘进工程中。

通过在不同位置布置不同类型的监测设备,结合传感器测量到的数据,综合判断工程的变形情况,并及时采取相应的措施。

隧道变形智能监测系统介绍

隧道变形智能监测系统介绍

一、现有手段方法及其存在的主要问题
目前测量方法
主要工作步骤为:
(一)依据围岩等级钻孔埋点 1、用充气钻钻孔 2、埋入钢筋 3、按合适的角度贴反光贴
变形观测点埋设及 贴反光贴、标识牌
一、现有手段方法及其存在的主要问题
主要工作步骤为:
(二)确定控制点或自由建站
全站仪自由设站的原理是 通 过N个点的距离和方位角高程 来 确定自由站点的三维坐标
变形监测 安全预警 施工指导
数据真实可靠、安装方便快捷 动态质量控制、实时安全预警 预测二衬时间、分析超挖欠挖
功能一:变形测量
拱顶沉降、净空收敛、单边位移自动测量
功能一:变形测量
拱顶标高和隧道净空自动测量
功能一:变形测量
定时测量(设定测量起始时间和间隔)和实时招测
功能一:变形测量
多断面同时测量,随隧道开挖进程滚动式测量
存在的主要问题二隧道变形监测技术与组成测量系统由收敛测量单元沉降测量单元含拱顶和地面沉降测量采控站基准测量模块测控软件手持式读数仪手持测距仪温度传感器和各种配件组成连接件连接线缆连通管等组系统采用了激光相位测距技术精密水准仪亚毫米测量技术超低功耗无线通信技术以及函数换算间接测量法和快速装拆连接法保证了系统测量精度高功耗低装拆便捷
三是不能实时掌握情况。监测间隔时间通常为24小时,最短间隔为6小 时,难以掌握初始状态急速沉降情况,给施工安全带来一定隐患;尤其对大 变形监测,因不能实时掌握变形情况,严重时会造成隧道塌方;
四是测量数据精度不够。目前隧道监控量测大多采用精度为3+2ppm*d全 站仪测量,也就是说全站仪固定误差在3mm,比例误差每km为2mm;无法达到 《铁路隧道监控量测技术规程》要求的0.5--1mm测量精度要求。测量过程中 记录多、计算多、分析多,人为误差难以避免,精度自然无法保证;结果是 测量数据无实际指导意义,严重者会带来净空不达标返工;

基于无线传感网的隧道巡检机器人定位方法研究的开题报告

基于无线传感网的隧道巡检机器人定位方法研究的开题报告

基于无线传感网的隧道巡检机器人定位方法研究的开题报告一、研究背景及意义隧道作为城市基础设施的重要组成部分,必须保证其结构的稳定和安全。

然而,隧道的定期巡检和维护是一项非常艰巨的任务,主要由技术人员和工人完成,需要花费大量的时间和人力成本。

为了解决这一问题,发展基于无线传感网的隧道巡检机器人,将会是一种新的解决方案。

无线传感网技术是一种集感知、通信和控制于一体的先进技术,常用于室内和室外环境监测、灾害预警等领域。

而且,无线传感网技术具有成本低、安装方便、能够实时监控等优点,因此被广泛应用于智能交通、安全监控等领域。

基于无线传感网的隧道巡检机器人综合运用机器人技术和传感器技术,可以通过建立隧道巡检数据信息传输网络和实现机器人定位,实现对隧道的自动化巡检和实时监控。

因此,本研究将针对无线传感网和机器人技术,开发基于无线传感网的隧道巡检机器人,并研究一种适用于该系统的定位方法,解决机器人在巡检中的定位问题,提高了隧道巡检的效率和精准度,减少了人力成本和巡检风险。

二、研究内容1. 系统需求分析对无线传感网的特性、机器人控制技术进行深入分析,阐述基于无线传感网的隧道巡检机器人的功能需求和性能指标;重点分析机器人的应用场景、摩擦力对机器人定位的影响等。

2. 硬件设计设计机器人控制器、传感器数据采集模块、机器人通信模块等硬件模块,并进行封装和布线。

其中,机器人控制器通过控制电机,实现机器人的前进、后退、转向等基本运动;传感器数据采集模块负责采集隧道的温度、湿度、气压、有害气体等数据,并将其传输到机器人通信模块;机器人通信模块则传输数据或接收来自外部的指令。

3. 软件设计基于无线传感网的隧道巡检机器人软件主要分为机器人控制软件和数据传输与监测软件。

机器人控制软件实现机器人航迹规划、驱动控制等功能,数据传输与监测软件实现数据传输、数据可视化等功能。

4. 定位方法研究基于无线传感网的隧道巡检机器人定位问题具有很大的挑战性,要在复杂的环境中实现机器人的定位,需要有效地选择算法。

用全站仪进行隧道变形监测的两种方法

用全站仪进行隧道变形监测的两种方法

用全站仪进行隧道变形监测的两种方法隧道变形监测是一个非常重要的工程技术手段,它可以帮助工程师及时掌握隧道的变形情况,为工程的安全运行提供保障。

全站仪是一种非常常用的测量仪器,它可以高精度地进行角度和距离的测量,因此在隧道变形监测中有着广泛的应用。

全站仪进行隧道变形监测一般采用以下两种方法:1.三维坐标法三维坐标法是全站仪进行隧道变形监测的常用方法之一、首先,在隧道内设置若干个测点,每个测点上安装全站仪进行测量。

然后,通过多次测量,获取各个测点的三维坐标信息。

在一定的时间间隔内,再次测量各个测点的三维坐标,将其与初始测量的坐标信息对比,就可以得到隧道内各个测点的位移情况。

通过分析各个测点的位移数据,可以判断隧道的整体变形情况。

三维坐标法的优点是可以直接获得各个测点的位移数据,可以对隧道内每个测点进行详细的变形分析。

同时,全站仪具有高精度的测量能力,可以保证数据的准确性。

但是,三维坐标法需要在隧道内设置大量的测点,工作量较大。

而且,由于全站仪只能在有视线的情况下进行测量,隧道内部的柱状结构、设备等可能会影响测量的精度和可行性。

2.反射测距法反射测距法是另一种全站仪进行隧道变形监测的方法。

首先,在隧道内设置一个或多个基准点,通过全站仪测量基准点到各个测点的距离。

然后,将测量得到的距离信息保存下来作为基准值。

在一定的时间间隔内,再次使用全站仪测量各个测点到基准点的距离,通过与基准值对比,就可以得到隧道内各个测点的位移情况。

反射测距法的优点是只需要在隧道内设置少量的基准点,工作量较小。

而且,全站仪可以通过反射板等辅助工具进行测量,不需要有直接视线,因此适用于复杂结构的隧道内部。

但是,反射测距法需要计算测量点到基准点的距离,同时考虑误差的影响,对于仪器的使用者来说可能需要一定的计算能力。

总结起来,全站仪进行隧道变形监测的两种方法分别是三维坐标法和反射测距法。

三维坐标法直接获得测点的位移数据,适用于需要详细变形分析的场景。

轨道交通隧道结构 病害检测技术综述与发展趋势

轨道交通隧道结构 病害检测技术综述与发展趋势

184YAN JIUJIAN SHE轨道交通隧道结构病害检测技术综述与发展趋势Gui dao jiao tong sui dao jie goubing hai jian ce ji shu zong shu yu fa zhan qu shi李永强当前时期,我们国家的经济呈现出较快的发展趋势,这为轨道交通的发展奠定了坚实的基础。

轨道交通使得广大群众的出行变得更为便捷,同时也使得社会前行的脚步持续加快。

从轨道交通技术应用的实际情况来看,问题是客观存在的,这就使得安全隐患难以全部排除,所以必须要确保病害检测技术得到有效应用。

在国内经济持续稳定发展的今天,交通运输行业也呈现出良好的发展趋势,尤其是轨道交通的快速发展,对经济、社会的成长起到了很大的促进作用。

在现阶段,我们国家采用的轨道交通隧道施工技术是较为成熟的,并在一定范围内得到了应用。

然而从此项技术应用的现状来看,病害问题并未完全消除,这对轨道交通隧道产生的影响是非常大的,特别是隧道质量所有影响是最大的。

如果隧道质量无法得到保证,那么发生安全事故的几率就会大幅增加,人员、财产方面的损失将是难以预估的。

一、轨道交通隧道结构中常见的病害1.轨道交通隧道的剥蚀从轨道交通隧道运行的实际情况来看,剥蚀这种病患是多发的,导致此种病害发生的主因是自然条件,包括风化、冻融、雨水的侵蚀,此外就是有害物质的侵害等。

想要将自然条件的影响予以完全消除是难度很大的,轨道交通隧道投入使用后,外部环境就一直产生影响,在一定时间后,隧道的结构外观就会改变,甚至发生剥落、起皮之类的现象,此时车辆安全也就无法确保。

2.轨道交通隧道的裂缝裂缝这种病害在轨道交通隧道中是较为常见的,其对工程质量造成的影响是很大的,图1为隧道裂缝。

当隧道中出现了裂缝,其所具有的耐压力就会变低,发生坍塌的几率则增加,而且位于隧道上的道路也会受到影响。

图1 轨道 交通隧道的裂缝3.轨道交通隧道钢筋的锈蚀与混凝土氧化钢筋发生了锈蚀,那么其体积就必然会增加,如此一来,混凝土所要承受的拉力也会随之加大,一旦实际拉力大于承受范围,那么出现断裂的几率则会大幅增加。

工程变形监测设计方案

工程变形监测设计方案

工程变形监测设计方案一、前言工程变形监测是指针对工程结构在使用过程中可能发生的变形情况进行实时、精准的监测和控制,以确保工程的安全运行。

根据不同的工程类型、地质条件和使用环境,变形监测需要采用不同的监测方法和技术手段,以满足工程变形监测的精确性、实时性和可靠性要求。

本方案将通过分析变形监测的技术原理、监测方法和应用场景,提出一套全面、有效的工程变形监测设计方案,以期为相关工程领域的实践工作者提供参考和借鉴。

二、工程变形监测的技术原理工程变形监测的技术原理主要涉及传感技术、数据采集和处理技术、通信技术和监控技术等方面。

1. 传感技术传感技术是工程变形监测的核心技术之一,其主要包括位移传感技术、应变传感技术、倾斜传感技术、振动传感技术等。

传感器通过将物理量(如位移、应变、倾斜、振动等)转换为电信号,再经过放大、滤波和模数转换等处理,最终形成可供监测分析的数字信号。

2. 数据采集和处理技术数据采集和处理技术是将传感器监测到的模拟信号采集、转换成数字信号,并通过存储和处理系统进行数据的存储、分析和处理。

这项技术的主要任务是保证采集到的数据真实可靠,并通过数据分析挖掘出有用的信息。

3. 通信技术通信技术是将采集到的监测数据通过网络传输到监测中心的关键环节。

目前常用的通信技术包括有线传输、无线传输、卫星通信、移动通信等,其中无线传输技术应用较为广泛。

通过通信技术,监测中心可以实时获取工程变形的监测数据,做到实时监控。

4. 监控技术监控技术是将采集到的数据进行分析,通过数据分析的结果及时发现工程变形的异常情况,并及时采取相应的措施防止事故的发生,保障工程的安全运行。

三、工程变形监测的常用方法工程变形监测的常用方法包括精密水准测量、全站仪测量、GNSS定位测量、应变片测量、倾斜仪测量等。

1. 精密水准测量精密水准测量是通过测量水准仪的读数变化,研究出工程结构的变形情况。

该方法适用于平面变形的监测,具有精度高、实时性好的优点,但仪器比较昂贵,且需要专业技术人员操作和维护。

隧道预收敛变形自动监测方法

隧道预收敛变形自动监测方法

隧道预收敛变形自动监测方法一、固定测斜仪及自动监测系统固定测斜仪与数字采集单元联合使用,可以进行不间断观测。

固定测斜仪由多支传感器串联使用对某个区域进行变形观测。

每一支传感器分别有各自的信号电缆连接到集中器,集中器将接收到的信号通过无线传输到互联网服务器,技术人员可以随时通过网络查看、分析测量数据。

固定测斜仪分为垂直固定测斜仪和水平固定测斜仪:垂直固定测斜仪按间隔1m左右将传感器固定在打设好的垂直钻孔里,当垂直孔周围的土体发生变形时,传感器会感知由于土体变形而产生的倾角微小变化,从而确定垂直孔的变形曲线。

一般管内最底端相对静止,变形曲线可实时反应出上方土体的变形情况。

水平固定测斜仪可以按间隔1m串联起来,放置在特制塑料管或钢管里,固定在隧道拱部沿着隧道方向的水平孔中。

由于隧道的预收敛变形,在隧道开挖过程中随着掌子面的临近,一般掌子面前方拱部会产生越来越大的下沉变形。

水平固定测斜仪就是用来观测掌子面前方拱部或其他位置空间和时间变形情况,为掌子面前方的稳定性作定量的判断。

二、固定测斜仪变形监测方案隧道开挖前,在隧道拱部开挖轮廓线外350mm的弧线上布置若干个水平变形监测孔。

孔内安装特制塑料管或钢管,在管内每间隔1m安装一支传感器。

当隧道开挖前期,监测孔最前端测斜点距开挖断面较远,开挖时对其几乎没有影响,其角度参数也基本没有变化。

将最前端测斜点作为基准点,对所有角度参数绘制隧道拱部围岩变形曲线,分析拱部围岩变形情况,当围岩变形值达到预警值时,表明在隧道开挖过程中,围岩不稳定,需要采取加固措施。

当隧道开挖一定深度后,掌子面前方反应隧道预收敛变化,后方反应的是隧道收敛变形。

一般情况下隧道开挖时掌子面前方变形范围是隧道高度的2-3倍距离以内。

隧道开挖完成后,该传感器仍可反应隧道的变形情况。

变形监测孔布置断面图如下:三、光传感器测量方法采用摄像机镜头的光传感器测量方法的精度能比固定测斜仪的精度要高一个数量级。

盾构隧道收敛变形倾角感知布设优化研究

盾构隧道收敛变形倾角感知布设优化研究

盾构隧道收敛变形倾角感知布设优化研究王飞;薛哲敏;黄宏伟【摘要】为了实现采用倾角感知盾构隧道的水平收敛,通过传感器的优化布设,构建运营期盾构隧道收敛变形实时监测系统.考虑隧道拱顶埋深、接头抗弯刚度比、地层抗力系数、地层侧压力系数及地面超载等参数的作用,针对管片变形和管片接头的影响,采用解析方法提出基于倾角传感隧道收敛的计算方法,并利用误差反演算法得到该算法下最优安装位置.建立单环盾构隧道结构三维精细化数值模型,采用正交实验法得到25组工况的最优布设点,与解析方法结果进行对比验证.基于现场168天连续的监测实测数据,采用二乘法比较不同方法计算的水平收敛变化值与激光监测结果的差值平方和,进行现场验证.结果表明:对于软土地区盾构隧道典型断面,最优布设点在120°附近(以拱顶为0°),当地层信息缺失时,可选用120°位置布设倾角传感器,典型地层条件下,解析解得到的误差不超过4%,数值解分析误差不超过10%,现场监测计算误差小于10%.在现场安装条件受限情况下,给出不同地层工况条件的安装位置偏移方案及其误差修正方法.最后,分析倾角和激光监测对应的71组现场数据,相比于其他3种方法,提出的隧道水平收敛计算方法得到的结果最接近激光测量值,其差值平方和最小,稳定性最优,可作为现场监测有效手段.【期刊名称】《天津大学学报》【年(卷),期】2019(052)0z1【总页数】7页(P63-69)【关键词】隧道工程;最优布设点;倾角传感器;盾构隧道收敛;误差反演【作者】王飞;薛哲敏;黄宏伟【作者单位】同济大学上海防灾救灾研究所,上海 200092;中国建筑第八工程局有限公司,上海 200122;同济大学地下建筑与工程系,上海 200092;同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室,上海 200092【正文语种】中文运营盾构隧道容易受到周边环境变化和邻近施工等不确定因素的影响,产生了大量病害,其中隧道横断面收敛是评价隧道结构健康状况的重要指标[1-2].目前,传统的收敛测量方法主要采用全站仪人工测量,该方法受“天窗”时间的限制,无法实现运营期间的实时监测.激光自动测距仪可实现定点监测自动化,但其需定期校正,且需拉配线缆供电,安装费时费力.而巴塞特收敛测量系统[3]也因价格和隧道空间限制难以大范围推广.三维激光扫描技术可实现隧道全断面变形的监测,但其测量精度受数据采集和处理方法影响[4-5],目前也无法实现列车通行期间的实时监测功能.无线微机电系统(micro electro mechanical systems,MEMS)倾角传感器具有体积小、测角精度高、无线无源等优点,可对隧道结构变形进行实时监测[6-7],不仅可以得到管片的旋转变形,而且在特定算法下可实现对隧道收敛的监测,不影响运营期间列车的正常运行.同济大学的嵇中[8],Zhang等[9-10]和王明卓[11]分别用不同的算法对收敛感知方法进行了尝试,得到收敛算法下对应的最优布设点.但因假设条件较为苛刻,不易在现场应用.本文基于Lee等[12]的等效刚度多铰圆环解析算法得到不同地层和结构参数组合下的隧道内力,用力法方程得到管片上各点的倾角以及水平位置处的收敛变化值,利用误差反演方法,比较管片上各点在相应算法下利用倾角换算收敛值和解析解计算得到的水平收敛值的误差,取最小误差处为该算法下的最优布设点,分析最优布设点之间的规律,并且在允许的误差范围内确定便于工程应用的推荐安装点.通过三维精细化有限元数值试验和现场试验对比,验证了本文提出方法的可靠性与适用性.为工程应用提供了依据.嵇中[8]认为:圆形隧道受力后成“横鸭蛋”变形模式,该方法认为变形过程中的不动点位置即“最优布设点”.拱顶沉降及水平收敛计算方法基于几何学知识,联立数学方程求解而得.推导得到φ=45°(或者135°,以隧道拱顶为0°,下同)处为所求的不动点,也即倾角传感器的安装点.但该算法假设隧道为均值圆环且变形过程中椭圆中心和初圆中心重合,并未考虑不同土层参数、接头数量和隧道直径等因素影响.Zhang等[9-10]认为隧道收敛变形由两部分组成,即管片自身受力变形以及接头转角位移引起的管片刚体的转动,并定义能消除管片自身变形产生的转角位移的位置为“最优测量点”.针对上海地铁十二号线工况,得到最优测量点位于[91.5°,101.3°]范围内,取标准块中点即96.4°处为最优测量点.该算法考虑了隧道接头及管片变形的影响,比椭圆拟合方法更为精确.但该方法采用余弦函数拟合管片弯矩分布,分析结果适用范围有限.王明卓[11]从传感器精度出发,定义管片上倾角变化最大处为“最优布设点”,并利用理论和数值模型建立收敛变化值和倾角变化值之间的关系.针对上海地铁隧道,接头抗弯刚度比直接影响最优布设点位置,最优布设点位于36°~42°之间.该推荐位置处于邻接块上,在现场应用中处于运行界限影响区域,存在安全隐患.本文将最优安装位置定义为:以管片几何转动为基础,提出倾角换算收敛算法,考虑管片变形影响,搜索倾角传感器测量值计算收敛误差最小的位置,即为最优布设点.本算法的目标是寻找相对误差绝对值最小的位置,计算流程为:①利用Lee等[12]解析解求得管片水平收敛值以及各点倾角变化值;②代入换算公式中,得到不同计算点的换算收敛值;③与解析收敛值比较,相对误差绝对值最小的位置即认为是最优布设点.假设除管片自身变形外,其主要围绕接头受压侧转动,且忽略盾构管片轴向受力变形.倾角换算水平收敛计算模型如图1所示,其中L为隧道内弧面过圆心的水平点到底部接头外缘的距离,a 是L段垂线与水平线的夹角,D1表示隧道未发生变形时的水平内直径,D2表示隧道发生变形后的水平内直径,表示水平收敛的变化值,即D2和D1的差值.收敛计算公式见式(1).式中:表示采用倾角感知方法计算的水平收敛变化值;、分别为标准块上两安装点处的倾角变化值.盾构隧道管片外径6.2m,内径5.5m,管片厚度0.35m,六块管片通缝拼装,圆心角分别为16°、4×65°、84°,其L=2401mm,α=16.4°.整环变形分析采用基于Lee等[12]提出的多铰圆环计算方法,如图2所示,其中考虑的主要变化参数有:隧道拱顶埋深H取5m、10m、15m、20m和25m;接头抗弯刚度比l,文献[12]通过解析计算得到接头抗弯刚度比在[0.03,0.3]区间,是竖向和横向收敛值典型范围,故本文取0.010、0.030、0.084、0.138、0.192、0.246、0.300和1.000;地层抗力系数Ks取2500kPa/m,5000kPa/m,10000kPa/m;地层侧压力系数K0取0.600、0.625、0.500、0.675、0.700;地面超载p0取18.3~183kPa,即约为1~10m的堆土高度.由于参数较多,本文采用正交实验法进行模拟.将上述参数组合后,用解析方法得到该工况下的解析收敛值以及各点的倾角值,将倾角值代入换算公式得到换算收敛值,并将其与解析收敛值比较,以H=10m,Ks=5000kPa/m,K0=0.625,l=0.01~1,p0=[18.3,183]kPa为例,得到各点换算相对误差绝对值的分布图,如图3所示,每个p0都得到一条曲线,但对于同一l 值,其10条曲线几乎重合,即p0对误差分布的影响并不大.另外,由图3可见,在不同的接头抗弯刚度比l 时,相对误差绝对值收敛在120°附近,其他参数组合下规律类似.由图4和图5可见,隧道埋深及土层侧压力系数对最优安装位置几乎没有影响.相对而言,最优安装位置受土层抗力系数影响较大,其位于[117.8°,121.1°]之间.确定的地层信息可以得到确定的最优布设点,但如果现场地层信息不明确时,从安装的标准化和便捷性考虑,将120°位置定为最优布设点并研究其相对误差,以地层抗力为5000kPa/m为例,不同埋深和侧压力系数下模型计算误差如图6所示,由此可知,最优布设点和120°处的相对误差绝对值几乎不受隧道埋深及侧压力系数的影响,抗力系数为2500kPa/m及10000kPa/m时,规律类似.图7所示为不同地层抗力系数下相对误差绝对值随侧压力系数的分布,3种地层抗力系数中,当Ks=10000kPa/m时,最优位置和120°处的相对误差绝对值差值最大,不过也小于1%.另外,3种常用的地层抗力下,120°处换算相对误差绝对值都小于4%.针对典型盾构隧道断面类型,选取C55级混凝土,8.8级螺栓,基于荷载结构法,采用Abaqus建立三维精细化模型,如图8所示.混凝土本构采用三折线模型[13],C55混凝土参数如表1所示.螺栓本构采用双折线弹塑性模型,8.8级螺栓材料参数[14]如表2所示.网格划分采用C3D8R(8节点线性6面体单元,减缩积分,沙漏控制单元)模拟.为了更合理地模拟管片接头变形,接头处设置管片与管片之间、管片与螺栓之间的面面接触关系,接触面在法向上采用硬接触关系,管片与管片之间的摩擦系数取0.4[15],管片与螺栓之间的摩擦系数取0.1[15],土层采用全周受压弹簧模拟.采用误差反演法,研究地层抗力、侧向土压力和隧道顶埋深对最优布设点的影响.取地层抗力系数Ks为625kPa/m、1250kPa/m、2500kPa/m、5000kPa/m和10000kPa/m,侧向土压力系数K0取0.5、0.6、0.65、0.7和0.8,隧道顶埋深H取10m、15m、20m、25m和30m,采用正交实验法组合工况并计算,共25组工况.分析25组工况对应的最优布设点位置,如表3所示.其中工况“625-05-10”表示Ks=625kPa/m、K0=0.5以及H=10m组合的工况,其他工况类似.计算25组工况的最优布设点的平均值和标准差等,如表4所示,结果显示25组工况的数据都满足拉依达准则(即3σ准则),平均值120°与本文解析方法计算推荐位置相符.将倾角计布设在120°位置,计算各组工况下水平收敛计算误差值,如图9所示,图中虚线表示±10%误差处.典型工况下误差绝对值都小于10%.上海苏宁广场基坑工程开挖导致邻近的地铁12号线天潼路站至国客中心站区间内,其盾构隧道收敛数据持续增大并累计至严重报警状态,需对该地段区域进行“微扰动”注浆加固,并对相关断面进行监测.采用微扰动注浆法对105环隧道管片外侧土体进行加固.为监控隧道结构在注浆过程中的变形发展,在第945环两侧的标准块上,各布置了3个倾角传感器,分别位于74°、105°以及137°处,如图10 所示.采用连续168天的倾角数据和激光监测数据进行对比分析,将上述不同方法计算得到的收敛值绘于图11.其中方法1指利用椭圆公式拟合方法,最优布设点取135°;方法2指利用考虑接头和管片变形的相对不动点方法,最优布设点取标准块中心附近96.4°位置;方法3指倾角线性拟合收敛法,处于列车安全邻接块上不便安装倾角支点,故取137°位置计算;方法4即本文提出的误差反推法得到的最优布设点,取120°处.本次注浆采用分阶段注浆:①注浆阶段(7月16日~8月22日),管片在浆液压力及土体抗力作用下向圆心方向收敛;每次注浆过后,由于土体超孔隙水压力消散、浆液扩散等原因,短时间内管片收敛迅速回弹,管片环水平直径增大.该阶段中,方法1和方法4计算收敛变化与激光收敛监测的数据吻合较好.②停止注浆(8月23日~12月31日),由于土体超孔隙水压力的继续消散及浆液的收缩等原因,隧道水平直径继续缓慢增大,方法4收敛计算值稳定,且与激光监测值吻合较好.在整个监测过程中,针对71组现场激光监测数据对应的倾角监测值,利用二乘法将各换算收敛值与对应的激光监测的收敛值作差值平方和,其结果见表5,方法4得到的差值平方和最小,且优势明显.同时,方法4监测水平收敛值与激光监测值误差基本小于10%.可见,本文提出120°最优布设位置换算收敛值与激光测量值吻合.由于现场情况复杂,隧道120°可能存在障碍物,不便于传感器的安装,需上下调整传感器安装位置,即偏离120°,基于解析解方法,其偏离位置测算产生的相对误差绝对值最大值可参考表6,可见在±5°范围内调整计算值影响较小.(1) 在对比利用倾角感知隧道收敛的算法的基础上,针对典型盾构隧道采用解析方法优化安装位置,通过考虑隧道拱顶埋深、接头抗弯刚度比、地层抗力系数、地层侧压力系数及地面超载等重要参数的影响,当地层参数不明确时,推荐120°处为最优安装位置,该测量位置处的理论误差不超过4%.通过三维有限元分析验证,该推荐位置误差不超过10%.(2) 通过现场数据验证对比,本文所提出的算法与激光测距仪监测结果吻合,最大误差不超过10%,较其他算法准确.此外,在长期监测中无线倾角传感器工作稳定.(3) 当现场条件无法满足传感器在最优点安装时,可在±5°范围内调整传感器安装位置,偏移位置产生的误差不超过10%,且可以部分修正.感谢悟莘科技相关技术支持!【相关文献】[1]王如路. 上海轨道交通隧道结构安全性分析[J]. 地下工程与隧道,2011(4):37-43. 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无线三轴倾角仪应用场景

无线三轴倾角仪应用场景

无线三轴倾角仪应用场景一、简介无线三轴倾角仪是一种可以测量物体在空间中的倾斜角度的仪器。

它通过内置的三轴加速度计和陀螺仪来检测物体的倾斜角度,并通过无线方式将数据传输给接收器。

无线三轴倾角仪具有体积小、重量轻、精度高、使用方便等优点,因此在许多领域都有广泛的应用。

二、建筑工程在建筑工程中,无线三轴倾角仪可以用于测量建筑物的倾斜角度。

在建筑结构的施工和监测过程中,倾斜角度是一个重要的参数,它能够反映结构的稳定性和安全性。

通过将无线三轴倾角仪安装在建筑物的关键位置,可以实时监测倾斜角度的变化,并及时采取措施,保证建筑物的安全。

三、地质勘探在地质勘探中,无线三轴倾角仪可以用于测量地表或地下岩层的倾斜角度。

倾斜角度是评估地质灾害风险的重要指标之一,可以帮助地质工程师判断地质体的稳定性。

通过将无线三轴倾角仪埋入地下或安装在地表,可以实时监测岩石或土壤的倾斜角度,并提供预警信息,以避免地质灾害的发生。

四、航空航天在航空航天领域,无线三轴倾角仪可以用于飞行器的姿态控制。

通过安装在飞行器的关键部位,如机翼、尾翼等,无线三轴倾角仪可以实时监测飞行器的倾斜角度,并将数据传输给自动控制系统,实现飞行器的稳定飞行。

倾斜角度的精确测量对于飞行器的安全和性能至关重要。

五、机械制造在机械制造过程中,无线三轴倾角仪可以用于机械设备的安装和调试。

倾斜角度是判断机械设备安装是否垂直、水平的重要参数。

通过将无线三轴倾角仪安装在机械设备上,可以实时监测设备的倾斜角度,并进行调整,以保证设备的正常运行。

六、船舶导航在船舶导航中,无线三轴倾角仪可以用于船舶的姿态控制。

通过安装在船舶的船体上,无线三轴倾角仪可以实时监测船舶的倾斜角度,并将数据传输给舵手或自动控制系统,以保持船舶的平稳航行。

倾斜角度的准确测量对于船舶的安全航行至关重要。

七、环境监测在环境监测中,无线三轴倾角仪可以用于测量地表或建筑物的倾斜角度。

倾斜角度的变化可以反映地震、地面沉降等地质灾害的发生。

隧道围岩收敛监测方法及其特点

隧道围岩收敛监测方法及其特点

铁 道 建 筑Rail way Eng ineerin gJuly ,2008文章编号:100321995(2008)0720044203隧道围岩收敛监测方法及其特点刘绍堂1,王志武2(1.河南工程学院建工系,郑州 451191;2.河南省煤田地质局一队,河南新郑 451100)摘要:为了保障隧道的安全施工,在介绍传统的收敛计(仪)隧道围岩收敛监测方法的基础上,说明了相对三维位移观测法、绝对三维位移观测法收敛监测的原理。

收敛量计(仪)测量法精度可靠,但对于大断面隧道需要在平台车上工作,操作相对不便;相对三维位移观测法和绝对三维位移观测法可迅速测出相对收敛值和绝对收敛值,前者可以自由设站,后者可在控制点上设站,但不能实时连续观测;隧道收敛变形自动监测系统无论巴赛特收敛系统、全站仪动态监测系统或者断面仪动态监测系统,均可实现全天候无人值守,连续监测隧道收敛变形。

关键词:隧道 施工测量 收敛 监测系统中图分类号:U45211+2 文献标识码:B收稿日期22;修回日期22作者简介刘绍堂(65—),男,河南省禹州市人,副教授。

0 前言“探水”、“治水”和“防塌”是隧道施工的三大技术难点,是隧道施工成败的关键,而变形监测在跨海隧道施工中对于防止塌方和安全施工起着重要作用[1]。

为了及时给施工提供准确的隧道变化信息,便于修正施工参数和施工技术工艺,确保工程质量,隧道开挖过程中必须对隧道的收敛、位移、沉降和结构的受力状态等进行监测。

限于篇幅,本文仅对隧道的收敛监测方法进行专门的讨论。

1 隧道收敛监测方法111 收敛计(仪)测量法在预设点的断面隧道开挖后的两天内应沿着隧道周边、拱顶、拱腰和边墙部位分别埋设测桩。

测桩深度30cm ,钻孔直径<42mm ,并用快硬水泥或早强剂固定。

由2~5人专门负责收敛仪现场数据的采集。

收敛计(仪)测量法是收敛监测的传统方法,虽然精度较高,硬件成本低,但无论采用何种收敛计(仪),对于大断面隧道,经常需要在平台车上工作,操作相对不便。

变形监测技术方案

变形监测技术方案

变形监测技术方案引言变形监测技术是一种利用传感器和测量设备来实时监测结构物变形的方法。

在工程和建筑领域,准确监测结构物的变形对于确保结构的安全和稳定非常重要。

本文将介绍一种变形监测技术方案,包括监测原理、监测设备、数据处理和分析等内容。

监测原理变形监测技术的基本原理是通过测量结构物的变形来评估结构的状态。

常用的监测方法包括位移监测、应变监测和形变监测等。

位移监测位移监测是通过测量结构物在水平或垂直方向上的位移来评估结构的变形情况。

常用的位移监测方法包括全站仪、测距仪和GPS等。

应变监测应变监测是通过测量结构物上的应变来评估结构的变形情况。

常用的应变监测方法包括应变计、光纤传感器和压电传感器等。

形变监测是通过测量结构物的形变变化来评估结构的变形情况。

常用的形变监测方法包括形变传感器、激光测量仪和图像处理等。

监测设备为了实现结构物的变形监测,需要使用各种传感器和测量设备。

传感器传感器是变形监测的核心设备,用于测量结构物的位移、应变和形变等参数。

常用的传感器包括全站仪、倾斜传感器、自动水准仪、应变计和压电传感器等。

测量设备测量设备用于连接和操作传感器,并将测量数据传输到计算机或数据采集系统中进行分析。

常用的测量设备包括数据采集仪、无线传输设备和控制器等。

数据处理与分析获取到的监测数据需要进行处理和分析,以便获取有用的信息。

数据处理数据处理包括数据清理、修正和校正等步骤,以确保数据的准确性和可靠性。

这些步骤可以使用计算机软件或编程语言来实现。

数据分析是将处理后的数据进行统计和分析,以评估结构物的变形情况,并提取出相关的结论。

常用的数据分析方法包括位移分析、变形分析、趋势分析和异常检测等。

结论变形监测技术方案是一种有效的方法来评估和监测结构物的变形情况。

通过合理选择和使用传感器和测量设备,并进行适当的数据处理和分析,可以及时发现结构物的变形问题,并采取相应的措施进行修复和加固,确保结构的安全和稳定。

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基于无线倾角传感器的地下隧道变形检测
一、监测的必要性
目前,我国轨道交通发展迅猛,轨道交通的结构健康监测的重要性日渐突出。

轨道交通地下隧道一般建在软土层中,多处于地质复杂、地下管道密集的闹市中心。

加上地铁沿线区域的城市建设和不均匀沉降等原因,会造成地下隧道结构变形,给地铁的正常运行带来安全隐患,甚至会对周边环境或建筑造成沉降和位移等。

当变形超出安全范围,隧道会发生塌方、透水等危及人身和财产安全的重大事故。

因此,对地下隧道结构变形的安全状况实时监控越来越重要。

由于地下隧道监控数据点种类多、环境复杂,并且分布分散,对地下隧道监控网络布置及传感器提出了更高的要求。

传统的地下隧道变形监测技术只能用于隧道施工和隧道建成非运营时段的监测,却不能对隧道内正常运营的高密度行车区间进行全天候实时监测,也不能对采集到的相关数据实时分析,这样就不能全面地了解地下隧道运营期间的结构形变,造成很多隧道病害事故得不到及时的预警。

无线传感器网络具有布局灵活、结构易变、生命力较强等特点;MEMS传感器具有体积小、重量轻、功耗低、易于集成以及耐恶劣工作环境等优势,极大地促进了传感器的微型化、智能化、多功能化和网络化。

将MEMS技术和无线传感器网络技术相结合,用于结构安全健康检测,已经成为土木工程领域的前沿方向。

本文根据地下隧道环境复杂的特点,设计了一种结合MEMS技术和无线传感器网络的无线倾角传感器。

二、产品介绍
1、无线倾角传感器
wuxiiot传感的无线倾角传感器采用最先进的无线物联网技术——LORA技术,同时具有低功
耗和长距离通信的特性,通信距离可达5km,传感器内置单/双通道地球引力倾斜单元,通过测量静态重力加速度,转换成倾角变化。

从而可以测量传感器输出相对于水平面的倾斜角度。

能实时输出当前的姿态倾角。

无线倾角传感器使用简单,是角度物理量检测和监测的理想选择,抗外界电磁干扰能力强、可适应在工业恶劣环境中长期工作。

产品特点
●超低功耗,使用寿命>10年@每小时采集并发送一组数据
●长距离通信,相邻通信节点距离可达5km以上
●无线自组网功能,传感器能够与LORA数据接收器自动完成组网,网络连通率高
●外形小巧,重量轻,方便安装
产品参数
2、LoRa数据接收器
wuxiiot传感的MMS-F-1000型LoRa数据接收器能为各种LoRa无线传感器提供网络路由,接收网络范围内所有传感器发送的数据,同时把接收到数据进行打包并通过USB接口传输给后台的解调软件,MMS-F-1000型LoRa数据接收器采用USB供电,使用方便,配合笔记本电脑和解调软件,非常适用于工程现场的临时数据采集和分析。

产品特点
●长距离通信,网络覆盖半径可达5km以上
●自动组网,无需现场配置
●外形小巧,重量轻,使用方便
产品参数
三、产品应用
无线倾角传感器采用电池供电,将MEMS无线倾角传感器安装在盾构隧道内衬砌圆环的管片上,包括封顶块、邻接块、标准块、封底块和块与块间以环向螺连接构成的纵向接头等不同部位;实时测量隧道管片内各部位的倾斜角度,通过组合计算得出管片的实际形变,实现对隧道结构变化准确、有效地实时监测,应用示意如图 (c)所示。

四、环境干扰分析
地下隧道环境复杂,主要存在两种因素:温度扰动和振动干扰会对倾角传感器的测量精度造成影响,影响测量角度的准确性。

4.I温度干扰
地铁系统的地下隧道是一个由车站、隧道和通风竖井组成的复杂三维网络,空气的流通状态会造成地下隧道不同节点处温度的变化。

隧道土层对热量的吸收和传导也会影响温度场的分布规律。

因此,地下隧道是一个复杂的温度梯度场,温度的变化会对传感器的精度造成一定影响。

SCAl00T是一种静态加速度的倾角传感器,重力和传感器加速度灵敏轴之间的夹角就是倾斜的角度,其倾斜角度的转换模型为
式中:a为倾斜角度,U out为SCA100T的输出电压,V0为传感器在角度为O°时的输出电压,S为芯片的灵敏度。

由于温度变化会引起输出电压的偏移,考虑到地下隧道温差的实时变化,需要提取隧道中的温度信息,补偿倾角传感器的偏移电压,从而减小温度干扰对传感器精度的影响。

4.2振动干扰
地下隧道环境内振动噪声主要来源于机车行驶过程中产生的振动。

文献指出,当前地铁产生的振动噪声的频率一般在20---200 Hz,峰值一般出现在20~80HZ。

在上海地铁11号线昌吉东路站对振动信号进行检测,利用加速度传感器对振动信号进行采样,采样频率为5 kHz,采样点数为32678,得到实测地铁振动信号时域曲线如图4(a)所示,通过Matlab利用FFT变换得到其频域曲线,如图4(b)所示。

从图(4)看出,地铁振动噪声频率主要集中在20---160 Hz,其他频段的分量很小。

地铁振动在隧道结构上产生的噪声幅值一般是0.029左右。

由于SCAl00T分辨率非常高,可以识别出40ug左右的微加速度信号,在倾角测量过程中很容易受到地铁振动噪声的干扰。

因此需要给控制器选择合适的数字滤波算法,消除地铁振动噪声对传感器精度的影响。

五、结论
为实现轨道交通地下隧道的实时变形监测和数据的及时反馈分析,结合MEMS技术和无线传感器网络技术,设计了一种高精度的无线倾角传感器,分析各种环境参数对传感器精度的影响,通过对传感器数据噪声频谱分析,选择软件滤波方法,充分抑制振动对传感器的影响,进一步提升无线倾角传感器的测量精度。

实验结果证明:无线倾角传感器在±30°内的测量精度为0.05°,符合地下隧道变形检测的功能需求。

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