大坝变形监测网优化设计
大坝变形监测与工程设计优化研究
大坝变形监测与工程设计优化研究近年来，随着城市化的进程和工业发展的迅猛增长，对水资源的需求也日益增加。
为了满足水资源的需求，大坝作为水利工程的重要组成部分被广泛建设和利用。
然而，由于大坝长期受到地质条件、水文气象条件和工程结构等多种因素的影响，大坝变形和安全问题成为亟待解决的关键问题。
因此，开展大坝变形监测与工程设计优化研究显得尤为重要。
一、大坝变形监测大坝的变形监测是评估大坝结构健康状况和保障大坝安全的重要手段之一。
大坝在运行过程中，由于水压及地下水位的变化、坝体的自重以及水力荷载的作用，都会导致大坝发生一定程度的变形。
因此，监测大坝的变形能够及时发现变形值的异常情况，及时采取相应的措施以避免发生事故。
1. 变形监测的主要方法（1）物理测量方法：包括水准测量、位移测量、振动测量等。
这些方法通过实地观测大坝的变形情况，能够准确地测得变形值，对大坝的结构安全进行全面监测。
（2）遥感技术：利用卫星遥感技术对大坝进行监测，通过遥感图像分析大坝表面的细微变化，可以实时了解大坝的变形情况。
（3）数值模拟方法：通过建立数学模型模拟大坝的变形行为，结合监测数据进行计算和分析，能够预测大坝的变形趋势，并为工程设计优化提供参考依据。
2. 变形监测的应用大坝变形监测的数据可以为大坝的日常运行、安全评估和维护提供科学依据。
监测数据可以及时发现大坝的变形异常情况，预警和预防大坝的安全事故，保障人民群众的生命财产安全。
二、工程设计优化的研究大坝的工程设计优化涉及到材料的选择、结构的改进和施工工艺的优化等方面。
通过合理的工程设计优化，可以提高大坝的抗变形能力、减轻工程造价，并提高工程的可持续发展能力。
1. 材料的选择在选择大坝材料时，应综合考虑材料的抗变形能力、施工便利性、成本等因素。
合适的材料可以提高大坝的抗变形能力，并减轻变形对整个工程的影响。
2. 结构的改进通过优化大坝结构，提高结构的稳定性和抗变形能力。
例如，采用合理的支护结构、增加坝体的弹性模量等手段，能够有效提高大坝的稳定性，并减轻变形带来的不利影响。
大坝变形监测系统设计与优化
大坝变形监测系统设计与优化一、引言大坝作为水工建筑的重要组成部分，具有拦蓄水源、发电、防洪等重要功能。
然而，大坝在长期运行过程中可能会发生变形和破坏，给人民生命财产造成巨大损失。
因此，设计和优化一套高效可靠的大坝变形监测系统至关重要。
二、大坝变形监测系统设计1. 功能需求（1）监测大坝变形变位；（2）实时监测大坝的应力和应变；（3）记录和报警大坝的变形趋势和异常情况；（4）提供数据分析和评估大坝的安全性。
2. 系统组成（1）传感器：采用高精度应力应变传感器、位移传感器以及温度传感器，分布在大坝各关键部位，如坝体、坝基等；（2）数据采集系统：将传感器采集到的原始数据进行采集、处理和存储；（3）数据传输系统：通过有线或无线方式，将采集到的数据传输到监测中心；（4）监测中心：对传输回来的数据进行分析、预警和报告生成等；（5）动作响应系统：当发现异常情况时，能够及时响应并采取措施，如触发报警系统、人工巡检等。
3. 系统优化（1）传感器选择：根据大坝的实际情况选择合适的传感器，并确保其测量精度和稳定性；（2）数据采集系统优化：结合大坝的使用需求，对数据采集系统进行优化，提高数据采集的频率和精度；（3）数据传输系统优化：选择高效可靠的数据传输方式，如光纤传输、无线通信等，以保证数据的及时传输；（4）监测中心优化：利用数据分析算法和机器学习技术，对传感器数据进行实时监测和异常识别，提高预警准确性；（5）动作响应系统优化：建立完善的应急预案和联动机制，确保在发生异常情况时能够迅速响应和采取措施。
三、大坝变形监测系统的重要性1. 预防事故的发生通过实时监测大坝的变形变位、应力和应变等指标，能够及时掌握大坝的运行状况，发现异常情况并采取预防措施，有效降低大坝事故的发生概率。
2. 保障人民生命财产安全大坝作为水工建筑的重要保护措施，其安全性直接关系到人民的生命财产安全。
通过建立可靠的大坝变形监测系统，能够及时发现潜在的安全隐患，提前采取措施，保障人民生命财产安全。
大坝变形监测工程设计
大坝变形监测工程设计随着国家经济的快速发展，大型水利工程的建设日益增多。
其中，大坝在水资源的调节、洪水的防御以及灌溉等方面发挥着重要作用。
然而，由于地质条件、工程施工质量、自然灾害等原因，大坝变形监测成为确保工程安全运行和维护的关键环节。
1. 监测目标和意义大坝变形监测工程的首要目标是及时掌握大坝结构的变形情况，判断其稳定性，并在必要时采取相应的处置措施。
其意义在于：a. 提前发现大坝结构变形可能存在的安全隐患，及时采取措施以及时避免事故发生；b. 为大坝运行管理提供科学依据，延长其使用寿命；c. 为相邻区域防洪和水资源调节提供数据支撑。
2. 监测方法大坝变形监测有许多可行的方法，常用的包括：a. 全站仪监测：通过安装全站仪在不同位置进行测量，可以实时监测大坝各部位的位移、立体形变等情况；b. GPS监测：利用全球定位系统（GPS）对大坝进行监测，能够提供较为精确的测量数据，并通过长时间观测判断大坝变形趋势；c. 激光测距仪监测：通过激光测距仪对大坝进行测量，可精确获得不同部位的位移信息；d. 遥感监测：利用航空遥感技术或卫星遥感技术，对大坝进行定期监测，获取整体变形情况。
3. 监测点布设为了全面了解大坝结构变形情况，需要合理布设监测点。
监测点的布设应该包括以下几个方面：a. 基准点：用于作为整个监测网的参考，需选择稳定的岩石或深埋稳定的地层作为基准点；b. 副坝段：监测副坝段的变形情况，因为副坝段通常位于大坝最危险的部位之一；c. 中桩段：大坝的中部部位，监测中桩段的变形情况有助于预测坝体的整体变形趋势；d. 坝头和坝尾：监测坝头和坝尾的变形情况，有助于判断坝体是否有倾斜、滑动等问题。
4. 数据处理与分析监测所得的数据需要经过处理和分析，以得出可靠的结论和判断。
数据处理的主要步骤包括：a. 数据录入和整理，保证数据的准确性和完整性；b. 数据质量控制，对异常数据或错误数据进行排除；c. 数据处理和分析，运用统计学和数学模型等方法，对数据进行分析，提取有价值的信息；d. 结果评估与报告，将分析结果进行评估，并撰写监测报告，提供给相关单位和管理部门。
大雅河水利枢纽工程大坝变形监测网方案设计
'%工程概况
大雅河水利枢纽工程以夹道子水库建设为主#位 于辽宁省本溪市桓仁县境内大雅河流域中上游#是大 雅河上的控制性工程#是一座以供水&发电&防洪&灌溉 为主#养殖和旅游业为辅的中型水利枢纽工程% 目前 水库大坝主体已基本完工#大坝的变形监测点已随工 程进展埋设完成#坝体上共布设 "J 个水平位移监测点 和 "J 个垂直位移监测点#坝体两侧山上布设 F 个新埋 设的工作基点% 根据相关要求#变形监测网的首次测 量工作需在冬季前完成%
表 '% 水 平 位 移 监 测 网 的 主 要 技 术 要 求
级别
点位中误差 H 33
平均边长 H 3
测距中误差 H 33
测边相对中 误差
测角中误差 H " o$
边长中误差 H 33
水平角观测测 回数
二等
`FC#
E## e"###
" k"::3[G
" HF#####
`"C#
`$C#
D
两次照准读数差 H 等级
!"#!$%&$''$'()&*+,-&$$.///'(01&2%$3&%4&%3
大雅河水利枢纽工程大坝变形监测网 方案设计
贾晓堂
辽宁省水利水电勘测设计研究院辽宁 沈阳!""###Z
摘!要 !本文通过对大雅河水利枢纽工程夹道子水库大坝变形监测方案的设计实施监测数据的整理等变形 监测过程进行分析归纳和总结了水利枢纽工程变形监测的内容和方法 该设计方案保证了大坝变形监测工作的 顺利开展可为类似工程变形监测网设计优化提供借鉴 关键词 !水利枢纽工程变形监测网方案设计夹道子水库
浅谈工程变形监测网的优化设计
浅谈工程变形监测网的优化设计引言工程变形监测是一项非常复杂的工作，而需要结合某些专业学科如工程测量、地质、水文等才能恰当的解释及对变形原因具有正确的结论。
它在工程建设及保障人民生命财产安全方面具有很大的意义。
对测量角度而言，工程变形监测是一项具有较高精度的要求，因此从网设计、设备的选择、监测的方法、监测数据的处理与分析等不能忽略各个阶段，尤其是监测网的数据处理与分析造成变形的原因。
一：零类设计（或称控制网基准设计或参考系统设计）参考系统选定与所给出的起算数据是密切相关的，一旦给定足够的起算数据就等于选定了坐标系统。
基准还可以被认为就是给监测网的平差提供起算数据的，在零类设计时，主要解决的是：是否给定起算数据？给定几个起算数据？起算数据配置在如何？把这三个问题解决了，未知数据、协因数阵也就随之确定了，即完成了基准设计。
已知数据对监测网的约束即有增强的外部精度作用，也有可能扭曲网的模型而降低网的内部精度。
有时变形监测网因为仅重视其相对位置而采用无起算数据的秩亏自由网。
二：—类设计（或称结构图形设计问题）由于未知参数的平差值及其精度除了与监测精度有关以外，还与网的几何图形有关，在给定监测条件下，通过控制网点的最优配置和最优构网方案的选择来获得未知量的最大精度。
从数学意义上讲，网形最优化的目的就是要确定网形矩阵A，而网形矩阵A主要受网点点位和监测值的配置所制约。
从几何意义来讲，就是不仅要确定点位，还要确定点间的连线。
一类设计即在已知监测值的权阵P的条件下，确定设置矩阵A，使网中某些元素的精度达到预定值或最高精度，或使坐标的协因数阵最佳逼近一个给定的矩阵（准则矩阵）。
三：二类设计（或称监测值权的分配问题）它是在监测网网形已经选定的情况下，对个观测量的权进行最优分配，即选定最佳监测纲要。
从数学意义来讲，此类设计就是在给定系数矩阵A和未知数协因数阵，而求最优的监测量权阵P。
监测纲要设计是控制网优化设计研究最多，最早的课题，随着对网设计要求不断提高、检测方法，监测方法的改变和边角等不同类监测值的权的优化设计要从精度、可靠性、灵敏度等各方面综合考虑，这就使该类设计问题的内容更加丰富。
大坝变形监测系统的设计与应用
大坝变形监测系统的设计与应用一、引言随着大坝建设的不断推进，大坝的安全性和稳定性越来越受到人们的关注。
大坝变形是一个重要的监测指标，因为它能够反映大坝的稳定性和安全情况。
本文将介绍大坝变形监测系统的设计与应用。
二、系统设计1. 系统结构大坝变形监测系统主要包括传感器、数据采集设备、数据传输设备和数据处理与显示设备。
2. 传感器选择在大坝变形监测系统中，常用的传感器有测斜仪、应变计和水准仪。
测斜仪用于测量大坝的倾角变化，应变计用于测量大坝的应力变化，水准仪用于测量大坝的高程变化。
3. 数据采集设备数据采集设备的主要作用是将传感器采集到的数据进行处理和存储。
根据实际需求，可以选择单片机、嵌入式系统或者计算机作为数据采集设备。
4. 数据传输设备数据传输设备用于将数据从数据采集设备传输到数据处理与显示设备。
常用的数据传输方式有有线传输和无线传输两种。
有线传输通常使用以太网、RS485等协议，无线传输可以选择蓝牙、Wi-Fi、GPRS等协议。
5. 数据处理与显示设备数据处理与显示设备主要用于存储、处理和展示监测数据。
可以使用计算机、云服务器或者移动终端等设备进行数据处理与显示。
三、系统应用大坝变形监测系统在实际应用中具有重要意义，主要体现在以下几个方面：1. 大坝安全性评估通过对大坝变形的监测，可以了解大坝在不同时间段的变形情况，进而对其安全性进行评估。
一旦发现大坝变形超过安全范围，及时采取措施进行修复，以确保大坝的安全稳定运行。
2. 施工监控在大坝建设过程中，变形监测系统可以实时监测施工过程中的变形情况，及时发现并处理施工中的问题，减少施工风险，保证施工的顺利进行。
3. 运行监测大坝建成后，随着时间的推移，可能会出现一些隐患，如渗漏、沉降等问题。
通过大坝变形监测系统，可以对大坝的运行情况进行实时监测，及时发现问题并进行预防性维修，延长大坝的使用寿命。
4. 灾害预警大坝作为重要的防洪设施，其灾害风险十分重大。
大坝变形监测与预警系统设计与优化
大坝变形监测与预警系统设计与优化概述：大坝的安全运行对于社会的稳定和经济的发展至关重要。
大坝的稳定性与变形监测预警系统密切相关。
因此，设计和优化一套可靠的大坝变形监测与预警系统是确保大坝安全的重要步骤。
1. 系统需求分析：首先，需要对大坝变形监测预警系统的功能需求进行全面的分析。
主要包括以下方面：- 实时监测大坝的形变、位移、倾斜以及温度等指标；- 及时发现和识别大坝变形的异常情况；- 提供可靠准确的预警信息；- 实现数据的存储、传输和处理等功能。
2. 传感器选择与布置：根据大坝的特点和监测需求，选择合适的传感器进行安装和布置。
常用的大坝变形监测传感器包括倾斜传感器、位移传感器、形变传感器等。
在选择传感器时，需要考虑其精度、可靠性、适应环境等因素，并合理安排传感器的布置位置，以最大程度地覆盖大坝的变形区域。
3. 数据采集与传输技术：为了准确获取大坝的变形数据，并实现数据的实时传输，需要采用适当的数据采集和传输技术。
常用的数据采集与传输方式包括有线传输和无线传输，可以根据具体情况选择合适的方式。
无线传输技术如无线传感器网络（WSN）、卫星通信等，能够解决无法布设有线传输设备的问题，提高数据传输的灵活性和可靠性。
4. 数据存储与处理：大坝变形监测预警系统需要具备数据存储和处理的能力。
通过合适的数据库管理系统或者数据仓库技术，将采集到的数据进行存储和归档，为后续分析和预警提供基础。
同时，还需要对数据进行实时监测和分析，以便及时发现大坝变形的异常情况，并产生相应的预警信号。
5. 预警策略与系统优化：预警策略的制定是大坝变形监测预警系统的重要组成部分。
根据大坝的特点和变形数据的分析结果，设计合理的预警策略。
预警策略应该包括预警标准的设定、预警信号的传递与处理机制、应对措施的制定等。
同时，对监测系统进行定期的检查与维护，确保其稳定可靠地运行。
6. 系统可视化与维护：为方便用户使用和维护，应开发友好的用户界面，将大坝变形数据以直观可视的方式展示出来，同时提供灵活的查询和分析功能。
贵阳市花溪水库大坝水平变形监测控制网的优化设计
土双支墩大 头坝 ， 大坝 高４ １坝顶 长 ９ １坝 顶 高程 最９１， １ ５１。 １ １１６１， ４ １坝顶宽３ ８１， １ ． １ １ 底宽 ４ ． １ ５７１。 １ 溢洪 道布置于 大坝左
岸 天然垭 口， 坝后 厂房 紧靠 右坝段 坝脚 。花 溪水 库 的库
容为３１０×１４ ３属于中型水 库 ， 水库有 防洪、 ４ ０ｍ 。 该 发电同
Ａ ｓｒ ｃ ： Ｆ ｏ ｔｅ ｐ ｅ ｉｉｎ ｅｉｂ ｅ ｔ ｅｆ ｈｎ ｅ ｘ ｅ ｓ ｅ ｓ ｉｉ ｎ ｂ ｔａｔ ｒｍ ｈ ｒｃ ｓ ，ｒｌ ｌ ， ｏ ａ ｈ ｉ ｉｇ ｎ ｔ ｐ ｎ ｅ ｓ ｎ ｉｖｔ ａ ｄｍａ ｉ ｅ ｎ ａｅａ ａｙ ｉ ｏ ｔ ｎ ，ｔ ｉｅ ｈｅ ｓ ｅ ｔ ｙ ｙ ｄｆ ｒ ｔ ｔ ｎ ｌｓ ｂａ ｓ ｌ ￣ ８ｔ ｅ ｉ ｓ ｉ ｎ Ｇ ｙ ｎ ｉ ａ ｉＲ ｓ ｒｏ ａ ｈ ｒ ｏ ｔ ｅ ａｔｒ ｏ ｍｏ ｉ ｒｔｅ ｃ ｎｒ ｌｎ ｔ ｏｋ ｔ ｅ ｅ ｒ ｈ ｉ ｅａｌ ａｌ ８ ｏ ｅ ｉ ｎ ａ ｇ Ｃ ｔ Ｈｕ ｘ ｅ ｅｖ ｉ ｄ ｍ ｏ ｉ ｎａ ｄ ｐ ｒ ｅ ｔ ｎｔ ｏ ｔ ｅｗ ｒ ｏ ｒｓ ａ ｃ ｎ ｄ ｔｉ，ｃ ＿ｉ ｎ ｔ ｙ ｒ ｚ ｌ ｕ ｏ ｈ ｏ ｒｅ ＇ ｈ
１ 工 程 概 况
花溪水库位于贵 阳市 区最大 的河 流 一南 明河上游河 段 ， 贵阳市２ ｍ。 距 ０ｋ 距高 原 明珠 一花溪３ｋ 。 ｍ 并在 贵 阳市
花溪 的 上 游。其 上 游 还 有 松 柏 山 水 库 。 雨 面 积 共 集 ３５ｋ ２贵 阳市是全省政治 、 １ ｒ 。 ａ 经济 、 文化 中心和交通 枢纽 ， 市区总人 口１２６ ７ ．９万人 （ 不含 三县一市 ） 。花溪水库 主要 枢纽 由大坝 、 洪道、 后厂房等组成 。大坝 坝型为混凝 溢 坝
江垭枢纽工程坝区变形监测网优化设计
第３ ３卷 第 ６期
２ ００２￡ ６ 月
人 民
Ｙ删
长
江
Ｖ １ ３ Ｎ ６ ｏ ． ３． ｏ Ｊｎ ， ２Ｏ ｕｅ Ｏ２
Ｒｉｅ ｖｒ
文 章 编 号 ：０ １ ４７ （０ ２０ —０４ —０ １０ — １９ ２０ ）６ ０ １ ３
７简要 介 绍 。
关
键
词： 变形监羽 网； 工优化设计 ； ４ 施 监测技术 ； 剥资料 分析 ；江垭水利柜纽 监
文 献标 识 码 ： Ａ
中图 分 类 号 ：１７ ８ １ ＇ ６ ａ９ ，
１ 慨 述
江垭水利枢纽工、
参加外 ， 还邀请熟悉 工程 情况 的地质工 程师参加 。通过地质 工 程师对现场地质条件的判定 ， 使监测点建造在相对稳定 、 能代表 周边岩体整体变形的位置上 ． 保证 基准点建造 在基础 岩石完 整 、
垂直位移监测 嚼基准点 由一组平硐基 岩标组成 ， 于工程建
选、 陡壁峭岩林立 、 通视 条件较 差。选择满足 一定图形 条件 、 通
江垭水利枢 纽工 程位于 峡谷 地带 ， 两岸 地 形复 杂 、 沟壑 发
高， 交通 十分不便 ， 为保证整个 监测 嚼的精 度， 监测网 由一个沿 公路布置 的水 准主环线 和 若干 个连 接各平 面 网点 的支环 线组 成。经过估算 ， 监测网点最大高 程中误差为 ±０ ８ ｍ， ．２ｍ 最大位 移量 中误 差为 ±１１ ｍ 优 于规 范要求精度 。 ６ｎ ａ，
２ ２ 垂直位 移监 测 网 ．
按设计要求 ， 结合现场 的特 点及交通情况 ， 定的垂直位 移 选
监测 网由 ２ ５点组成 （ 其中 Ｔ ／Ｍ１ 点为水平位移监测网点 ）为 ＮＢ ８ ，
大坝变形监测技术与算法优化分析
大坝变形监测技术与算法优化分析大坝作为重要的水利工程设施，其正常运行对于水资源的有效利用和安全性至关重要。
因此，对于大坝的变形监测及其算法优化分析具有重要的意义。
本文将从大坝变形监测技术和算法优化两个方面进行详细分析。
一、大坝变形监测技术1. 传统监测技术传统的大坝变形监测技术主要包括测量仪器、物理传感器和光学测量等。
这些技术具有一定的局限性，如费用高、数据采集周期长、监测范围有限等。
2. 激光测距技术激光测距技术采用激光束通过测量大坝上的反射点与仪器之间的距离，从而实现对大坝变形的监测。
该技术具有快速、高精度和长测距等特点，但受到可视范围和大气参数等因素的影响。
3. 微波干涉技术微波干涉技术是利用微波信号与被测介质间的干涉现象，通过测量波长变化来实现对大坝变形的监测。
该技术具有非接触、高精度和全天候等特点，但对环境的干扰敏感较强。
4. 卫星遥感技术卫星遥感技术利用卫星搭载的遥感设备对大坝进行监测，可以获取大面积、高空间分辨率的信息。
这种技术具有全球范围监测、周期性更新和实时性较强等特点，适用于长时间、远距离的大坝变形监测。
二、算法优化分析1. 数据处理算法对于采集到的大坝变形数据，需要进行数据处理以提取有用的变形信息。
常用的算法包括小波变换、滑动平均和突变点检测等。
通过对数据进行滤波、降噪和分析，能够准确地反映大坝的变形情况。
2. 基于传感器数据的模型优化根据传感器采集到的数据，可以建立数学模型来描述大坝的变形情况。
基于传感器数据的模型优化算法可以通过对模型参数进行优化，使模型更准确地反映大坝的实际变形情况。
3. 机器学习算法机器学习算法可以通过对大量变形监测数据进行训练和学习，自动识别和分析大坝的变形特征。
常用的机器学习算法包括支持向量机、决策树和神经网络等。
通过对监测数据进行分类、预测和异常检测，可以实现对大坝变形的精确监测和预警。
4. 算法集成与优化目前的监测技术和算法仍然存在一些局限性和缺陷，如数据处理时噪声干扰、模型建立过程中参数选择困难等。
大坝变形监测系统的智能化设计与优化研究
大坝变形监测系统的智能化设计与优化研究1. 研究背景大坝是重要的水利工程设施，其安全性对于保障人民生命财产安全具有重要意义。
然而，长期以来，由于大坝自身的变形情况对于工程安全性的评估并不准确，存在一定的风险。
因此，研究大坝变形监测系统的智能化设计与优化，对于提高大坝的安全性和可靠性具有重要意义。
2. 智能化设计2.1 传感器技术应用在大坝变形监测系统中，传感器是核心部件之一。
本研究提出采用先进的传感器技术，如光纤传感技术、GPS定位技术等，实时监测大坝的变形情况。
通过使用多种类型的传感器组合，可以实现对大坝变形的全方位监测，提高监测的准确性和可靠性。
2.2 数据采集与传输智能化设计需要确保大坝变形监测数据的实时性和准确性。
在大坝上安装数据采集终端，将传感器采集到的数据通过无线通信技术、物联网技术等传输到监测中心。
同时，研究数据压缩与处理算法，减少数据传输的量，提高传输的效率。
2.3 数据分析与处理针对大坝变形监测数据进行数据分析与处理，以提取出有价值的信息。
利用机器学习、数据挖掘等方法，建立大坝变形的模型，分析大坝变形的趋势与特征。
通过对监测数据进行实时分析与预测，及时发现大坝变形的异常情况，提供决策支持。
3. 优化研究3.1 异常预警与报警系统智能化设计应具备可靠的异常预警与报警系统，以及有效的应急响应机制。
通过与监测中心的即时连接，当监测数据出现异常时，系统能够发出预警信号，提醒相关人员进行处理。
同时，建立完善的应急响应机制，制定紧急预案，以降低大坝变形事故的发生概率，保障人民生命安全。
3.2 数据可视化分析为了便于工程师和决策者对大坝变形情况进行分析和判断，研究数据可视化分析方法。
通过设计直观清晰的可视化界面，将监测数据以图表、曲线等形式展现，使用户能够直观地了解大坝变形的实时情况，并进行有效的决策。
3.3 智能决策支持系统在实时监测大坝变形的基础上，研究智能决策支持系统，通过分析监测数据，对大坝的工程安全性和可靠性进行评估，并提出相应的建议与优化措施。
大坝变形监测网平差模型优化设计
ｆ 摘要１ 介绍 ｒ水利Ｔ程大坝变形监测 网数据 处理的平差模型 。 观测 值和平差模型 的系数矩 阵同时存在误差 的 情况下 ， 运用 传统平差模 型处理监测 网的观测数 据精度较低 ， 无 法满足变形 监测需要 通 过附加 限制条件 的甲 差 模型优 化 ， 能对测量数据 进行有效处 理 ， 消除和削弱 观测值和模 型系数矩 阵的误 差 ， 提高监测 网的斛算精 度 ， 为大 坝变形分析提供精确数据 。 『 关键词】 大坝变形 ； 监测 网； 系数矩阵 ； 平差模 型 ； 最小二乘法
广西水利水 电 Ｇ Ｕ Ａ ＮＧ Ｘ Ｉ ＷＡ Ｔ Ｅ Ｒ Ｒ Ｅ Ｓ Ｏ Ｕ Ｒ Ｃ Ｅ Ｓ＆Ｈ Ｙ Ｄ Ｒ Ｏ Ｐ Ｏ ＷＥ Ｒ Ｅ Ｎ Ｇ Ｉ Ｎ Ｅ Ｅ Ｒ Ｉ ＮＧ ２ ０ ］ ７ （ ２ ）
其 中式 （ ２ ０ ） 是传 统 平 差模 型 的最 小二 乘 解 ； 式
曰 — 。 ＋ｎ ｆ＝０ ｆ ×Ｉ Ｉ
Ｉ
ｌ
（ ４）
大 坝 变 形 监 测 网的 主 要 目的是 监 测 大 坝 以 及 近 坝 区的变 形 ， 并 为 其它 变 形 监测 系 统 提供 稳 定 的
设 观 测 值 的 权 阵 为 尸， 数 据 矩 阵 的 随 机 误差 的权 阵为 Ｐ ， 则 整 体最 小二 乘法 平 差准 则 为 ：
应用。
当数据 矩 阵 中含 有 随机 误 差 时 ， 误 差 方 程
变 为：
ｎ Ｉ
＝ （Ｂ － ＩBiblioteka － Ｖ Ｂ １ 一 １ ， ， ｌ × ｔ ×Ｉ Ｈ
（ ３ ）
【 收 稿 日期 】 ２ ０ １ ７ － ０ ２ — １ ３
变形监测网的优化设计
０９ ，所 以 ｒ￣ ０９ ， ＇ ￣ ．１ ＝ ． ；灵 敏 度 为 ．１ ｍ ＝ ．１ ／ｉ Ｏ４ ，ｒ ０７ ｘ ａ ｒ ｎ ２
Ｏ０＝１６ ｍ ， ｏ：２３９ｅ ／ １ ．７ ｅ ２ ． ｍ。
点 ，Ｐ，尸 为 待 定 点 。 同精 度 观 测 了 ６个 角度 ，， ｌ ２ Ｊ
２ １ ．７０ ８５０ １５ ． ３ ２２８５
± ３３ ． ± ２３ ．
响。由于 内、外可靠性均与多余观测分量 有关 ， 当显著水平 Ｏ和检验功效 一定时 ，它们完全随 ｔ 的变化而变化 ，因此 ， 可 以作 为内、外部可靠性 的公共指标。多余观测分量与多余观测有下列关系 ∑ ，不难发现 ，多余观测分量值较大的，其 内、 外部可靠性一定较好。 ３３ 变形 监测 网的特殊 准则一 灵 敏度 准则 ．
４ ４ ２ ２。 ３ ２７． ２ ０１。 ８ ５１２ ４ ．
２０１ ５ ３ ０ 。 ７’ ４． １ ８。 ５．” ６ ０１ ４ ２
３ ４
１５ ． ７ ０００１ １０ ．２１ ０９０
± ２２ ． ± １５ ．
０６ ；灵 敏度 为 Ｏｌ ． ｍ，ｏ ＝ ． ｍ。 ． ０ ｔ＝１ ５ｅ ｏ ５ ｔ ３４ ｅ ∞ ２
图 １ 已知 控 制 网
这 样 ，可 将 测 角 中误差 提高 到 ± ．” 很 容 易 得 到 ， １ 就 ５
通过软件计算出原有图形的可靠性 、精度和灵 敏度 ，设计如果为 ，精度 ： Ｐ 点的点位精度和误差
椭 圆 ｍ１ ．１ ＝２ ４ ｍｍ，Ｅ ＝２０ ｌ ．５ｍｍ，Ｆ ＝１ ７ｍｍ，Ｐ １ ． ２ ２
变 形监测 网以灵 敏度 （ ）作 为其 特殊 的质量 ％ 标 准 ．而不 同于 一 般控 制 网的性 质 、特点 和用 途 。 其 特点 就是 具有 周期 性和 方 向性 ，即通 过 多期 观测 来 发现 建筑 物在 某一 特定 方 向上 的变形 。而灵 敏度
大坝变形监测系统的设计与实现
大坝变形监测系统的设计与实现大坝是水利工程中重要的一部分，对于国家的安全和人民的生命财产具有非常重要的意义。
然而，由于地质条件和工程建设等因素的影响，大坝存在发生变形和破裂的风险。
因此，设计和实现一个可靠的大坝变形监测系统显得尤为重要。
一、需求分析大坝变形监测系统的设计与实现需要满足以下需求：1. 实时性：系统能够及时地监测大坝的变形情况，实时更新数据，并能够对变形情况进行快速判读和报警。
2. 精确性：系统能够以高精度获取大坝的各项变形数据，包括水平位移、垂直位移、温度变化等，以保证监测结果的准确性。
3. 稳定性：系统能够稳定地运行并保持长时间的监测，能够适应各种环境条件和外部干扰。
4. 一体化：系统能够整合各种传感器、数据采集设备和数据处理设备，便于集中管理和使用。
5. 可扩展性：系统能够支持对监测点的增加或变更，满足不同工程项目的需求。
二、系统设计1. 传感器选择：根据实际需要选择合适的传感器，包括位移传感器、温度传感器等，以确保能够获取到各种变形数据。
2. 数据采集与处理：为了获取到大坝的变形数据，需要选择合适的数据采集设备，并编写相应的采集程序。
采集到的数据需要进行实时处理和存储。
3. 数据传输：采集到的数据需要通过网络传输到数据中心或监控中心，需要选择合适的通信方式，如无线传输或有线传输，并确保数据传输的安全性和可靠性。
4. 数据处理与分析：在数据中心或监控中心，对采集到的数据进行处理和分析，包括计算变形量、生成变形曲线、预测大坝的变形趋势等。
5. 报警与预警：对于超过设定阈值的变形情况，系统应该能够及时发出报警信息，以便采取相应的应急措施。
三、系统实现1. 硬件设备的选择和搭建：根据需求分析，选择合适的传感器、数据采集设备和服务器等硬件设备，并进行搭建和配置。
2. 软件系统的开发和部署：根据需求分析，开发相应的数据采集、处理、传输和分析等软件模块，并进行系统的部署和测试。
3. 网络的搭建和配置：根据需求分析，搭建合适的网络环境，确保数据传输的畅通和安全。
大坝变形监测与预警系统的开发与优化
大坝变形监测与预警系统的开发与优化随着人们对可再生能源的需求增加，水电站建设也越来越多。
大坝作为水电站的重要组成部分，其安全性和稳定性是至关重要的。
大坝的变形监测与预警系统的开发与优化就是为了提高大坝的安全性和稳定性，有效预防大坝塌陷等事故的发生。
一、大坝变形监测系统的开发1. 监测设备的选择大坝变形监测系统的关键是监测设备的选择。
根据大坝的具体情况，可以选择合适的传感器进行变形和位移的监测。
常用的传感器包括应变计、倾斜计、南北向位移计等。
这些传感器可以实时监测大坝的变形情况，提供准确的数据支持。
2. 数据采集与传输监测设备所获取的数据需要进行采集和传输，以便后续的分析和处理。
可以使用数据采集仪将传感器获取的数据进行采集，并通过无线通信技术将数据传输到监测中心。
在传输过程中，还需要对数据进行加密和压缩，以确保数据的安全性和传输效率。
3. 监测中心的建设监测中心是大坝变形监测系统的核心，需要有强大的数据分析和处理能力。
监测中心可以采用云计算技术，通过高性能计算和大数据分析，对监测数据进行实时处理和分析。
同时，监测中心还需要具备预警功能，能够及时发出预警信号，提醒相关人员采取紧急措施。
二、大坝变形监测系统的优化1. 数据分析与挖掘大坝变形监测系统获取的数据量巨大，如何从海量数据中提取有价值的信息是一个重要的问题。
可以应用数据挖掘和机器学习技术，对数据进行分析和挖掘。
通过建立监测数据的模型，可以预测大坝未来的变形趋势，提前采取相应的措施，从而避免潜在的安全风险。
2. 预警策略的优化预警策略是大坝变形监测系统的关键部分。
目前，常用的预警策略是基于数据的阈值设定。
然而，这种静态的阈值设定方式容易造成误报和漏报。
可以考虑引入自适应的预警策略，根据大坝的实时变形情况动态调整预警阈值，从而提高预警的准确性和及时性。
3. 网络通信与数据安全大坝变形监测系统涉及到大量的数据传输和通信，因此网络通信和数据安全至关重要。
基于物联网技术的大坝变形监测系统设计与实现
基于物联网技术的大坝变形监测系统设计与实现大坝作为重要的水利工程设施，对于保障人民生命财产安全具有重要意义。
然而，由于大坝长期承受水压和地下水的影响，其可能存在变形、破坏隐患。
因此，开展大坝变形监测具有重要的工程意义。
本文针对基于物联网技术的大坝变形监测系统进行设计与实现，旨在提高大坝变形监测的准确性和实时性。
一、系统架构基于物联网技术的大坝变形监测系统主要由以下几个组成部分构成：1. 传感器节点：用于获取大坝的变形数据，并将数据通过无线通信方式发送至数据中心。
传感器节点应具有快速响应、高灵敏度和稳定性强等特点。
2. 网关节点：负责将传感器节点采集到的数据整合和处理，并通过物联网网络将数据发送至数据中心。
网关节点应具有数据处理与传输的能力，并支持多种通信协议。
3. 数据中心：接收并存储来自网关节点的数据，并进行数据分析与处理。
数据中心应具备大容量存储和高效的数据处理能力。
4. 用户界面：为用户提供数据展示、查询和分析功能，在实时监测、预警和评估上提供可视化的支持。
二、系统功能1. 实时变形监测：通过传感器节点采集大坝的变形数据，并通过物联网网络实时传输至数据中心。
数据中心可以对数据进行实时监测和分析，及时发现大坝的异常变形情况。
2. 数据存储与管理：数据中心负责接收、存储和管理来自传感器节点的数据。
采用高容量的数据库管理系统，确保数据的长期保存和安全性。
3. 数据处理与分析：数据中心对收集到的大坝变形数据进行处理和分析，通过算法提取关键指标和特征，并进行预测和预警。
同时，还可以对历史数据进行查询和统计分析，为相关决策提供数据支持。
4. 实时预警与报警：系统通过与用户界面的交互，及时向相关人员发送预警信息和报警信息。
当大坝出现异常变形情况时，系统会自动发出警报，通知相关人员进行处理和应对。
三、系统优势1. 实时性强：基于物联网技术的大坝变形监测系统可以实时采集和传输变形数据，确保对大坝变形情况的实时监测和预警。
大坝变形监测系统的设计与实施
大坝变形监测系统的设计与实施概述：大坝作为水利工程的重要组成部分，承担着蓄水、发电和灌溉等重要职责，其安全性和稳定性对整个工程的运行至关重要。
大坝变形监测系统的设计与实施是为了及时、准确地监测大坝的变形情况，对大坝的安全运行和维护提供科学依据。
本文将从系统的设计和实施两个方面进行讨论，以确保大坝在运行过程中的安全性和稳定性。
设计阶段：1.需求分析：根据大坝所处的地理环境、地质情况和工程规划，分析确定监测的指标和精度要求，如变形、沉降、倾斜等。
2.传感器选择：根据监测要求，选择合适的传感器，包括测斜仪、GPS、应变计等。
传感器应具备高精度、长寿命、抗干扰等特点，以适应复杂的大坝工况。
3.数据采集与传输：设计合理的数据采集装置，负责传感器数据的读取、处理和存储，同时确保数据的可靠传输与共享。
可以采用有线或无线通信的方式进行数据传输，以方便数据的实时监测与管理。
4.数据库设计：建立适当的数据库，用于存储和管理大坝变形监测数据。
数据库应具备可靠性、可扩展性和安全性，以满足长期数据存储和处理的需求。
5.监测系统软件开发：根据用户需求，开发相应的监测系统软件，包括实时数据显示、预警与报警功能、数据分析与展示等。
软件应具备友好的用户界面和良好的用户体验，方便用户进行数据分析和决策。
实施阶段：1.设备安装与校准：按照设计方案，将传感器和数据采集装置等设备安装在大坝关键位置上，并进行校准和测试，确保其准确度和可靠性。
2.系统集成与联调：将各个子系统进行集成和联调，确保各个部分之间的数据交互和协同工作正常进行。
测试各个功能模块的正确性和稳定性，并做好相应的调试和优化工作。
3.系统验收与投入使用：对系统进行全面的验收测试，包括功能测试、性能测试和安全测试等。
在验收合格后，系统正式投入使用，进行大坝变形监测工作。
同时还需培训相关人员，包括系统操作和日常维护等。
系统应用：1.实时数据监测与显示：通过监测系统，实时获取大坝的变形数据，并进行可视化展示。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
（2）在多余观测数一定的情况下，观测值之间的精度相差不要太大，边角观测值之间的精度应基本匹配。
（3）根据对于网的设计要求和所使用的仪器，进行图上设计和实地踏勘，确定观测精度和初始观测方案。观测精度应选取仪器所能达到的最高精度，是优化时有降低的余地；初始观测方案应对所有可能观测的边和方向进行全测，故有最大的多余观测数，是一个“肥网”或“密网”。
图1.5.2初始观测方案网图图1.5.3最终观测方案网图
5.2
在优化设计原理方法中，要求观测精度应选取仪器所能达到的最高精度，使优化时有降低的余地。本课程设计中大坝变形监测网的观测精度已经给定，优化设计要求也是给定的，考虑到现实情况（仪器和成本），我们仍然可以用更低的观测精度来满足优化设计要求。
该变形监测网观测精度为方向观测精度是±0.5”， 边长观测精度为±（1+1ppm），通过查资料发现大部分普通的全站仪达不到这个精度，只有少数的高精度全站仪、测量机器人能达到这个精度。下表展示了不同全站仪的参数。
徕卡TM50精密监测全站仪
0.5/1
0.6mm+1ppm
徕卡TCA1800全站仪
1
1mm+2ppm
徕卡TM30精密监测全站仪
0.5/1
0.6mm+1ppm/1mm+1ppm
从上表中可以看出，拓普康MS05A等测量机器人的观测精度已经达到甚至超过变形监测网的观测精度，这些仪器价格昂贵，考虑成本因素，没有必要使用这些仪器。南方天宇的CTS-661R全站仪观测精度略低，通过选择合适的观测方案，同样可以达到优化设计要求，而且是国产仪器，价格会更实惠。
点号
X坐标
Y坐标
备注
1
130.0
685.0
2
425.0
1275.0
3
980.0
520.0
4
1160.0
1580.0
5
1600.0
290.0
6
1635.0
550.0
7
1945.0
1140.0
3 优化设计
3.1
模拟法优化设计是借助测量工作者的实验经验和专业知识，为了得到优化解，需要多次进行网的模拟计算，其过程为：
表1.5.2全站仪型号和参数
全站仪型号
测角精度(“)
测距精度
拓普康MS05A全站仪
0.5
0.5mm+1ppm
拓普康PS-100全站仪
1/2
1.5mm+2ppm
Trimble S8全站仪
1
1mm+1ppm
南方天宇CTS-661R全站仪
1
1mm+1ppm
徕卡TS30超高精度全站仪
0.5
0.6mm+1ppm/1mm+1ppm
以南方天宇的CTS-661R全站仪为观测设备，测角精度为±1”，测距精度为1mm+1ppm，使用上文中优化设计方法和设计要求，得到如下的观测方案。
表1.5.3不同精度下设计方案观测值
测站点
照准点
观测值
测站点
照准点
观测值
测站点
照准点
观测值
1
2
L
3
6
L
5
6
L
1
3
L
3
5
S
5
6
S
1
3
S
3
6
S
5
7
S
2
1
L
3
7
S
6
5
L
2
4
L
4
2
L
6
7
L
2
7
L
4
7
L
6
7
S
2
3
S
4
6
S
7
4
L
2
4
S
4
7
S
7
5
L
3
5
L
5
3
L
7
6
L
（L:方向观测S:边长观测）
上表中观测方案对应的网图如下图。
图1.5.4不同精度的观测方案网图
该观测方案有28个观测值（16个方向观测值，12个边长观测值），平均多余观测分量是0.39，最弱点的点位中误差为3.44mm,均满足设计要求。通过下表比较改变观测值精度条件对观测方案的影响。
课程编号：课程性质：必修
《工程测量学课程设计与实习》报告
学院：测绘学院
专业：测绘工程
地点：三峡、葛洲坝、隔河岩工程
班级：
姓名：
学号：
教师：
2016年6月19日至 2016年7月9日
第一部分 大坝变形
1 前言
大坝建造在地质构造复杂、岩土特性不均匀的地基上，在各种荷载的作用和自然因素的影响下，其工作性态和安全状况随时都在变化。如果出现异常，又不被及时发现，任其发展，其后果不堪设想。如果事先运用有效的观测手段对这些工程进行监测，就能及时发现问题，采取有效的工程措施，就能避免灾难。因此，建立稳健的大坝变形监测网是非常重要的环节。本次实习主要目标是掌握工程测量控制网模拟法优化设计的基本理论和方法，对大坝变形监测网进行优化设计，对优化设计结果进行分析，发现问题，提出相应的对策，通过使用科傻软件的具体应用，加深对工程控制网的精度和可靠性这两个重要的质量指标的理解。
表1.4.1平差结果表
观测精度
(“,mm,ppm)
观测值数量
最弱点点位中误差(mm)
最弱边相对精度
0.5,1,1
0.73
63
1.91
1/474000
0.5,1,1
0.65
48
2.33
1/464000
0.5,1,1
0.53
36
2.62
1/447000
0.5,1,1
0.39
28
2.91
1/440000
0.5,1,1
2
已知某大坝变形监测网由7点组成，其中1、2点为已知点，其他为未知点。 监测网的近似坐标如表1所示。 变形监测网观测精度如下：方向观测精度为±0.5”， 边长观测精度为±（1+1ppm）。
优化设计要求如下:
(1) 最弱点点位中误差不大于±3.5mm;
(2) 变形监测网平均可靠性不小于0.3
表1.2.1变形监测网近似坐标值
（1）提出设计任务，得到经过实地踏勘的网图。
（2）从一个认为可行的起始方案出发，用模拟的观测值进行网平差，计算出各种精度和可靠性值。
（3）对成果进行分析，找出网的薄弱部分，修改观测方案。
（4）对修改的网再做模拟计算、分析、修改，如此重复进行。
3.2基于
观测值的内部可靠性与观测值的精度、建网费用、变形监测网的灵敏度存在密切的关系，因此，可以采用基于可靠性的控制网模拟优化设计方法，该法的思想如下：
0.32
25
2.99
1/436000
0.5,1,1
0.29
24
3.00
1/436000
从表1.4.1中可以看出，在观测值精度一定的前提下，平均多余观测分量越小，优化得到的观测方案中观测值数量越少，平差后得到的最弱点点位中误差越大，最弱边的相对精度越低。根据优化设计要求，并考虑到尽量降低观测方案的费用（减少观测值的数量），当平均多余观测分量为0.32时的观测方案是最优的。在软件生成的“Triangulaterationy.ob2”中，保存了优化设计方案的观测值。在软件生成的“Triangulaterationy.sc2”中，保存了优化设计方案的相对于初始观测方案删除的观测值。
（4）模拟初始观测方案，进行平差计算，对精度、可靠性乃至灵敏度等计算结果进行分析，首先确定观测精度的确定是否合理，若不合理，则需作适当调整，在观测值的精度基本合理的基础上，基于观测值内部可靠性指标按从“肥”到“瘦”，从“密”到“疏”的策略进行网的优化设计。具体做法是：先确定一个恰当的平均多余观测分量设计值，确定应删去的观测值个数。对计算的观测值多余观测分量按从大到小顺序排列，删去多余观测分量较大的观测值。然后重新作观测值模拟计算。如果观测值精度选择恰当，仅作一、二次迭代计算就可得到网的优化设计方案。
图1.4.8平面网优化设计信息
平差结果保存在文件“Triangulateration.ou2”中，初始观测方案的平差结果显示最弱点的点位中误差是1.91mm,最弱边的相对精度是1/474000，所以结果精度远好于要求精度，必然会造成更多的花费。
根据平均多余观测分量的初始值，给定一个较小一些的平均多余观测分量设计值，然后单击“确认”按钮，重新平差计算，将自动删去多余观测分量较大的观测值。将平均多余观测分量的设计值改为0.65，点击“确定”，重新平差结果保存在文件“Triangulaterationy.ou2”中,结果显示最弱点的点位中误差为2.33mm,最弱边的相对精度是1/464000,观测值的数量从63变为48个。关闭对话框，重新进行平面网优化设计，这一次将平均多余观测分量的设计值设为0.53，平差结果显示最弱点的点位中误差为2.62mm，最弱边的相对精度为1/447000。然后依次尝试将平均多余观测分量的设计值设置为0.41和0.32，平差结果均满足设计要求。当将平均多余观测分量的设计值设置为0.31时，平差结果的平均多余观测分量为0.29，不满足设计要求中变形监测网的平均可靠性不小于0.3的要求。这几次平差计算的结果见下表。
…，……，……，……
第K+1行(已知方位角部分,有已知方位角值时才有次行):
测站点，照准点，Ａ，方位角值
从第K+2行起(观测方案部分)：
测站点点号
L(代表方向)：照准点点号1,....., 照准点点号n