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基于磁致式静力水准仪的沉降远程监控系统研究

基于磁致式静力水准仪的沉降远程监控系统研究

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作者：李德桥北京交通大学

学位级别：硕士

针对房屋建筑、公路铁路桥梁、隧道、路基及城市轨道交通等现代化施工和运营过程中建(构)筑物的沉降监测问题,本论文基于沉降测试技术、信息采集及传输技术,设计开发了一套远程沉降自动监控系统,并通过试验验证了其精确性与实用性,这对... 详细信息

针对房屋建筑、公路铁路桥梁、隧道、路基及城市轨道交通等现代化施工和运营过程中建(构)筑物的沉降监测问题,本论文基于沉降测试技术、信息采集及传输技术,设计开发了一套远程沉降自动监控系统,并通过试验验证了其精确性与实用性,这对科学、合理、有效地对沉降进行监测和预测,准确、及时地掌握建(构)筑物的沉降数据及沉降规律具有重要的理论意义和实际应用价值。论文首先调研总结分析了当前国内外常见的沉降监测技术和数据采集与传输技术的现状,针对目前已有监控系统的量程、精度、稳定性、价格和应用等方面存在的问题,确定拟开发系统的系统组成。基于高档单片机技术及GPRS通信技术,设计开发了由磁致式静力水准仪传感器子系统、数据采集与传输子系统和数据分析子系统组成的沉降远程自动监控系统,通过试验对该系统的精度、工作稳定性、数据传输稳定性及现场环境适应性等特点进行了分析。试验结果表明了该系统架构简单,数据存储量大、GPRS传输稳定性好、精度高、成本低的特点。通过近一年的试验对该系统的设计进行优化,实现其自动化监控、遥控和遥测的功能。根据大量的实测数据与理论分析,总结出影响数据采集与传输子系统精度的主要因素为供电方式、电阻误差和AD转换器的精度,进而稳定性测试的结果表明系统精度优于两万五千分之一,具有受外界环境影响小、精度高的特点。在保证数据采集与传输子系统高精度的基础上,以伯努利方程为切入点,从压力、温度、重力差等方面分析了外界环境对静力水准系统精度的影响,并提出相应处置方法。在静力水准仪钵体中设计安装了温度传感器以便分析温度对静力水准系统精度的影响,并验证了某温度修正模型。最后从线性度、稳定性和沉降测试精度三个角度对静力水准系统进行性能测试,测试结果表明,本课题自行设计的沉降远程自动监控系统在软件和硬件上都达到较优状态,测量精度小于0.1mm,稳定性能好,满足土木工程沉降实时沉降监测要求,且能进行远程控制,是一种综合性能较优的远程自动监控系统。

关键词：沉降监测静力水准仪数据采集与传输子系统 GPRS

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