水工用传感器技术的发展现状

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1、水工用传感器技术的发展现状200930201489周杰华经过几时年的发展，传感器技术已经纯熟的应用在水工建筑物的测量工作上，下面将通过几个不同的测量内容来介绍传感器技术的发展现状。1变形监测随着科学技术的进步和对变形监测的要求的不断提高，变形监测技术也在不断地发展。在20世纪80年代以前，变形监测主要是采用常规地面测量技术和某些特殊测量手段。常规地面测量，是采用经纬仪、水准仪、测距仪、全站仪等常规测量仪器测定点的变形值。特殊测量手段包括应变测量、准直测量和倾斜测量，它具有测量过程简单、可监测变形体内部的变形、容易实现自动化监测等优点，但通常只提供局部的和相对的变形信息。近10年来，近景摄影

2、测量在隧道、桥梁、大坝、滑坡及高层建筑变形监测等方面得到了广泛应用，其监测精度可达到mm级。近景摄影测量的优点：1、可在瞬间精确记录下被摄物体的信息及点位关系；2、可用于规则、不规则或不可接触物体的变形监测；3、像片上的信息丰富、客观而又可长期保存，有利于进行变形的对比分析；4、监测工作简便、快速、安全。近几年发展起来的数字摄影测量技术，也在建筑物及滑坡等变形监测中得到了成功的应用，并显示出良好的应用前景。GPS全球定位系统的应用给测量技术带来了一场深刻的革命GPS变形监测有着精度较高，监测不受天气条件限制，监测、记录、计算全自动完成，监测点的三维坐标可以同时测定；建网费用低等优点。。近年

3、来，我国在利用GPS进行滑坡变形、大坝变形、矿区地面沉陷和地壳形变监测等方面，做了大量的研究工作。随着计算机技术、无线电通讯技术、空间技术及地球科学的迅速发展，“3S”(GPS、GIS、RS)技术已从各自独立发展进入相互集成融合的阶段。“3s”技术集成能够记载研究区域内各种地质现象随时间的演绎过程，这对滑坡等地质灾害的监测预报具有非常重要的作用。因此，研究基于“3S”集成的变形监测系统，是变形监测技术的一个重要发展趋势。另外，利用测量机器人进行工程建筑物的自动化变形监测，一般可根据实际情况采用两种方式：一种是固定全自动持续监测方式；一种是移动周期性网观测方式。在工程建筑物的变形自动化监测方

4、面，测量机器人正渐渐成为首选的自动化测量技术设备。2渗流监测（1）渗流监测仪器简介目前国内外广泛应用于渗流压力监测的仪器主要是测压管和钢弦式渗压计两种。对于实际工程，应该根据土体透水性、渗流场特征以及埋设条件来选用测压管或者钢弦式渗压计。测压管作为渗流监测仪器，有着结构简单、技术要求低等优点，被相当广泛的应用者。钢弦式渗压计（孔隙水压力计）的工作原理是土孔隙中的有压水通过透水石作用于承压膜上，使其产生挠曲变形而引起钢弦的应力变化，相应钢弦的振动频率也发生相应变化，钢弦旁的电磁线圈将其感应到的振动频率信号传送出来。钢弦式渗压计的优点是坚固耐用、灵敏度高、稳定性好、抗干扰能力强，便于集控和自动

5、化监测。（2）渗流监测系统的组成现在所用的渗流安全监测系统按照数据传输的流程可以分为数据量测、数据采集和数据分析三个主要环节，按照硬件软件的布设可以分为监测数据量测系统（传感器）、监测数据采集系统（MCU）和监测数据管理分析系统（监测中心）。其中监测数据量测系统主要是由埋设在内部的传感器（渗压计）和相关配套设施组成的，其功能是获得监测物理量的实测数据。作为渗流安全监测系统的基础，保证实测数据的精确性很重要。而选用仪器的精度和寿命、仪器的率定和检验，以及仪器安装施工的质量等都是确保监测数据量测系统正常运行的重要因素。监测数据采集系统主要由测量控制单元（MCU）和专业软件两部分构成。及时、准确

6、、完整地传送实测数据（渗流压力和库水位等）是渗流监测数据采集系统的主要功能。国外比较先进的监测数据采集系统是美国的基美星2380大坝安全监测自动化系统，我国的数据采集自动化系统中比较有代表性的有南瑞集团大坝安全监测公司研制的DAMS－Ⅳ型智能分布式安全监测数据采集系统、南京水利科学研究院研发的IHSMS－Ⅰ大坝监测系统。3应力应变及温度监测通过埋设在大坝内部特定部位的仪器，如应变计、测缝计、裂缝仪、渗压计、扬压力计、温度计等，对大坝的应力应变、裂缝、渗流渗压及温度等进行持续自动化观测来计算拱坝的径向应力、拱向应力和梁向应力。目前差动电阻式仪器（卡尔逊仪器）和弦式仪器广泛地用于混凝土坝的温度

7、、应力应变、渗压等监测中。（1）差动电阻式仪器差阻式仪器因其防潮、长期测量稳定可靠、测试方法简单、绝缘要求低、防雷能力强、经济、可兼测温度而在国内得到了较广泛的运用。近20年来由于技术的革新，差阻式仪器从4芯连接发展到5芯连接，测量仪表从传统的水工比例电桥发展到5芯测量仪表和自动化系统。在这样的技术背景下，有关技术标准和规范也应有所更新，才能有利于仪器的进一步发展和应用。（2）光纤传感技术在温度控制上，利用光在光纤中传输