亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的水庫大壩安全監(jiān)測探討

        2014-08-15 00:46:45張競競
        山西水土保持科技 2014年4期
        關(guān)鍵詞:滲流大壩水位

        張競競

        (山西省水利水電勘測設(shè)計研究院生態(tài)水利分院)

        隨著水力資源的不斷開發(fā)利用,水庫大壩及其他類型的水工建筑物數(shù)量持續(xù)增加,發(fā)生水工事故的幾率也在加大。各地出現(xiàn)的重大水工事故使人們認(rèn)識到,水庫大壩監(jiān)測對于攔水建筑物設(shè)施安全來說必不可少。對于任何施工和蓄水運行中的水庫大壩,都應(yīng)布設(shè)監(jiān)測系統(tǒng),及時量測汛期非常規(guī)條件下的壩體及基礎(chǔ)變形、滲壓滲流、應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)等,以掌握大壩及其基礎(chǔ)的發(fā)展演變趨勢,對可能出現(xiàn)的事故前兆進行預(yù)報預(yù)警并提出處理措施與建議,適時排除安全隱患,以保證人民群眾的生命財產(chǎn)安全。水庫大壩的安全監(jiān)測,應(yīng)建立在對監(jiān)測數(shù)據(jù)的快速采集、傳輸、分析、處理的基礎(chǔ)上,是為工程管理部門服務(wù)的安全決策支持系統(tǒng)。本文結(jié)合耿莊水庫工程的實際,應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),對水庫大壩監(jiān)測系統(tǒng)的必備條件、監(jiān)測內(nèi)容以及系統(tǒng)的主要設(shè)計問題進行了探討,以制定最佳的大壩監(jiān)測方案,使大壩安全監(jiān)測趨于理想狀態(tài)。

        1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)簡介

        物聯(lián)網(wǎng)即無線傳感器網(wǎng)絡(luò),是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)和移動通信之后的又一次信息產(chǎn)業(yè)革命,目前已被正式列為國家重點發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一。美國《技術(shù)評論》雜志提出,傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將是未來改變?nèi)藗兩畹氖蠹夹g(shù)之首。具體地說,就是把多個感應(yīng)器嵌入和裝備到電網(wǎng)、鐵路、橋梁、供水系統(tǒng)、水庫大壩、油氣管道等各種物體中,并相互連接,形成物聯(lián)網(wǎng)。

        1.1 技術(shù)架構(gòu)

        無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network)綜合了微電子技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及無線通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等先進手段,能夠協(xié)同地實時監(jiān)測、感知和采集網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息,并對其進行處理,處理后的信息通過無線方式發(fā)送給用戶。從技術(shù)架構(gòu)上來看,物聯(lián)網(wǎng)可分為三層:

        1.1.1 感知層

        感知層由各種傳感器以及傳感器關(guān)聯(lián)構(gòu)成,包括二氧化碳濃度傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、攝像頭、GPS等感知終端,其主要功能是識別物體,采集信息,其作用相當(dāng)于人的眼、耳、鼻、喉和皮膚等神經(jīng)末梢。

        1.1.2 網(wǎng)絡(luò)層

        網(wǎng)絡(luò)層由各種互聯(lián)網(wǎng)、有線和無線通訊網(wǎng)、云計算平臺等組成,負(fù)責(zé)傳遞和處理感知層獲取的信息,相當(dāng)于人的神經(jīng)中樞和大腦。

        1.1.3 應(yīng)用層

        應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)和用戶(包括人、組織和其他系統(tǒng))的接口,它與行業(yè)需求結(jié)合,實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的智能應(yīng)用。

        1.2 應(yīng)用領(lǐng)域

        物聯(lián)網(wǎng)的行業(yè)特性主要體現(xiàn)在其應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi),目前,農(nóng)業(yè)監(jiān)控、工業(yè)監(jiān)控、城市管理、智能交通和環(huán)境監(jiān)測等各個行業(yè),均有物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的嘗試,某些行業(yè)已經(jīng)積累了一些成功的案例。

        2 水庫工程應(yīng)用實例

        2.1 耿莊水庫簡況

        耿莊水庫是萬家寨引黃工程北干線向朔州市供水線路末端的調(diào)節(jié)水庫,位于朔城區(qū)陡溝村南、秋寺院村東,南連大同—運城二級公路,東北緊鄰平朔—秦皇島專用鐵路。水庫按雙庫設(shè)計,兩庫庫容均為118萬 m3,總庫容236萬m3。一庫位于工程區(qū)西部,二庫位于工程區(qū)東部,均屬半挖半填型平原圍封水庫。大壩均為碾壓均質(zhì)土壩,壩頂高程均為1 127.70 m,最高蓄水位均為 1 126.0 m;壩高 0-10.5 m,壩頂寬 7.0 m/8.0 m;一庫大壩軸線長度2 237.6 m,二庫大壩軸線長度2 155.5 m,共用壩段長697 m。該水庫的主要任務(wù)是年調(diào)節(jié)、事故調(diào)節(jié)、水量平衡、沉積處理泥沙,同時兼有反調(diào)節(jié)功能。

        2.2 監(jiān)測系統(tǒng)的必備條件

        水工建筑物受周圍環(huán)境因素變化的影響,按各自的物理力學(xué)性能對其做出不同的反應(yīng)。就監(jiān)測建筑物的性狀而論,將視原因或環(huán)境量與效應(yīng)量兩類不同的物理量而定。作用于水庫大壩的主要原因量有庫水位、氣溫、水溫等。就耿莊水庫工程的具體情況來看,可能的影響因素有大氣狀態(tài)導(dǎo)致建筑物體積與受力的變化、庫水深度使庫底傾斜導(dǎo)致位移的變化以及地震的破壞等。這些因素,有的影響極微,有的可根據(jù)將來的運行情況酌情予以考慮。從重力的角度看,筆者認(rèn)為庫水位是起決定作用的原因量。

        大壩及基礎(chǔ)一般產(chǎn)生的效應(yīng)量為:內(nèi)部應(yīng)變及應(yīng)力、絕對的和相對的水平與垂直位移、滲流流量等。根據(jù)耿莊水庫碾壓均質(zhì)土壩的工程實際,有必要對這些效應(yīng)量進行全面監(jiān)測。據(jù)分析,影響整體安全的關(guān)鍵效應(yīng)量依次為:絕對水平位移(產(chǎn)生預(yù)料所不及的大量滑動),滲流變化(是否會產(chǎn)生意外的管涌現(xiàn)象變化),垂直位移(導(dǎo)致水工建筑物產(chǎn)生過分的變形,使之運轉(zhuǎn)不靈)。

        以上情況只是從兩類物理量的靜止?fàn)顟B(tài)來說的。事實上,隨著時間的推移,有必要測出兩類物理量隨時間的變化程度,評價變化著的原因量和效應(yīng)量對整體安全的影響。要使監(jiān)測系統(tǒng)能夠圓滿地完成監(jiān)測主要原因量的反應(yīng)任務(wù),并且及時地評價各個效應(yīng)量所表示的安全程度,這樣的有效安全監(jiān)測系統(tǒng)必須具備三個條件:一是量測的速度與頻度需與量測物理量的演變速度相一致,量測的精度需與被量測物理量量級與變化幅度相適應(yīng);二是要有可能同時和全面地處理務(wù)實測量的分析與比較;三是要在量測完成之后立即完成處理、分析數(shù)據(jù)工作。

        2.3 安全監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

        主要包括兩個子系統(tǒng):量測系統(tǒng)和資料管理系統(tǒng)。對于大壩監(jiān)測系統(tǒng)來說,也就是由大壩監(jiān)測區(qū)設(shè)備及中心監(jiān)測站設(shè)備兩部分組成。

        2.3.1 量測系統(tǒng)

        安全監(jiān)測系統(tǒng)中的量測系統(tǒng),是由量測物理量及其必要轉(zhuǎn)換的若干儀器設(shè)備組成的協(xié)調(diào)統(tǒng)一體。由于建筑物的安全監(jiān)測具有時間和空間概念,所以量測系統(tǒng)的組成,應(yīng)該視壩的類型、規(guī)模及壩在施工過程與運行壽命中的各個不同階段而有所變化。

        2.3.2 資料管理系統(tǒng)

        對實測的原因量及效應(yīng)量進行處理、解釋、儲存。

        2.4 物聯(lián)網(wǎng)在大壩安全監(jiān)測中的應(yīng)用

        根據(jù)碾壓均質(zhì)土壩的工程特性及耿莊水庫工程的具體技術(shù)條件,設(shè)計以下四項監(jiān)測內(nèi)容:(1)變形監(jiān)測:豎向位移監(jiān)測,采用水準(zhǔn)法測量;橫向水平位移監(jiān)測,采用視準(zhǔn)法測量。變形觀測點采用墩式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),墩頂予埋強制對中底盤。(2)水庫滲流量監(jiān)測:采用三角量水堰。(3)庫水位監(jiān)測:采用測尺和自動測報水位計,二者并用。(4)滲流監(jiān)測:采用無線滲壓計。根據(jù)正常運行期間必須逐日量測環(huán)境原因量及滲流的準(zhǔn)則,監(jiān)測系統(tǒng)的重點應(yīng)放在庫水位和滲流的監(jiān)測上。

        2.4.1 系統(tǒng)組成

        系統(tǒng)由中心監(jiān)測站設(shè)備及水庫大壩監(jiān)測區(qū)設(shè)備兩部分組成。中心監(jiān)測站設(shè)備由計算機系統(tǒng)和ISM頻段的無線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器組成;大壩監(jiān)測區(qū)設(shè)備由ISM頻段的無線數(shù)據(jù)路由器、無線測壓管水位傳感器、無線揚壓力傳感器及無線水庫水位傳感器組成。大壩自動化監(jiān)測系統(tǒng)共監(jiān)測2個庫水位和12個滲流滲壓點,采用干電池供電(太陽能)的低能耗無線水位傳感器,無線 ISM 頻段符合 IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn),把采集到的水位數(shù)據(jù)按一定時間間隔發(fā)送給無線路由器,無線路由器再把數(shù)據(jù)傳送給和計算機系統(tǒng)相連的無線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器,計算機把接收到的水位數(shù)據(jù)進行處理,以圖表形式顯示分析庫水位、壩體滲流、壩基滲流和揚壓力。

        大壩監(jiān)測區(qū)設(shè)備由2個無線智能庫水位計(無線水位傳感器)和12個分布于各個測壓管的無線滲壓計組成。無線智能庫水位計連續(xù)不斷地監(jiān)測庫水位,當(dāng)庫水位有1 cm的變化時,通過ISM頻段主動發(fā)送數(shù)據(jù)到中心監(jiān)測站;或者當(dāng)監(jiān)測站需要實時數(shù)據(jù)時,發(fā)送命令給無線智能庫水位計,可實時發(fā)回監(jiān)測數(shù)據(jù)。

        水位傳感器為低能耗的數(shù)字壓阻式傳感器,靈敏度高,分辨率高,體積小,安裝于測壓管底部的死水位以下。數(shù)據(jù)傳輸無線裝置和太陽能電池系統(tǒng)安裝于測壓管管口保護蓋上。無線滲壓計采用干電池供電(3-5年換一次電池,大多數(shù)時間處于休眠狀態(tài)),當(dāng)收到中心監(jiān)測站發(fā)出的命令時,采集數(shù)據(jù)并把數(shù)據(jù)通過無線電波發(fā)回。滲壓計也采用低能耗的數(shù)字壓阻式傳感器,放置于測壓管底部,通過防水線纜與放置于測壓管口的無線數(shù)據(jù)傳輸裝置相連。

        中心監(jiān)測站設(shè)備由計算機系統(tǒng)(包括計算機、打印機、后備電源等)和無線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器以及大壩監(jiān)測軟件組成。

        2.4.2 系統(tǒng)特點

        系統(tǒng)的主要特點:(1)所有設(shè)計均采用國際或國家水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn);(2)系統(tǒng)可在溫度 -40℃ -60℃環(huán)境下正常工作;(3)通訊采用無線ISM頻段,通訊協(xié)議采用IEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn);(4)無線水位傳感器采用低能耗設(shè)計,用普通干電池供電,可工作5年以上;(5)各個設(shè)備相互獨立,系統(tǒng)防雷電、抗雷擊能力強;(6)系統(tǒng)壽命和平均無故障時間長,某一設(shè)備損壞并不影響整個系統(tǒng);(7)系統(tǒng)具有自檢測故障功能;(8)施工簡單,安裝、維修方便。

        2.4.3 主要技術(shù)指標(biāo)

        主要技術(shù)指標(biāo):(1)水位測量精度優(yōu)于1 cm;(2)水位測量分辨率優(yōu)于0.02%;(3)水位量程0-100 m;(4)所有設(shè)備至均無故障時間大于30 000 h;(5)無線通訊頻段433 M或2.4 GHZ;(6)無線數(shù)據(jù)通訊最大速率250 KBPS;(7)系統(tǒng)使用壽命大于10年;(8)系統(tǒng)容量可接無線水位傳感器6萬個。

        2.4.4 系統(tǒng)工作機制

        系統(tǒng)工作機制為自動式,這是一種不受監(jiān)測中心站指令控制的工作方式,當(dāng)發(fā)生一個計量單位變化時,主動將信息向中心站發(fā)送。其特點是能耗低、結(jié)構(gòu)簡單、實時性強,能很好地反映參數(shù)變化全過程。

        3 結(jié)語

        從水庫大壩監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展趨勢來看,已從以驗證設(shè)計為主向以監(jiān)測安全為主轉(zhuǎn)移?;跓o線傳感器網(wǎng)絡(luò)(物聯(lián)網(wǎng))的水庫大壩安全監(jiān)測系統(tǒng),可使監(jiān)測資料分析從被動性的后處理向主動性的實時分析轉(zhuǎn)變。因此,要求我們要用全新的觀念去研究和設(shè)計大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)。本文是我們的初步嘗試成果,有待在今后的實踐中進一步完善。

        猜你喜歡
        滲流大壩水位
        大壩:力與美的展現(xiàn)
        百科知識(2018年6期)2018-04-03 15:43:54
        幫海貍建一座大壩
        大壩
        基于MFAC-PID的核電站蒸汽發(fā)生器水位控制
        簡述滲流作用引起的土體破壞及防治措施
        河南科技(2014年12期)2014-02-27 14:10:26
        關(guān)于渠道滲流計算方法的選用
        河南科技(2014年11期)2014-02-27 14:09:48
        基于PLC的水位控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究
        河南科技(2014年4期)2014-02-27 14:07:11
        正式擋水的馬來西亞沐若大壩
        中國三峽(2013年11期)2013-11-21 10:39:18
        尾礦壩滲流計算及排滲設(shè)計
        金屬礦山(2013年6期)2013-03-11 16:54:05
        某尾礦庫三維滲流分析
        金屬礦山(2013年4期)2013-03-11 16:53:27
        亚洲欧洲av综合色无码| 亚洲欧美日韩中文字幕网址| 四虎国产精品成人影院| 美女一区二区三区在线视频| 久久综合伊人77777麻豆| 国产一区二区内射最近更新 | 馬与人黃色毛片一部| 91精品国产综合久久青草| 亚洲国产一区二区网站| 日韩av无码一区二区三区不卡| av天堂久久天堂av色综合 | 亚洲av日韩aⅴ无码电影| 99久久超碰中文字幕伊人| 国产一区二区三区特区| 超碰国产精品久久国产精品99| 久久久无码人妻精品一区| 国产91 对白在线播放九色| 亚洲一区二区三区码精品色| 嫩草伊人久久精品少妇av| 日韩制服国产精品一区| 乱人伦中文字幕在线不卡网站| 女同在线视频一区二区| 妺妺跟我一起洗澡没忍住 | 无码专区人妻系列日韩精品| 国产精品人妻一码二码尿失禁| 国产精品女同一区二区久久| 女同另类一区二区三区| 久久亚洲精品国产亚洲老地址| 亚洲av无码专区在线电影| 色婷婷狠狠97成为人免费| av一区二区在线网站| 波多野42部无码喷潮在线| 东北无码熟妇人妻AV在线| 久草91这里只有精品| 凌辱人妻中文字幕一区| 国产99久久久久久免费看| 午夜不卡亚洲视频| 日韩国产精品一区二区三区| 国产xxx69麻豆国语对白| 国产欧美日韩综合在线一区二区| 日韩人妻中文字幕一区二区|