全自动真空激光大坝变形测量系统的研制

论文摘要

大坝工程既代表了巨额投资和巨大的经济、社会效益,同时又蕴含着潜在的成灾风险。对此,各国都极为关注,并不遗余力设法降低大坝失事风险,大坝安全管理是其基本环节,而大坝监测则是实现安全管理的必要手段。 大量的事例表明:在大坝安全监测中,变形监测工作在及早发现问题,防止大坝失事、减轻灾害损失等方面已经取得了十分显著的成效。 本论文的主要工作是为辽宁省莅窝水库研制一套全自动真空激光大坝变形测量系统,主要工作内容如下: 1.本文采用数值模拟的方法,通过建立一个典型的数学模型,对真空激光波带片衍射成像系统进行了详细的理论分析和数值模拟,得到了若干对系统设计和实施有指导意义的结论;总结光路部分的计算结果为,真空激光波带片系统具有良好的成像特性,对各种常见的影响因素,如激光漂移,波带片的装设位置误差等,有很强的抗干扰能力,是一种稳定的大尺寸范围成像测量系统。 2.以数值模拟的结论为基础,为辽宁省葠窝水库研制开发出了一套全自动真空激光大坝变形测量系统,该系统的主要特点为:测量精度高,可同时测量大坝的水平垂直位移,精度为0.1mm;自动化、智能化程度高,整个系统实现了全自动运行;采用全密封设计;具有远程通讯、控制能力。在系统研发过程中,开发出了两种用于真空激光大坝变形测量的新技术,细径测量技术和接收端技术(已申请发明专利)。 3.系统研制完成后于2003年6月进入葠窝水库现场安装调试,并于2003年8月投入试运行,经过一年多的试运行,系统运行稳定,取得了大量测量数据。通过对数据的分析确认测量数据能够真实地反映大坝的变形。由于系统的高度自动化,可以对大坝进行连续不间断的变形测量,通过系统的高分辨率测量,发现了大坝以24小时为周期的变形规律,为提高大坝安全监测水平提供了一种新的途径。 经过一年多的试运行考核,系统完全达到了设计要求,于2004年10月份通过工程验收。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 大坝安全监测的意义
• 1.3 关于大坝变形监测
• 1.3.1 水平位移监测
• 1.3.2 垂直位移监测
• 1.3.3 水平垂直位移同时监测
• 1.4 本论文的主要工作
• 2 真空激光大坝变形测量系统的理论分析与数值模拟
• 2.1 引言
• 2.2 激光波带片衍射系统的光学原理
• 2.3 激光束的漂移及其对光路的影响
• 2.4 光路系统的数值模拟
• 2.4.1 理论准备
• 2.4.2 数值模拟结果分析
• 2.5 关于真空系统的讨论
• 2.6 系统精度分析
• 2.6.1 激光束漂移的影响
• 2.6.2 温度梯度的影响
• 2.6.3 接收器的精度
• 2.6.4 系统精度
• 2.7 小结
• 3 全自动真空激光大坝变形测量系统的研制与开发
• 3.1 引言
• 3.2 系统指标
• 3.3 系统总体设计布局
• 3.4 激光发射装置兼密封段设计
• 3.4.1 激光发射装置
• 3.4.2 真空密封段
• 3.4.3 激光发射装置兼密封段电器原理
• 3.5 细径技术
• 3.6 测点箱及测点控制
• 3.7 激光接收装置兼密封段
• 3.7.1 目前的激光接收装置
• 3.7.2 激光接收装置技术
• 3.7.3 激光接收装置的设计
• 3.8 主控机柜
• 3.8.1 结构组成
• 3.8.2 功能说明
• 3.9 主控系统与远程系统之间的通讯
• 3.9.1 关于通讯连接
• 3.9.2 远程测控计算机
• 3.10 软件系统的研制
• 3.10.1 系统结构设计
• 3.10.2 测点算法及流程
• 3.10.3 系统实现及主要功能
• 3.11 进场前考核
• 3.12 小结
• 4 系统安装与试运行
• 4.1 系统安装
• 4.2 运行考核与数据分析
• 4.2.1 变形分布曲线
• 4.2.2 变形过程曲线
• 4.3 小结
• 5 结论
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表学术论文情况
• 创新点摘要
• 致谢
• 附录A 用户意见
• 附录B 验收证明
• 大连理工大学学位论文版权使用授权书