大坝内观分布式监测系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及土木与水利工程测量装置领域，特别是大坝内观分布式监测系统，尤 其适用于各种类型的超高堆石坝，如心墙堆石坝、混凝土面板堆石坝等工程的内观分布式 监测，也可用于道路和桥梁等工程。
【背景技术】
[0002] 在大坝变形观测中，存在外部观测和内部观测之分，内部变形主要有坝体沉降和 坝体上下游的水平位移观测。对面板堆石坝还有面板变形观测，周边缝变形观测等。目前， 传统大坝坝体沉降监测仪器以水管式沉降仪为主，该方法是基于连通器的原理，其观测原 理简单，可操作性强，工程应用实践丰富，且结合现代传感技术可实现自动化检测。但传统 式沉降仪存在一些根本性缺陷，一是观测结果受气压、温度等环境因子的干扰影响较大；二 是沉降监测是点式观测，一般间隔20~30米安装一个沉降测头；三是对施工干扰很大；四 是费用较高。传统沉降仪还存在一个致命性缺点，即耐久性问题，大坝安全与运行年数往往 是成反比的，埋设在坝体内部的沉降仪在监测初期的运行效果一般较好，但在后期会出现 仪器设备损坏而无法维修更新的问题。
[0003] 坝体内部水平位移主要采用传统的引张线水平位移计进行监测，基本原理是利用 固定在坝体内部两端的钢丝将水平位移传递到传感器或者测量尺上。该方法测量原理简 单、直观、不受温度和外界环境变化的影响，但是对钢丝的要求较高，钢丝本身会有一个弹 性变形，坝体内部会有沉降，这会影响最终的测量精度。
[0004] 对于混凝土面板堆石坝而言，面板挠度变形是坝体变形观测中必不可少的一部 分。面板变形常规监测仪器有测斜仪，例如固定式测斜仪、活动式测斜仪、单点测斜仪等，通 过近几十年的工程实践证明，测斜仪仍存在很多不足，一般只适用于小变形，施工条件复杂 仪器的埋设粗活率不高，且后期由于仪器无法维修使用寿命有限，尤其是点式测量的问题， 使得测量数据有限而不足以真实的反应出面板挠度变形曲线。
[0005] 随着科学技术的不断发展，尤其光纤陀螺民用化，国内开始将光纤陀螺技术引用 到大坝安全监测中，如蔡德所2003年成功将光纤陀螺技术成功运用于某工程的面板堆石 坝面板挠度和坝体沉降变形监测，中国专利文献"坝体面板挠度或坝体内部水平及垂直变 形装置"【申请号】200410012677. 3公开了一种光纤陀螺技术监测面板堆石坝面板挠度及坝 体水平位移和坝体沉降装置，监测管道采用钢管和波纹管相间形成，检测装置通过检测监 测管道的变形获得面板堆石坝面板挠度及坝体水平位移和坝体沉降数据，但在该方案中存 在变形只能发生在不锈钢波纹管处，光纤陀螺测值漂移问题导致测量误差突出，管道选型 不经济及布置方式单一，牵引装置受人为影响大、工程成本较高等问题。
【发明内容】
[0006] 本发明所要解决的技术问题是提供一种大坝内观分布式监测系统，能够大幅降低 工程成本、提高监测精度，尤其适用于心墙堆石坝、混凝土面板堆石坝等各种类型的超高堆 石坝工程的内观分布式监测，并能够大幅降低工程成本、提高监测精度。
[0007] 为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种大坝内观分布式监测系 统，在坝体内埋设有挠性检测管，在挠性检测管内设有沿挠性检测管行走的监测装置，在监 测装置内设有光纤陀螺仪和加速度计，在监测装置内还设有捷联解算芯片。
[0008] 优选的方案中，所述的光纤陀螺仪为单轴闭环光纤陀螺仪，所述的加速度计为双 轴加速度计。
[0009] 优选的方案中，所述的捷联解算芯片通过捷联解算，融合光纤陀螺仪和加速度计 的测量值；
[0010] 即以加速度计的静态输出值作为光纤陀螺仪零漂补偿的参考值，并经误差补偿算 法后，以光纤陀螺仪补偿零漂后的测量角速率为输出角速率。
[0011] 优选的方案中，所述的的挠性检测管为多个互相连接的超高分子量聚乙烯管节， 超高分子量聚乙烯管节的端头设有翻起的翻边，两个法兰圈压紧在两根超高分子量聚乙烯 管节的翻边上，两个法兰圈之间通过螺栓连接；
[0012] 在法兰圈的内侧设有用于容纳翻边的翻边阶台，在法兰圈的内圈外侧设有外弧 □ 〇
[0013] 优选的方案中，超高分子量聚乙烯管节的端头之间设有密封圈，密封圈的内圈边 缘设有牵引绳管悬挂孔；
[0014] 牵引绳管穿过牵引绳管悬挂孔。
[0015] 优选的方案中，所述的监测装置与牵引装置连接，牵引装置内设有由驱动装置驱 动旋转的卷扬装置，牵引绳绕过卷扬装置，牵引绳与沿着挠性检测管行走的监测装置连 接；
[0016] 还包括可旋转的第一引导轮，牵引绳绕过第一引导轮，在第一引导轮的前、后设有 包角导轮，以增大牵引绳在第一引导轮上的包角，在第一引导轮或卷扬装置设有绝对值光 电编码器。
[0017] 可选的方案中，所述的卷扬装置为由驱动装置驱动旋转的卷筒，卷扬装置为两组， 一组卷扬装置的牵引绳与监测装置的尾部连接，另一组卷扬装置的牵引绳绕过位于挠性检 测管底部的管底引导轮后与监测装置的头部连接。
[0018] 进一步优选的方案中，所述的牵引绳内设有电源线和数据线；
[0019] 所述的数据线与随着卷筒转动的无线数据发射装置连接；
[0020] 所述的电源线通过可转动输电装置与输入电源连接。
[0021] 另一可选的方案中，所述的卷扬装置为由驱动装置驱动旋转的主动轮，牵引绳绕 过主动轮，牵引绳的一端与监测装置的尾部连接，牵引绳的另一端绕过位于挠性检测管底 部的管底引导轮后与监测装置的头部连接；
[0022] 所述的第一引导轮活动安装，并能沿着与牵引绳交叉的方向移动，与在第一引导 轮的轴上安装有连接杆，连接杆依次穿过固定支架和弹簧后与螺母连接。
[0023] 优选的方案中，在挠性检测管的外壁或内壁间隔固定距离还设有电子标签，在监 测装置上设有近场通讯读取器。
[0024] 本发明提供的一种大坝内观分布式监测系统，通过采用挠性检测管，与带有光纤 陀螺仪和加速度计的监测装置的组合，配合捷联解算芯片，能够提高监测精度，降低工程成 本。采用挠性检测管能够更精确的反映大坝面板变形和坝体沉降的程度，而光纤陀螺仪和 加速度计获得的数据通过捷联解算芯片的捷联解算，能够大幅降低光纤陀螺仪零漂精度误 差，从而获得高精度的监测数据。同时由于光纤陀螺仪零漂精度误差的降低，本发明的监 测装置能够采用精度相对较低的光纤陀螺仪，从而能够大幅降低工程成本。设置的牵引装 置，能够自动牵引监测装置沿着挠性检测管行走，并通过绝对值光电编码器配合PLC或单 片机，获得精确的监测装置的行程和行走速度，进而提高监测数据的精度，降低测量过程的 劳动强度。设置的电子标签与近场通讯读取器，电子标签自身不带电源，通过近场通讯读取 器发送的无线信号激活并发送一段ID码，从而能够精确获得监测装置在挠性检测管内的 位置，以校验牵引装置是否产生误差。在优选的方案中，通过在牵引绳内设置的电源线和数 据线，能够实现电源和数据的实时传输，电源线和数据线分别采用无线和有线的传输方式， 使电源和数据的实时传输更为可靠。
【附图说明】
[0025] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
[0026] 图1为本发明的整体结构示意图。
[0027] 图2为本发明中沿着坝体面板布置的挠性检测管的监测系统示意图。
[0028] 图3为本发明中水平布置在坝体中的挠性检测管的监测系统示意图。
[0029] 图4为本发明中水平布置在坝体中的挠性检测管的监测系统另一种方