高边坡滑坡监测方案

        边坡滑坡监测方案                                  2015—09—17 编制 ．概述 为实现无人值守的边坡监测自动化，我公司推出了应用于边（滑）坡或大坝等的基于系统集成技术的边坡自动化监测系统。该系统是一种综合性的自动化远程监测系统，可对边坡岩土体内部沉降、倾斜、错动、土壤湿度、孔隙水压力变化等进行连续监测，及时捕捉边坡性状变化的特征信息，通过有线或无线方式将监测数据及时发送到监测中心。结合地表监测的雨量、位移等信息，由专用的计算机数据分析软件处理，对边(滑)坡的整体稳定性做出判断，快速做出诸如山体边坡崩塌、滑坡等灾害发生的预警预报，更加准确、有效地监测灾情发生，且可为保证地质安全和整治工程设计提供信息参考。2监测方案系统构成 系统由传感器（渗压计、多点位移计、钢筋计、固定式测斜仪、雨量计、土体位移计、拉线式位移计）、MCU-32型自动采集单元、通信模块、数据库服务器、数据采集软件等组成。见下图3测量项目 3.1孔隙水压力 边坡除了受到恒定的重力作用以外,地下水的作用对其稳定性通常也是一个不能忽视的因素。而由于降雨等原因,地下水位往往会在一定范围内往复变化,使得在稳定的地下水位以上的部分岩土体经常处于干湿交替的状态。这对边坡的长期稳定性十分不利。VWP型振弦式渗压计适用于长期埋设在水工结构物或其它混凝土结构物及土体内，测量结构物或土体内部的渗透(孔隙)水压力，并可同步测量埋设点的温度。渗压计加装配套附件可在测压管道、地基钻孔中使用。3.2土体分层沉降 坑外土体分层竖向位移可通VWM多点位移计测量。土体分层竖向位移的初始值应在分层竖向位移标埋设稳定后进行，稳定时间不应少于1周并获得稳定的初始值；监测精度不宜低于1mm。每次测量应重复进行2次，2次误差值不大于1mm。采用分层沉降仪法监测时，每次监测应测定管口高程，根据管口高程换算出测管内各监测点的高程。VWM型振弦式多点位移计适用于长期埋设在水工结构物或土坝、土堤、边坡、隧道等结构物内，测量结构物深层多部位的位移、沉降、应变、滑移等，并可同步测量埋设点的温度。钢筋混凝土内应力监测  对于钢筋混凝土抗滑桩，宜采用钢筋应力计（钢筋计）或混凝土应变计进行测量；围护墙、桩及围檩等内力宜在围护墙、桩钢筋制作时，在主筋上安装钢筋应力计的预埋方法进行测量。  VWR型振弦式钢筋计适用于长期埋设在水工结构物或其它混凝土结构物内，测量结构物内部的钢筋应力，并可同步测量埋设点的温度。加装配套附件可组成锚杆测力计、基岩应力计等测量应力的仪器。 表面应变计围护墙内力、围护墙侧向土压力、支撑内力、立柱内力采用VWR型钢筋计、VWS型应变计、VWE‐S型混凝土应力计、VWS‐F型表面应变计和频率读数仪进行测量频率模数。VWS型应变计VWE-S混凝土应力计 3.4水平位移 边坡顶部的水平位移和深层水平位移监测点应布置在危险系数较大位置。 通过边坡水平位移监测可以掌握边坡施工过程中，边坡的水平位移情况，用于同设计比较，分析边坡的健康状况与对周为环境的影响。 GN‐1B型固定式测斜仪广泛适用于测量土石坝、面板坝、边坡、路基、基坑、岩体滑坡等结构物的水平位移，该仪器配合测斜管可反复使用，并可方便实现倾斜测量的自动化。固定式测斜仪采用的是耐冲击型倾斜传感器,可靠性好稳定时间快，安装附件少组装方便。固定式测斜仪具有智能识别功能。  GN‐1B固定式测斜仪 3.5土体位移计 VWD-A型振弦式土体沉降计适用于长期测量土体的沉降位移，亦可用于测量土石坝、边坡、地基等构筑体或其它回填土体的沉降变形，并可同步测量埋设点的温度。土体沉降计的位移传感器采用的是VWD型振弦式位移计，其由位移计加装配套附件而组成。振弦式土体沉降计具有智能识别功能。VWD型位移计采集系统 4.1MCU­32型自动采集单元  MCU‐32型自动测量单元 MCU-32型分布式摸块化自动测量单元适用于单台或多台组网自动采集各类传感器的测量数据，能适应工程现场气候环境下正常工作，并具有防水、防雷、抗干扰等能力。自动测量单元有分布式网络化测量、自动间隔测量、单次测量、连续测量、定时测量、定次测量、测量数据存贮、计算机通讯、越限报警、测量数据管理、测量图表输出、附设人工比测等功能。MCU-32具有灵活的采集数据处理方式，可以工作在自报方式、召测方式、单机存贮方式等多种方式的组合，内置4M字节存贮器可以存贮传感器满接时单点7000次采集数据。存贮数据可通过串口传输至计算机。4.2主要技术指标  a）外形尺寸：400×300×185mmb)工作电源：220V交流电或16.5V太阳能供电c)整机功耗：测量500mA(与内置模块类型有关)，待机5mA(省电模式)d)显示屏：240X128高点阵LCDe)传输距离：约1000米(485传输)，其它传输方式由外置传输设备决定f)波特率：9600bps(RS485)或1200bps(无线数传电台)，波特率可调g)工作温湿度：温度-30°C～+70°C，相对湿度90%h)存贮数据：约7000×32条i)数据保持时间：10年j)接入传感器：32支／台k)组网数量：64台l)整机设计寿命：10年m）可接入两台雨量计、一支气温计。为摸块化组合，由四个任意组合的测量摸块﹑主控与通讯模块，电源模块，接线端口组成。开放式结构，摸块化组合，每台MCU-32型可支持4只数据采集模块。模块类型有GDA1102振弦式模块、GDA1103电阻式模块、GDA1701水位模块、GDA1104电压模块、GDA1105智能测量模块等。MCU-32有多种数据传输方式：RS485传输、TCP/IP网络传输、无线数传电台传输、光缆传输、电话网络传输、公共移动网传输(GPRS/CDMA)等。4.3振弦测量模块  GDA1102型数据采集智能模块适用于自动采集振弦式传感器信号，其测量精度高、功能齐全、抗干扰能力强、适应长期运行，同时可设定各类振弦式传感器的温度电阻基值并采集。模块有金属外壳，可有效防护电磁干扰。模块上有12个工作状态指示灯，同时显示电源、测量、收信、发信、各通路的工作状态。模块与主板为即插即拔式设计，系统自动识别模块类型及插座地址。GDA1102型数据采集智能模块有通道扩展切换功能，可将8路频率测量通道扩展至16路。4.3.1振弦测量模块性能 M01=4081.2T=32.7℃（3KS=9）M02=3584.0T=26.5℃（3KS=7）M03=2993.4T=19.8℃（2KS=8）模块一M04=3004.6T=23.6℃（2KS=9）M05=0.0T=---℃（3KS=0）M06=0.0T=---℃（3KS=0）M07=0.0T=---℃（2KS=0）振弦M08=0.0T=---℃（2KS=0）上图为振弦模块显示屏显示的测量状态，M01～M08表示接线端子编号，“=”后面为模数，“0.0”表示未接或测量故障，T表示温度，“---”表示未接或测量故障；“3K”、“2K”表示温度电阻基值，S表示符合激励周期的回波持续时间，数值0～9，数值9代表持续时间达到或超过测量所需昀长时间，信号为0表示信号极弱或无信号，当信号为0时仍然可能测量到有效的测值，但测量精度降低。4.4智能测量模块 GDA1105型数据采集智能模块适用于自动采集各类RS485信号传输的传感器，其测量精度高、功能齐全、抗干扰能力强、适应长期运行。模块有金属外壳，可有效防护电磁干扰。模块与主板为即插即拔式设计。规格及主要技术参数5通信 监测系统所采用的通信方式有有线和无线两大类，其中有线方式有现场总线（RS-485）、光纤，无线方式有无线短波（数传电台、无线网桥）与移动GPRS通信等。通信模块、无线网桥，MCU和监控主站上位机之间通过无线方式传递数据，结构优点是设备在现场布置灵活，施工周期短。现场总线结构是现场敷设电缆方便的大坝系统。这种系统结构式按现场地理位置和监测点分布敷设电缆，将现场的MCU与监控主站上位机连接，优点是结构简单，数据通信的可靠性好，维护方便，缺点是敷设电缆的距离不宜太远，否则信号在远距离的传输过程中可能会衰减的比较严重，昀好是在1000m以内。5.1 有线通信 5.1.1 RS‐485通信 RS-485通信电缆为双绞线屏蔽电缆，当传输速率为9600bps时传输距离可达到1200m，RS-485总线的昀大优点是可节约连接导线、维护和安装费用。同时RS-485现场总线能够传送多个过程变量RS-485支持半双工或全双工模式，支持多点数据通信。网络拓扑一般采用终端匹配的总线型结构不支持环形或星形网络，昀好采用一条总线将各个节点串接起来。5.1.2光纤通信 通信容量大、传输距离远;光纤的损耗极低，在光波长为1.55μm附近，石英光纤损耗可低于0.2dB/km，这比目前任何传输媒质的损耗都低。因此，无中继传输距离可达几十、甚至上百公里。信号串扰小、保密性能好;抗电磁干扰、传输质量佳,电通信不能解决各种电磁干扰问题，唯有光纤通信不受各种电磁干扰。光纤尺寸小、重量轻,便于敷设和运输;材料来源丰富,环境保护好，有利于节约有色金属铜。光缆适应性强,寿命长。缺点:质地脆，机械强度差。造价成本大，施工量大，光纤的切断和接续需要一定的工具、设备和技术。分路、耦合不灵活。光纤光缆的弯曲半径不能过小（20cm），有供电困难问题。无线通信 5.2.1 GPRS通信 GPRS通信网络的优点之一就是支持GPRS终端设备永久在线，我公司选用的宏电GPRS通信模块，DTU在设计上都支持永久在线功能，这就要求DTU包含了上电自动拨号、采用心跳包保持永久在线（当长时间没有数据通信时，移动网关将断开DTU与监测站的连接，心跳包就是DTU与数据中心在连接被断开之前发送一个小数据包，以保持连接不被断开）、支持断线自动重连、自动重拨号等特点。同时GPRS通信可实现远距离实时监测。减少施工成本及工作量。5.2.2 电台通信 与拉专线相比，数传电台安装较方便。而且通信距离相对较远，昀远可达几十公里，网络延迟少，实时性较高，特别适合于需要及时进行远程控制的地方。虽然数传电台和拉专线相比有较大的优势，但也有明显不足。数传电台的通信距离由其发射功率决定，因此对于通信范围要达几十公里的数传电台而言，其瞬间发射功率可达十几到几十瓦，这就对终端系统的电源提出了较高要求。因为电源问题而造成负荷终端设备瘫痪的不在少数。从安装上讲，为了减少建筑、树木等对无线信号的影响，在终端的安装处往往需要架设十几米的发射天线，安装时是一个不小的工作量，而且，如此高的天线，对防雷击也提出了较高要求。此外，数传电台的传输距离受环境的影响较大，山区与平原通信距离有着明显的差距。其平均通信距离往往达不到其设计昀大值，对于较远的监控点往往需要架设中继站。5.2.3网桥通信 无线网桥传输采用2.4G无线技术，将采集的数据通过网络方式发送到接收端，然后通过串口服务器接入计算机。网桥的性能比较可靠，相对于传统的485通讯方式，它有着不可比拟的优势。而且网桥可以传输大量的数据，同时接入网络，只要在同一网内就可以查看控制自动测量单元，更加简洁方便。无线网桥传输距离受环境影响，而且天线为定向天线，有一定的角度。当主站与从站中间有较大阻挡物，直接会影响到通讯距离。采集软件 6.1数据采集系统软件V1.6 6.2系统采用先进的开发工具Visualstudio.Net研制开发，可运行在Windows2000/2003/XP操作系统下，使用SQLServer大型网库。6.3能管理众多的串口、协议和路由，胜任复杂的分布式测量通信系