光电基坑监测报警装置的研制

摘要

基坑是建筑工程中的一个重要环节。随着深基坑建设规模的不断扩大，基坑施工引发的事故逐年增加，由此引发对基坑施工过程的安全防范以及对基坑施工过程中基坑变化规律的研究。本课题基于基坑建设安全防范和基坑地质变化研究主要设计了实时自动基坑监测报警装置，以期减少人工操作的不确定因素而引发的基坑事故。
　　本文依据基坑施工规范，结合基坑监测报警的研究和应用中待解决的问题，主要完成以下工作:1）通过对近年基坑施工安全防范及基坑工程地质相关文献进行了文献综述，结合基坑施工规范确定本课题监测报警的技术方案。2）结合基坑测量技术方案，讨论了相关传感器选型及工程应用。3）针对系统方案及传感器，设计并完成相关硬件电路。4）针对基坑测量规范及工程实际应用需求，设计相关系统程序和数字滤波算法。5）结合基坑施工规范及实际需求，设计基坑报警装置的整体结构，并根据国家信号灯标准设计基于发光二极管的光学报警器。6）基坑施工现场装置联合调试时存在传感器报警不一致的现象，故参考监测数据选定多数据融合判定模型，设计融合算法，对激光测距仪和拉线式位移传感器的测量数据进行数据融合处理，实现多传感器的数据融合得到准确可靠的报警信号，经实际测试验证了数据融合的有效性。
　　结论:以西安某施工中的变电站为样本基坑，对基坑变形量进行实时测量。通过本次实地监测表明本文设计的装置可以有效的完成基坑监测报警的功能并且通过本文的研究进一步推动了基坑监测技术的发展。

目录

摘要

1．1 课题研究背景

1．2 国内外现状

1．2．1 基坑工程的相关规范

1．2．2 监测报警技术的发展

1．2．3 基坑变形预测技术的发展进程

1．2．4 监测仪器的发展

1．3 基坑监测和报警研究中存在的问题

1．4 论文安排

2 基坑建筑规范论述及装置方案设计

2．1 基坑工程监测技术规范分析

2．1．1 监测对象

2．1．2 变形监测点

2．1．3 监测点的保护

2．1．4 监测频率

2．2 基坑工程特点及装置性能指标

2．2．1 基坑工程特点

2．2．2 性能指标

2．3 装置总体设计方案

2．3．1 具体方案介绍

2．3．2 传感器选型

2．3．3 报警器的选型

2．4 小结

3 装置监测报警功能的软硬件设计

3．1 硬件系统设计

3．1．1 单片机最小系统

3．1．2 电路电源的设计

3．1．3 恒流源的设计

3．1．4 A／D转换电路设计

3．1．5 开关输出量部分

3．1．6 显示与按键部分

3．1．7 存储模块

3．1．8 PCB设计

3．2 系统主程序的设计

3．3 数字滤波算法的设计

3．3．1 已有算法的分析与验证

3．3．2 时-位双刻度滑动中均值算法的设计

3．3．3 新算法的效果验证

3．4 本章小结

4 装置结构设计

4．1 机械结构设计

4．2 报警灯的设计

4．2．1 技术要求

4．2．2 报警灯光源选型

4．2．3 LED灯的性能特点

4．2．4 LED光度学参数计算

4．2．5 LED灯驱动电源的设计

4．3 本章小结

5 实验与分析

5．1 独立传感器的监测报警实验验证

5．2 传统简单模型的介绍

5．2．1 或模型

5．2．2 与模型

5．3 多数据融合判定模型

5．4 融合算法的设计

5．4．1 局部融合算法

5．4．2 融合中心算法设计

5．5 现场测量实验

5．6 本章小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢

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