光纖陀螺捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)在高面板壩變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研究.pdf

1、現(xiàn)在我國(guó)水電開(kāi)發(fā)多集中在西南地區(qū)，這些地區(qū)河道天然落差大，適合修建高壩大庫(kù)。由于這些地區(qū)屬地震高發(fā)區(qū)，經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)，交通閉塞，缺乏防滲材料，因此，混凝土面板堆石壩是首選壩型。修建大壩必須對(duì)其進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)，保證其安全運(yùn)行，對(duì)于混凝土面板堆石壩壩體沉降和面板撓度能最直觀(guān)的反應(yīng)大壩的運(yùn)行狀態(tài)，所以壩體沉降和面板撓度監(jiān)測(cè)是必不可少的項(xiàng)目。但是隨著壩高的增大，水管式沉降和測(cè)斜儀已經(jīng)很難滿(mǎn)足監(jiān)測(cè)的需求，而且這些常規(guī)儀器都是點(diǎn)式監(jiān)測(cè)，使用壽命很有限。因

2、此，必須開(kāi)發(fā)一種更有效的監(jiān)測(cè)方法來(lái)解決這一實(shí)際工程問(wèn)題。本文針對(duì)常規(guī)儀器在監(jiān)測(cè)中的不足和新型儀器光纖陀螺易受振動(dòng)和漂移而影響測(cè)量精度的問(wèn)題，提出一種光纖陀螺捷聯(lián)慣導(dǎo)監(jiān)測(cè)大壩變形的方法，即利用光纖陀螺和加速度計(jì)組合測(cè)量物體的傾角值，再根據(jù)傾角的變化計(jì)算出壩體的變形。
　　本文首先研究了光纖陀螺和加速度計(jì)的測(cè)量誤差，精確的計(jì)算出本系統(tǒng)監(jiān)測(cè)大壩變形的監(jiān)測(cè)范圍和精度，其精度能達(dá)到毫米級(jí)。提出一種改進(jìn)的監(jiān)測(cè)大壩變形的計(jì)算方法，將監(jiān)測(cè)過(guò)程中監(jiān)

3、測(cè)小車(chē)的運(yùn)行速度以分段函數(shù)的形式給出，在一定程度上能解決監(jiān)測(cè)小車(chē)運(yùn)行不勻速的問(wèn)題。其次，研究光纖陀螺捷聯(lián)慣導(dǎo)算法，簡(jiǎn)單介紹了航天的捷聯(lián)解算算法。分析大壩變形監(jiān)測(cè)需要的測(cè)量元素，提出基于卡曼濾波融合的捷聯(lián)解算方法，主要通過(guò)卡曼濾波融合解算出測(cè)量的最優(yōu)傾角值。光纖陀螺和加速度計(jì)測(cè)量過(guò)程都會(huì)有噪聲，研究了小波分析的濾波降噪分析方法，針對(duì)本論文采用db3小波基進(jìn)行濾波降噪效果最佳。第三，光纖陀螺捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)大壩變形的平臺(tái)實(shí)現(xiàn)，主要包括監(jiān)測(cè)管

4、道、監(jiān)測(cè)小車(chē)、光纖陀螺、加速度計(jì)、數(shù)據(jù)采集板、數(shù)據(jù)記錄儀、電源設(shè)備及軟件開(kāi)發(fā)。介紹監(jiān)測(cè)管道的安裝埋設(shè)，監(jiān)測(cè)小車(chē)加工制造。主要研究低動(dòng)態(tài)、高精度光纖陀螺，通過(guò)數(shù)據(jù)采集板實(shí)現(xiàn)光纖陀螺和加速度計(jì)的同步采樣和數(shù)據(jù)融合，融合后的測(cè)量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)記錄儀中。軟件開(kāi)發(fā)主要利用MATLAB這款數(shù)學(xué)軟件進(jìn)行編程完成復(fù)雜的解算，最終解算出大壩變形值并繪制變形曲線(xiàn)。最后，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析，驗(yàn)證了光纖陀螺捷聯(lián)慣導(dǎo)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)大壩變形是可行的，測(cè)量穩(wěn)