基于傾角、位移、壓力、γ輻射測量的震后綜合信息監(jiān)測儀研制.pdf

1、地震災害是全球共同面臨的一種重大自然災害，它往往以突發(fā)性強、無法抗拒和無法避免的特點造成重大人員傷亡和經(jīng)濟損失。2008年5月12日，發(fā)生在我國四川汶川的8.0 級特大地震，其影響波及大半個中國，直接嚴重受災地區(qū)達10 萬平方公里，地震造成了大量的人員傷亡與財產(chǎn)損失。在地震的背后，不可估量的損失將更大，本文針對地震造成的潛在危害開展工作，重點研究了以下4個方面的內(nèi)容： （1）地震造成了諸多建筑設施，如水庫大壩、廠房等結(jié)構(gòu)性損傷。

2、有的只是出現(xiàn)了表面裂縫，但不排除因某種原因裂縫繼續(xù)擴大或產(chǎn)生新的裂縫，存在極大的安全隱患，加大了震后災害調(diào)查評估工作的難度。 （2）地震所在山區(qū)，地形復雜，由地震和強余震誘發(fā)的次生地質(zhì)災害極為嚴重，潛在滑坡、泥石流等一旦爆發(fā)，將對災區(qū)造成二次打擊，時刻威脅著災區(qū)人民的生活和重建工程。 （3）地震對我國核工業(yè)生產(chǎn)單位的生產(chǎn)廠房及某些重要核設施帶來了一定程度的影響，特別是用于核廢物處置的地下填埋罐體，一旦外界對其壓力大到一定

3、程度，將造成罐體的破裂甚至核廢物的泄露，直接導致核安全事故。 （4）地震災區(qū)的工作用放射源分布較多，地震或許已經(jīng)造成了儲存設備的不穩(wěn)定安全隱患，在長期的余震期內(nèi)，很可能發(fā)生放射源裝置傾倒或滑落，危及工作人員的人身安全。如何對輕度受損或目前還無法定位破壞程度的建筑設施進行長期的監(jiān)測，如何對潛在滑坡、泥石流等次生地質(zhì)災害進行長期的監(jiān)測，如何對核廢物處置場地下填埋罐體進行安全監(jiān)測，如何對工作用放射源進行長期監(jiān)測，對偶然事件所造成的放射

4、源傾倒泄漏進行第一時間的危害評估，成為目前亟待解決的問題。事實上，這些地震次生災害的發(fā)生，與地震類似，在發(fā)育期間都會伴隨著種種異常，如建筑設施某兩點的相對位移變化、傾斜度變化、某點受力變化等。能否研制一種儀器設備來探測、感知這些異常信息，并根據(jù)探測結(jié)果自動發(fā)出報警信號？對次生災害進行及時有效的安全評估。 本文主要完成了以下幾方面的工作： （1）研究了次生災害監(jiān)測預警方法。提出了基于傾角、位移、壓力及γ輻射測量的震后綜合信

5、息監(jiān)測系統(tǒng)，采用傾角、位移傳感器監(jiān)測建筑體等大型設施，采用傾角、位移、壓力傳感器監(jiān)測滑坡等次生地質(zhì)災害，采用壓力傳感器監(jiān)測核廢物處置場地下填埋罐體所受外界擠壓情況，采用γ輻射探測器監(jiān)測放射源的安全狀況，通過自組網(wǎng)的傳感器網(wǎng)絡采集被監(jiān)測對象的異常信息，結(jié)合終端監(jiān)控系統(tǒng)實時發(fā)布預警。 （2）研制了異常信息采集節(jié)點。完成了基于傾角、位移、壓力及γ輻射測量的異常信息采集設備的硬件、軟件設計。采用高精度雙軸傾角傳感器SCA100T采集傾角

6、異常信息，采用霍爾傳感器A3144 采集表面裂縫位移異常信息，采用KPC-700 大量程位移傳感器采集山體大裂縫位移異常信息，采用Honeywell 壓力傳感器FSG-15N1A 采集壓力異常信息，采用蓋革計數(shù)管J4401 采集γ輻射強度信息。 （3）組建了監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡。針對實際應用的特點，組建了“無線+有線”的綜合數(shù)據(jù)傳輸體系。監(jiān)控主機通過近距離無線方式管理各個異常信息采集節(jié)點，終端監(jiān)控系統(tǒng)采用RS485 有線方式管理

7、各個監(jiān)控主機，形成一個分布式集散型的數(shù)據(jù)監(jiān)測網(wǎng)絡。無線方案便于傳感器節(jié)點的靈活安裝；有線方案便于實現(xiàn)遠距離數(shù)據(jù)傳輸。 （4）研制了監(jiān)控主機，開發(fā)了終端監(jiān)控軟件。監(jiān)控主機具有人機接口（包括LCD 顯示、鍵盤）、無線傳輸接口、RS485接口，同時具備現(xiàn)場聲、光報警功能；終端監(jiān)控軟件實時動態(tài)顯示當前異常信息值，并繪制異常信息曲線圖，具備終端報警閾值設定、現(xiàn)場報警功能。 本文的創(chuàng)新與價值之處在于： （1）緊密結(jié)合本次大地