Campbell数据采集系统在沉洞监测中的应用
发布时间:2019-01-08

 
        2012年8月,RESPEC签约就路易斯安那州Napoleonville盐丘西翼一个发展中的沉洞提供现场仪表和预警监测服务。 这个位于地下深处的盐卤洞穴经历了一次结构性裂缝,使周围的沉积物流入洞穴,在地表引起一个沉洞,并从受扰动的沉积物中释放出气体。 随着时间的推移,沉洞的面积增加到40英亩以上,最大深度超过400英尺。 

        RESPEC的工程师部署了一个实时预警系统,以持续监控发展中的沉洞周围的倾斜和水位。 沉洞位于一个沿海的柏树沼泽中,因此监测系统必须在恶劣的条件下(例如,高温、极端湿度、飓风和大雨以及昆虫)运行,并尽可能减少维护。 该系统由Campbell数据记录仪、 测斜仪 、倾角仪和水位传感器组成。


        数据通过位于整个沼泽地的30多台CR206X记录仪连续收集,并通过RF401A无线电实时传输到CR800CR1000CR6路由器和基站。 基站配备了LS300和RV50蜂窝调制解调器,并将数据发送到安全的服务器,然后发送到实时可视化软件Vista Data Vision。

        遥测网络允许双向通信,以便可以远程收集数据,并且可以从办公室重新编程或重新配置现场的数据记录器和传感器。

        仪器部署和数据收集的目的是双重的。 首要目的是建立一个预警警报系统,以便在大量物质坍塌并落入沉洞之前,通知当地响应人员即将发生的灾难性地面运动。 根据前几个月的数据分析,项目工程师发现,坍塌事件发生前通常先是几天的轻微地面倾斜,因此通过设置来自部署在沉洞周边和附近基础设施上的设备倾斜读数的警报阈值来完成预警。当倾斜超过警报阈值时,Vista Data Vision软件会向项目工程师和现场人员发送文本警报。

        另一个项目要求是确定沉洞周围沼泽地区的沉降率。执行传统的光学水平线测量方法将会非常困难(如果可能的话),并且沼泽地区只能通过汽船到达。

        RESPEC开发了一种新型沉降监测系统,该系统使用差异水位数据来测量每年6毫米(0.02英尺)以内的地面沉降。 为了实现这一目标,将2英寸钢柱打入到沼泽底部10英尺处,以便在每个测量点锚定设备。 在每个位置安装压力传感器,并由 CR206X 数据记录器读取,CR206X通过中继器将数据传输到带蜂窝调制解调器的基站。

        每个工作站都配备了一个水位标尺,用于验证和调整传感器随时间的偏移。来自基于沼泽的水位监测器的差异水位数据与 InSAR数据和来自道路和护堤的传统海拔调查数据相结合,以在大面积范围内创建沉降率等值线。利用这些技术,工程师能够计算出每年低至十分之一英寸的沉洞周围沼泽地区的沉降率。

        其他项目方面包括使用Campbell记录仪监测深层沉积物的倾斜,倾斜数据用于确定对护堤的风险和影响,护堤的建造是为了防止污水进入附近的河口。

 
       该项目在政治和公共部门间经过了详细审查,需要客户、多个顾问和政府机构间的密切合作,并要求由于状况的快速变化而具有高度灵活性。 40余台Campbell Scientific数据记录仪安装在沼泽地中超过4年。在这段时间里,仅有3台仪器失效:两台落入了沉洞,另一台被闪电直接击中!(Source: Campbell Scientific, Inc.)

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