Campbell數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在沉洞監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用
發(fā)布時(shí)間：2019-01-08
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來(lái)源：歐美大地
2012年8月，RESPEC簽約就路易斯安那州Napoleonville鹽丘西翼一個(gè)發(fā)展中的沉洞提供現(xiàn)場(chǎng)儀表和預(yù)警監(jiān)測(cè)服務(wù)。 這個(gè)位于地下深處的鹽鹵洞穴經(jīng)歷了一次結(jié)構(gòu)性裂縫，使周圍的沉積物流入洞穴，在地表引起一個(gè)沉洞，并從受擾動(dòng)的沉積物中釋放出氣體。 隨著時(shí)間的推移，沉洞的面積增加到40英畝以上，深度超過(guò)400英尺。
RESPEC的工程師部署了一個(gè)實(shí)時(shí)預(yù)警系統(tǒng)，以持續(xù)監(jiān)控發(fā)展中的沉洞周圍的傾斜和水位。 沉洞位于一個(gè)沿海的柏樹(shù)沼澤中，因此監(jiān)測(cè)系統(tǒng)須在惡劣的條件下（例如，高溫、濕度、颶風(fēng)和大雨以及昆蟲(chóng)）運(yùn)行，并盡可能減少維護(hù)。 該系統(tǒng)由Campbell數(shù)據(jù)記錄儀、 測(cè)斜儀 、傾角儀和水位傳感器組成。
數(shù)據(jù)通過(guò)位于整個(gè)沼澤地的30多臺(tái)CR206X記錄儀連續(xù)收集，并通過(guò)RF401A無(wú)線電實(shí)時(shí)傳輸?shù)紺R800，CR1000和CR6路由器和基站。 基站配備了LS300和RV50蜂窩調(diào)制解調(diào)器，并將數(shù)據(jù)發(fā)送到服務(wù)器，然后發(fā)送到實(shí)時(shí)可視化軟件Vista Data Vision。
遙測(cè)網(wǎng)絡(luò)允許雙向通信，以便可以遠(yuǎn)程收集數(shù)據(jù)，并且可以從辦公室重新編程或重新配置現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)記錄器和傳感器。
儀器部署和數(shù)據(jù)收集的目的是雙重的。 目的是建立一個(gè)預(yù)警警報(bào)系統(tǒng)，以便在大量物質(zhì)坍塌并落入沉洞之前，通知當(dāng)?shù)仨憫?yīng)人員即將發(fā)生的災(zāi)難性地面運(yùn)動(dòng)。 根據(jù)前幾個(gè)月的數(shù)據(jù)分析，項(xiàng)目工程師發(fā)現(xiàn)，坍塌事件發(fā)生前通常先是幾天的輕微地面傾斜，因此通過(guò)設(shè)置來(lái)自部署在沉洞周邊和附近基礎(chǔ)設(shè)施上的設(shè)備傾斜讀數(shù)的警報(bào)閾值來(lái)完成預(yù)警。當(dāng)傾斜超過(guò)警報(bào)閾值時(shí)，Vista Data Vision軟件會(huì)向項(xiàng)目工程師和現(xiàn)場(chǎng)人員發(fā)送文本警報(bào)。
另一個(gè)項(xiàng)目要求是確定沉洞周圍沼澤地區(qū)的沉降率。執(zhí)行傳統(tǒng)的光學(xué)水平線測(cè)量方法將會(huì)困難（如果可能的話），并且沼澤地區(qū)只能通過(guò)汽船到達(dá)。
RESPEC開(kāi)發(fā)了一種新型沉降監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用差異水位數(shù)據(jù)來(lái)測(cè)量每年6毫米（0.02英尺）以內(nèi)的地面沉降。 為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，將2英寸鋼柱打入到沼澤底部10英尺處，以便在每個(gè)測(cè)量點(diǎn)錨定設(shè)備。 在每個(gè)位置安裝壓力傳感器，并由 CR206X 數(shù)據(jù)記錄器讀取，CR206X通過(guò)中繼器將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綆Х涓C調(diào)制解調(diào)器的基站。
每個(gè)工作站都配備了一個(gè)水位標(biāo)尺，用于驗(yàn)證和調(diào)整傳感器隨時(shí)間的偏移。來(lái)自基于沼澤的水位監(jiān)測(cè)器的差異水位數(shù)據(jù)與 InSAR數(shù)據(jù)和來(lái)自道路和護(hù)堤的傳統(tǒng)海拔調(diào)查數(shù)據(jù)相結(jié)合，以在大面積范圍內(nèi)創(chuàng)建沉降率等值線。利用這些技術(shù)，工程師能夠計(jì)算出每年十分之一英寸的沉洞周圍沼澤地區(qū)的沉降率。
其他項(xiàng)目方面包括使用Campbell記錄儀監(jiān)測(cè)深層沉積物的傾斜，傾斜數(shù)據(jù)用于確定對(duì)護(hù)堤的風(fēng)險(xiǎn)和影響，護(hù)堤的建造是為了防止污水進(jìn)入附近的河口。
該項(xiàng)目在政治和公共部門間經(jīng)過(guò)了詳細(xì)審查，需要客戶、多個(gè)顧問(wèn)和政府機(jī)構(gòu)間的密切合作，并要求由于狀況的快速變化而具有靈活性。 40余臺(tái)Campbell Scientific數(shù)據(jù)記錄儀安裝在沼澤地中4年。在這段時(shí)間里，有3臺(tái)儀器失效：兩臺(tái)落入了沉洞，另一臺(tái)被閃電直接擊中！（Source: Campbell Scientific, Inc.）
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