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研究生:葉致翔
研究生(外文):Chih-Hsiang Yeh
論文名稱:TDR邊坡資訊自動化監測系統
論文名稱(外文):An Automatic Information System for Slope Monitoring Using TDR
指導教授:林志平林志平引用關係
指導教授(外文):Chih-Ping Lin
學位類別:碩士
校院名稱:國立交通大學
系所名稱:土木工程系
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2003
畢業學年度:91
語文別:中文
論文頁數:101
中文關鍵詞:時域反射儀自動化系統監測邊坡
外文關鍵詞:TDRautomatic systemmonitorslope
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近年來大地邊坡監測系統的設立已逐漸受到工程界的重視,而邊坡監測感測器的發展隨著科技的進步而逐漸改良。目前所使用的傳統監測儀器是以電子式感測器為主,其產生的電子數位訊號亦可達到自動化監測的目的,但在業界的使用並不普遍,原因是傳統的自動化監測系統不但價格昂貴,且儀器設備容易故障。改善原有自動化監測的缺點及提高邊坡監測系統使用的普及率是本研究努力的方向。
時域反射法(TDR ,Time Domain Reflectometry)的監測技術改良了現有邊坡監測的缺點,並大大的降低自動化監測的成本。TDR是一維電磁波發射器,利用其絕緣介質不連續及幾何斷面不連續的原理可在邊坡工程監測的領域中實際的應用。本研究是以TDR為中心主軸而發展的監測方法,主要是希望能夠提出另一項先進的邊坡監測技術以供選擇。
TDR邊坡資訊自動化監測系統,整合了各式的TDR邊坡監測感測器及傳統的監測儀器,並使用自動化的遠端資料擷取設備,透過網際網路及Java程式語言等資訊科技,結合成一套完全自動化的系統。有別於傳統的方式,本研究將自動化監測的過程延伸至網際網路的部分,如此可提升現有監測技術的層次。
本研究將監測過程區分成現場資料的擷取、原始TDR資料自動化的處理、以及網際網路服務三大部分。其中研發的過程使用大量的資訊技術,是希望藉此跨足其他專業的領域,以期邊坡的監測技術能達到『任何時間、任何地點』的監測目標。
Recently the role which Geotechnical Monitoring System play becomes important gradually in construction business and the capability of slope monitoring sensors are developed and improved with the progression of science and technology. The available traditional instruments are mostly based on electronic sensors and generate digital signals which are certainly capable for automatic motoring. But the automation of tradition instruments is seldom applied due to its high cost and unstable. By using TDR technology, the goals in this reach are to improve the disadvantages and promote the application of automatic monitoring system.
TDR (Time Domain Reflectometry) monitoring technology can not only solve the problems of current slope monitoring system, but also reduce the cost greatly. TDR device is an electronic machine which can generate one dimension electromagnetic wave. The principles of discontinuous isolating medium and discontinuous geometric interface are applied on slope monitoring engineering.
The research is divided by three parts, Data acquisition, Data process, and Networking service respectively. First part of this research, Campbell’s product named “CR10X” is used for collecting TDR raw data and a modem is adopted as remote connection. Second part, a Java program is established for data process and it is the core in this monitoring system. The primary task of this part is to parse monitoring data to database and backup raw data simultaneously. The third part, according to the characteristics of networking, the connection between the main server and client terminals on the internet is desired to be constructed. The main mission of the connection is to access the monitoring system for purposes anytime and anywhere. Conclusively, this study hopes to improve current slope monitoring technology and to reach the state of complete automation.
中文摘要………………………………………………………………………i
目錄……………………………………………………………………………ii
圖目錄…………………………………………………………………………v
第一章 緒論…………………………………………………………………1
1.1 研究動機……………………………………………………………1
1.2 研究目的……………………………………………………………2
1.3 大地工程監測技術之發展…………………………………………2
第二章 文獻回顧……………………………………………………………3
2.1 大地邊坡的破壞…………………………………………………………3
2.1.1 山坡地常見的災害類型…………………………………………3
2.1.2 破壞案例…………………………………………………………5
2.2 傳統邊坡監測方法………………………………………………………6
2.2.1 地下水位監測…………………………………………………6
2.2.2 地表位移監測…………………………………………………7
2.2.3 地層錯動監測…………………………………………………7
2.2.4 現有自動化監測系統…………………………………………8
2.3 TDR原理及TDR感測器………………………………………………9
2.3.1 TDR基本原理…………………………………………………9
2.3.2 TDR變形感測器………………………………………………10
2.3.3 TDR水位感測器與TDR雨量計………………………………10
2.3.4 TDR水平變位感測器…………………………………………11
2.4 TDR感測器與傳統感測器…………………………………………11
2.4.1 傳統感測器與TDR感測器之特色……………………………11
2.4.2 傳統感測器與TDR感測器之優劣……………………………12
2.5 資訊網路元件………………………………………………………13
2.5.1 資訊硬體設備………………………………………………13
2.5.2 軟體網路元件………………………………………………14
第三章 研發方法……………………………………………………………27
3.1 TDR監測感測器在邊坡上的配置………………………………………27
3.2 現場監測資料的擷取…………………………………………………28
3.2.1 TDR資料擷取設備……………………………………………29
3.2.2 儀器監測參數設定…………………………………………30
3.2.3 遠端無線傳輸設定…………………………………………31
3.3 資料處理……………………………………………………………34
3.3.1 TDR原始監測資料格式………………………………………34
3.3.2 原始資料的分類及計算……………………………………34
3.3.3 資料庫的設計及搜尋方式…………………………………37
3.4 TDR自動化監測系統核心程式……………………………………41
3.4.1 自動化資料處理程式………………………………………41
3.4.2 自動化遠端監控程式………………………………………42
3.4.3 系統時間排程………………………………………………43
3.5 資訊網路服務………………………………………………………44
3.5.1 TDR伺服器……………………………………………………44
3.5.2 網頁與資料庫的連結………………………………………45
3.5.3 系統安全認證與網際網路架構……………………………46
3.5.4 資訊預警方法………………………………………………46
第四章 研究成果與個案分析………………………………………………59
4.1 TDR監測程式的視窗圖形介面…………………………………………59
4.1.1 網頁圖形元件的配置……………………………………………59
4.1.2 Java圖形函式庫─JfreeChart…………………………………60
4.2 TDR監測程式使用方法…………………………………………………61
4.2.1 水位監測介面……………………………………………………61
4.2.2 變形監測介面……………………………………………………61
4.2.3 雨量監測介面………………………………………………62
4.2.4 水平變位監測介面…………………………………………62
4.2.5 其他傳統監測儀器監測介面………………………………62
4.3 『TDR遠端監控程式』入口網站…………………………………63
4.4 個案分析……………………………………………………………63
4.4.1 寶山第二水庫大型試坑試驗………………………………64
4.4.2 土木結構大樓雨量監測……………………………………66
4.4.3 湖口道路邊坡自動化監測…………………………………67
第五章 結論與建議…………………………………………………………83
5.1 結論……………………………………………………………83
5.2 建議……………………………………………………………84
參考文獻………………………………………………………………………86
附錄一…………………………………………………………………………89
附錄二…………………………………………………………………………90
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