岩土环境对地下位移三维测量的影响研究

地下位移三维测量传感器在实际应用时,岩土环境会影响传感器测量结果。文中以温度、土壤中铁磁物质作为影响因素进行研究,设计一个岩土环境模拟控制箱,通过改变箱体内温度、更换不同岩土分别进行实验,利用传感器测量得到Ⅰ型互感电压和Ⅱ型互感电压。采用Matlab软件对不同温度环境下的数据进行分析,获取温度和Ⅰ型、Ⅱ型互感电压的关系,以及不同土壤和Ⅰ型、Ⅱ型互感电压的关系。实验结果表明,温度和传感器测量的互感电压呈正相关,尾矿砂土壤相较于普通土壤会导致传感器测量的互感电压增加。最后,使用最小二乘法曲线拟合,并对误差进行补偿,得出传感器位移测量误差在5%以内,说明传感器在不同岩土环境中的测量精度得到了改善。

地下位移三维测量系统低功耗设计

为了解决地下位移三维监测系统供电成本高的问题,文中从系统级和体系结构级等角度对地下位移三维测量系统进行低功耗设计,延长该系统的工作时间。为最大程度地降低该系统的功耗,分别从器件的选择、电路的硬件改进和多电源域等方面采取硬件低功耗措施。通过动态电源管理的方式对各模块进行分时分区供电的软件低功耗优化设计,实现该检测系统的低功耗设计,减少电池电量的消耗。实验结果表明,所设计系统的每个传感单元休眠时电流均降低至80μA,工作一个周期消耗的电量仅为0.00512 mA·h,相对于原系统减少20.95%,在无外部充电的情况下可连续工作约113天,满足在极端条件下长时间工作的需求。

An ε-domination based two-archive 2 algorithm for many-objective optimization

The two-archive 2 algorithm(Two_Arch2) is a manyobjective evolutionary algorithm for balancing the convergence,diversity,and complexity using diversity archive(DA) and convergence archive(CA).However,the individuals in DA are selected based on the traditional Pareto dominance which decreases the selection pressure in the high-dimensional problems.The traditional algorithm even cannot converge due to the weak selection pressure.Meanwhile,Two_Arch2 adopts DA as the output of the algorithm which is hard to maintain diversity and coverage of the final solutions synchronously and increase the complexity of the algorithm.To increase the evolutionary pressure of the algorithm and improve distribution and convergence of the final solutions,an ε-domination based Two_Arch2 algorithm(ε-Two_Arch2) for many-objective problems(MaOPs) is proposed in this paper.In ε-Two_Arch2,to decrease the computational complexity and speed up the convergence,a novel evolutionary framework with a fast update strategy is proposed;to increase the selection pressure,ε-domination is assigned to update the individuals in DA;to guarantee the uniform distribution of the solution,a boundary protection strategy based on I_(ε+) indicator is designated as two steps selection strategies to update individuals in CA.To evaluate the performance of the proposed algorithm,a series of benchmark functions with different numbers of objectives is solved.The results demonstrate that the proposed method is competitive with the state-of-the-art multi-objective evolutionary algorithms and the efficiency of the algorithm is significantly improved compared with Two_Arch2.

基于互感和霍尔效应的地下位移测量系统设计

岩土体深部位移监测是对滑坡灾害预警预报的主要手段,也是目前地质灾害研究的重点内容。由多个结构采用螺线管、永磁体以及霍尔传感器以及测量电路组成的传感单元利用互感效应和霍尔效应测量相对位移,通过RS-485实现下位机与上位机通讯,组成岩土体深部位移测量系统。上位机利用下位机上传的互感电压、2个霍尔电压通过数学模型解算出相对位移量,实现岩土体深部位移监测。测量系统有一连串的传感单元通过RS-485并联组成,实现了传感单元互感电压和霍尔电压的采集以及岩土体不同深度的位移监测。实验结果表明,系统测量的水平位移范围为0~50 mm,垂直范围为0~55 mm,测量误差为0~1.5 mm。这表明,该系统能够有效、准确地测量出岩土体深部位移,为地质灾害预警预报提供正确、有效的数据。

基于双互感等值电压的地下位移三维测量远程监测系统

目的:对滑坡进行实时监测,极大限度地减少或防止滑坡灾害导致的人员伤亡及经济损失。方法:采用电磁互感原理,将位移变化转化为电压变化,基于分段线性和拉格朗日插值法建立了地下位移测量模型,同时结合物联网技术,将测量数据实时发送至物联网平台,基于物联网平台设计了远程监测界面。结果:实验结果表明,当水平位移和垂直位移在0~50 mm的测量范围内,最大测量误差不会超过1 mm。结论:实现了一种高自动化、高精度的地下位移三维测量远程监测系统,能够满足滑坡地下位移监测的需求。