Differentiell GPS för rörelsemätning av betongdammar

Transkript

1 Differentiell GPS för rörelsemätning av betongdammar Kraftindustrins Betongdag

2 Resultat från doktorandprojekt 2006 Tillståndskontroll av betongdammar genom instrumentering för automatisk övervakning Projekt i forskningskonsortiet Väg/Bro&Damm/Tunnel (VBT) Disputation 30 november 2006 Finansiering: Vinnova LTH Energiforsk och Vattenfall Avdelningen för Teknisk Geologi vid LTH Handledning av Docent Peter Ulriksen Industrihandledning av Professor Jan Alemo < > 2

3 Konventionell datainsamling VATTENKRAFTVERK INTRANÄT Givare Logger Databas Användargränssnitt Övervakningssystem finns redan Ytterligare parallella system är inte önskvärt Integrering önskvärt Analys av information som samlas in bör göras via ett gränssnitt Ansvaret för rutinmässig uppföljning bör ligga på underhållsorganisationen 3

4 Beståndet av Betongdammar (2006) Medelålder 69 år Number of dams % Betong (212 st) Year 4

5 Doktorandprojektets syfte & mål Syfte Ta fram goda exempel på hur betongdammar kan instrumenteras: Möta krav på hög säkerhet Skaffa tekniskt stöd i beslut som rör underhåll och reparationer Mål Anpassa och utveckla metodik för automatiserad övervakning 5

6 Metodval Fokus på idag ej konventionella metoder: Nya mätmetoder Konventionella metoder på ett sätt som ger nya tillämpningar Kostnad, enkelhet & prestanda GPS TDR Kamera Rörelser Tryck Rörelser Rörelser 6

7 Fältstudier Porjus Älvkarleby GPS Alvik

8 Dammkrönsmätningar Dammkrönsmätningar genomförs regelbundet Mätdubbar mäts in med Totalstation Dammkrönets läge beror av - Reversibla deformationer: Temperatur & vattennivå - Irreversibla deformationer: Skador Det är fördelaktigt med långa tidsserier och korta mätintervall - Kan övervakningen automatiseras? - Hur små rörelser kan detekteras med enkla GPS-mottagare?

9 Mätprincip Satellit 2 Känd position Satellit 4 Känd position För positionsbestämning så behöves samtidig mottagning av radiosignaler från minst fyra satelliter. Satellit 1 Känd position Satellit 3 Känd position Mottagaren använder inskärning för att beräkna positionen. Informationsbärare: - bärvåg - med modulerad kod

10 Varianter 1. GPS 2. DGPS 10 meter 0,5-2 meter FM-radio (EPOS), Radiofyrar (SjöV), Geostationära satelliter Lantmäteriverket Lantmäteriverket 3. RTK 4. Relativ mätning 0,5-5 centimeter Regional positionstjänst? centimeter Lantmäteriverket

11 Metod 4: Relativ mätning 290 m ROVER BASSTATION Dalälven EFTERPROCESSERING 11

12 Resultat Storfallsdammen (1) b) September December 20 North-south component [m] Temperature [ C] Ca 10 mm /09 09/16 09/23 09/30 10/07 10/14 10/21 10/28 11/04 11/11 11/18 11/25 12/02 12/09 12/16 Rörelser i nord-sydlig riktning 12

13 Resultat Storfallsdammen (2) c) September December 20 East-west component [m] Temperature [ C] Ca 5 mm /09 09/16 09/23 09/30 10/07 10/14 10/21 10/28 11/04 11/11 11/18 11/25 12/02 12/09 12/16-15 Rörelser i öst-västlig riktning 13

14 Resultat Storfallsdammen (3) South North [m] Stopp: mm Start: West East [m] 40 7 mm 14

15 Test: Kontrollerad Rörelse - x + x N Rover Servomotor Antenn Rover ~ 1.5 m Mottagare Mottagare Kontrollenhet Antenn Basstation 15

16 Testresultat Rörelser i nord-sydlig riktning Position [m] Difference [m] GPS-position Kontrollposition North-south component [m] PDOP mm 4 mm 8 mm Time [min] Rörelser i öst-västlig riktning: Standardavvikelse 1.5 mm 16

17 Slutsatser 2006 Brukslaster ger upphov till reversibla deformationer Tidig upptäckt av irreversibla deformationer kräver kontinuerliga mätserier Relativ GPS-mätning kan användas för dammkrönsövervakning: - Positionsbestämning kan göras med 2-3 millimeters noggrannhet - Kräver efterprocessering av >90 minuter långa mätserier - Instrumentkostnaden är acceptabel - Kräver kraftfull kommunikationslänk - Vidareutveckling krävs för automatisering 17

18 Tack för uppmärksamheten!