 fill=%23FFFFFF%3E%3Crect x=249 y=126 width=1 height=1%3E%3C/rect%3E%3C/g%3E%3C/g%3E%3C/svg%3E) 点击上方“南京水利科学研究院”关注我们大型河工模型智能测控系统开发1研究背景+ V3 r- f4 Y+ A4 X+ O# X' S
◇由于水沙运动与工程之间相互作用的复杂性，长江三峡工程、港珠澳大桥工程、长江黄金水道建设等国家重大工程项目需要开展大量的河工模型试验和水沙实验研究。
7 t5 N# Q9 E4 X/ X1 C ◇量测仪器及控制系统是水动力泥沙试验研究的关键，量测数据获取是研究基础，量测仪器的精度在很大程度上决定了水沙试验研究的科学水平，从而直接影响我国在水利、交通、能源等行业的科技支撑水平。 - C* J' ^. v- W, ?% Y
◇水沙测量仪器国内以中低端产品为主，高端仪器主要依靠进口（如ADV流速仪），国外进口仪器存在价格昂贵、维修维护困难等问题；随着声学技术、电子通信技术等先进技术的快速提升，急需突破三维流速及含沙量测量等核心关键技术瓶颈，开发具有自主知识产权并适用于我国国情的成套关键量测仪器和智能测控系统。 & C, a7 b$ y' u+ S% |0 z2 Y1 J
2 R, Z) I4 O( D6 E: d# V* n 长江三峡工程泥沙模型试验 5 e5 L0 q% ?# B
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港珠澳大桥模型试验 + }" y" ]) z0 ]" q- |4 R, l! v
' K3 F6 i- W; {' ]/ N0 Y 长江黄金水道建设模型试验 2主要成果（1）研发了用于大型河工模型的声学多普勒三维流速仪；发明了大范围表面流场瞬时非接触测量方法。
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* c# E8 E; v! F" e+ p 表面流场测量系统 （2）发明了具有侧向补偿的水体含沙量无线测量仪；研发了同时测量水上和水下地形一体化测量地形仪。
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测沙仪
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" \5 H+ D7 \! |% B- E$ l8 {% ^ 地形仪 （3）构建了模型试验水位、流速仪器检测平台。
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; D L! c! D6 I8 t" |! y' _$ ] 流速仪检测平台 # _4 f# ~0 ]8 V* @- _" r
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水位仪检测平台 （4）开发了智能自适应PID控制技术，构建了流量、水位、含沙量水沙多参数智能成套测控技术。
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智能测控系统 （5）授权国家专利40项， 其中发明专利19项，计算机软件著作权7项，水利先进实用技术推广证书4项，发表学术论文39篇，出版专著1部，并获2020年度大禹水利科技奖技术发明一等奖。$ y) R9 d: I* G& z- _0 h
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3成果的创新性、先进性和实用性
# A, ^9 j! S# a6 u& J 首次成功研发了基于声学多普勒技术的用于大型河工模型的声学多普勒三维流速仪，填补了国内空白。发明了大范围表面流场瞬时非接触测量方法，解决河流泥沙工程方案设计优化模拟试验的全流场精细化测量难题。 & t) l) P( C" s
研发了同时测量水上和水下地形一体化测量地形仪；发明了具有侧向补偿的水体含沙量无线测量仪，将测量范围从0～20kg/m3提高至0～70kg/m3。
3 \( X+ M7 |7 q% E) N! k: S/ g 提出了水动力动态响应跟踪分析方法，发明了水动力试验量测多个参数检测装置，构建了模型试验水位、流速仪器检测平台，为河工模型量测仪器计量认证标准提供了技术支撑。 " U& a' a- N* a
开发了智能自适应PID控制技术，构建了流量、水位、含沙量水沙多参数智能成套测控技术，攻克了复杂边界水沙运动多参数同步模拟控制难题。 4综合效益及应用 " d' F# J3 w& i
声学多普勒流速仪、表面流场测量系统、测沙仪、地形仪、智能控制系统等仪器设备已推广应用及销售至中国水利水电科学研究院、黄河水利水利科学研究院、浙江水利河口研究院、天津水运工程科学研究所、安徽省水科院、中水北方公司、中国水产研究院、重庆交通大学、上海河口海岸科学研究中心等科研院所。成果在长江澄通河段通州沙西水道河道整治工程、长江南京以下12.5m深水航道二期工程、长江防洪大模型、甬江潮流泥沙模型、孟加拉帕亚拉一期燃煤电站码头及取水工程勘测设计等重大工程等多项国内外重大水利工程的模型试验研究中得以成功推广应用，为工程方案的设计、优化及运营维护提供了技术支撑，取得了显著的社会、经济和生态环境效益，成果可进一步推广应用于现场水沙观测，提升智慧水利和智能航运技术，并可推广至水生态、水环境领域，促进学科交叉应用，推广应用前景极为广阔。
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2 R( U F( Z8 ?) X4 P 长江航道整治工程模型试验 8 r* c V9 Z9 R3 ~2 R9 f
! e( f$ J, }9 F* c 长江防洪大模型 . O2 o$ T6 V2 E% I) I0 H/ K
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甬江潮流泥沙模型试验
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孟加拉帕亚拉一期燃煤电站码头及取水工程模型试验 基于振动诊断技术的大跨度渡槽结构整体安全性评价技术1研究背景1 ?6 ?6 B! {" p. z# h" n( d9 B
我国水资源时空分布极不均衡，为满足社会经济发展需要，跨流域调水工程日益增多，大型渡槽是长距离调水工程中重要的输水水工建筑物。大型渡槽结构一旦失效，直接间接经济损失不可估量，社会政治影响深远。因此，渡槽结构安全性倍受关注，其健康状况的好坏直接影响到整体调水工程正常运行及工程沿线人民的生命财产安全。大跨度渡槽结构整体安全性评价技术对于渡槽结构的安全监测、特殊环境下应急措施的制定和大型渡槽的安全运营管理具有重要工程应用意义。 $ [8 c4 r! u! K% G& q
本成果以渡槽结构整体安全性评价为目标，针对目前“定性指标多，定量指标少，构件层面上多，整体层面上少”安全评价的局限性，提出了基于振动诊断技术的大跨度渡槽结构整体安全性评价技术。
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2主要成果（1）环境激励下大型渡槽结构质量归一化模态参数识别技术（2）环境激励下基于二次自相关的频率与阻尼高精度识别技术（3）提出了基于应变模态差分原理的损伤位置直接指标法和基于局域应变模态面积损伤程度直接指标法（4）提出排架式渡槽结构整体安全性分级判断准则✓渡槽结构模态频率变化率判断渡槽结构安全等级标准。
& T6 _; y( R6 l7 X* p; e2 y ✓同一构件频率阶次变化量判断渡槽结构安全等级。 ! `4 N+ u: z1 o) z0 L
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渡槽结构前4阶振型
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损伤状态与各排架柱频率增加阶数关系图
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损伤结构模态频率变化率试验值与仿真计算比较曲线 3成果的创新性、先进性和实用性2 J/ m& L6 ?# N" v' n2 y' Y$ S+ R
目前渡槽结构整体安全性评价技术研究较少，大型渡槽损伤识别技术还处于构件层次。项目成果将振动诊断技术应用于大跨度渡槽结构中，结合大跨度渡槽结构特点和振动诊断技术存在的问题，成果创新如下： # a# x0 e, ~$ |! }5 G( a( d
（1）依据国内渡槽破坏实例，结合数值仿真和模型试验研究成果，得出我国渡槽结构典型破坏特征。 ' v7 T: d' k/ w0 l! ]/ q$ \; Q; x3 z
（2）针对空槽、半槽、3/4槽、满槽四种水位工况，开展渡槽整体结构单向SIMO法、双向MIMO法环境激励模态试验，提出了环境激励下大跨渡槽结构模态参数识别技术，并进行了传感器优化布置。
1 y: ~! ^* K: T （3）无需渡槽结构完好状态下的模态试验结果，提出了工作状态下结构损伤直接诊断方法。 " M+ \) U4 r3 Z% v" D
（4）提出了渡槽结构整体安全性评价分级标准和分级评判准则。
. C& w2 e7 P1 R ^' U! B4 s ➨项目成果不仅将振动诊断技术应用于渡槽结构中，同时对振动诊断技术中存在的无基准模型问题和环境激励下归一化模态识别问题提出了解决方案。项目成果结合了我国渡槽结构特点，具有重要的工程应用价值。 4综合效益及应用
7 n) T/ _0 _+ Z# j( N6 a1 Q% g- b 我国渡槽结构由于一直缺乏对结构动力特性参数的实测数据样本，渡槽结构抗震设计目前均借鉴桥梁抗震设计规范。但渡槽结构作为输水建筑物，其水体与结构的动力耦合问题不可忽略，且目前工程上对水体在动荷载作用下是起阻尼减震作用还是晃动加剧振动存在不同观点，其主要矛盾在于对渡槽结构（输水状态）动力特性参数认识不深。本成果提出环境激励下结构模态参数识别技术，对于推动渡槽结构动力特性测试应用于实际工程，直接测试结构在运行状态下的动力特性，对于深刻认识渡槽结构动力特性具有重要工程意义。可借鉴桥梁工程，渡槽结构可将动力特性参数测试纳入竣工验收内容，为推动渡槽结构抗震、抗风计算提供基础支撑，为推动《渡槽结构抗震设计规范》编制提供基础数据支持。 3 f6 W6 h8 a9 ?3 O2 R9 D0 l
大型渡槽结构作为输水工程的关键性建筑物，其结构安全十分重要，实时监测渡槽结构状态，准确判断渡槽结构在强风、地震等极端荷载作用下的工作状态，对输调水工程意义重大。项目成果将振动诊断技术应用于渡槽结构，提出渡槽结构整体安全性评价分级标准，对于后期制定《渡槽结构安全监测技术规程》提供技术支撑，为渡槽结构信息化管理提供技术手段。 国家水利信息化建设信息采集工程技术监督体系研究与应用1研究背景. v9 {. D+ X5 M7 [: Z, C( _
质量问题是经济社会发展的战略问题。信息采集工程是国家水利信息化建设的重要基础工程，开展国家水利信息化建设信息采集工程技术监督体系研究，针对信息采集工程的规划设计、产品选型、站点建设、工程验收与运行维护等质量控制环节，制定全系列的规范、标准、指南与检测规程，构建高水平的信息采集系统与设备检验检测技术监督服务平台，可确保国家水利信息化建设项目的顺利实施和质量安全，为经济社会发展提供质量保障。 2主要成果$ s( Z: G7 `" R9 b+ l1 Y$ C
建立了一套较完善的技术标准体系，构建了信息采集仪器设备全性能检验检测平台，遴选出一批合格产品，在水利信息化建设信息采集工程技术监督中发挥了重要指导作用和技术支撑。
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3成果的创新性、先进性和实用性01取得发明专利4项、实用新型专利8项；墒情仪器实验室检测技术填补了国内空白。
02规范了重大水利信息化建设项目质量控制要求，质量监督活动覆盖系统建设全过程。
03信息采集仪器设备质量检测与评价技术成熟实用，可直接应用于水利信息化仪器设备质量技术监督活动。
4综合效益及应用4 i" j& W* Z# d! g0 l# o1 n
成果已在国家水资源监控能力、国家防汛抗旱指挥系统（二期）、国家地下水监测等水利信息化建设信息采集工程应用并取得实效，在经济社会高质量发展中发挥了重大综合效益，为推动“水利工程补短板、水利行业强监管”总基调向纵深发展，加快推进水利治理体系和治理能力现代化，提供了有效的监管手段和技术支撑。
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