地鐵監(jiān)測研討

1、地鐵運(yùn)營期間沉降變形在線監(jiān)測201211上海華測創(chuàng)時測控科技有限公司上海華測創(chuàng)時測控科技有限公司shanghaihuacechuangshicekongkejiyouxiangongsi目 錄25.5.監(jiān)測系統(tǒng)的一體化 3.3.在線監(jiān)測可行性2.2.國內(nèi)外監(jiān)測發(fā)展 1.1.前言 4 4、系統(tǒng)構(gòu)成6.6.8.8. 結(jié)束語7.7.監(jiān)測應(yīng)用框架目錄運(yùn)營監(jiān)測一、前言近年來，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人們對城市交通快速和便捷的需求日益高漲，運(yùn)量大、準(zhǔn)時、快速的城市地鐵交通因此也成為國家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重點和熱點之一?！笆濉庇媱澠陂g，國家用于城市地鐵建設(shè)中的投資就至少達(dá)到兩萬億。鑒于地鐵在國民生產(chǎn)和生

2、活中的重要性，以及地鐵事故所可能導(dǎo)致的重大后果，如何確保地鐵在建設(shè)及運(yùn)營期間的安全則成為地鐵工程和運(yùn)營部門需要共同面對的一個重要課題。由于地鐵隧道在一天中的三分之二以上的時間是處于全封閉的運(yùn)營狀態(tài)，絕對不允許監(jiān)測人員即時有效的進(jìn)入隧道內(nèi)工作，所以要求必須在隧道內(nèi)設(shè)置自動化監(jiān)測系統(tǒng)代替人工操作，實現(xiàn)對隧道、軌道的變形監(jiān)測?？紤]到地鐵運(yùn)行間隔時間短，所采用的監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)能在1030秒內(nèi)完成隧道軌道內(nèi)的變形監(jiān)測，以掌握地鐵運(yùn)行過程中隧道軌道、變形特征和規(guī)律，以便及時控制預(yù)報排查。在線監(jiān)測可行性今年來，國內(nèi)外相繼發(fā)生了一系列建筑物變形異常導(dǎo)致的安全事故，給人民生命、國家財產(chǎn)造成了極大的損失。這些運(yùn)營中的

3、變形異常具有長期緩變、瞬時突變、難補(bǔ)救、危害大、不易發(fā)現(xiàn)等災(zāi)害性特點。作為一定區(qū)域內(nèi)政治、經(jīng)濟(jì)和文化中心的城市，既是人口和財富的聚集地，也是交通和通訊的重要樞紐，一旦發(fā)生運(yùn)營中的安全事故，損失將會非常嚴(yán)重；從可持續(xù)發(fā)展的角度出發(fā)，運(yùn)營中地鐵變形是城市管理中不可忽視的重要環(huán)節(jié)，必須對其進(jìn)行系統(tǒng)、現(xiàn)代、科學(xué)、專業(yè)的監(jiān)測，確保重大建筑及公共場所的安全運(yùn)營，保障社會的穩(wěn)定發(fā)展。國內(nèi)外的監(jiān)測發(fā)展國內(nèi)外的監(jiān)測發(fā)展 其基本原理是：根據(jù)自動控制原理，把被觀測的幾何變其基本原理是：根據(jù)自動控制原理，把被觀測的幾何變形量（長度、角度）轉(zhuǎn)換成電量，再與一些必要的測量形量（長度、角度）轉(zhuǎn)換成電量，再與一些必要的測量電

4、路、附件裝置相配合，組成自動測量裝置，將測量數(shù)電路、附件裝置相配合，組成自動測量裝置，將測量數(shù)據(jù)自動采集、傳輸?shù)街付ㄏ到y(tǒng)，完成自動化監(jiān)測過程。據(jù)自動采集、傳輸?shù)街付ㄏ到y(tǒng)，完成自動化監(jiān)測過程。相比較與傳統(tǒng)人工監(jiān)測，它具有連續(xù)、動態(tài)、實時、精相比較與傳統(tǒng)人工監(jiān)測，它具有連續(xù)、動態(tài)、實時、精確等顯著優(yōu)勢?，F(xiàn)代的自動化監(jiān)測技術(shù)已實現(xiàn)了運(yùn)行變確等顯著優(yōu)勢?，F(xiàn)代的自動化監(jiān)測技術(shù)已實現(xiàn)了運(yùn)行變量的實時數(shù)據(jù)采集與傳輸、數(shù)據(jù)管理、在線分析、綜合量的實時數(shù)據(jù)采集與傳輸、數(shù)據(jù)管理、在線分析、綜合成圖、成果預(yù)警的計算機(jī)控制網(wǎng)絡(luò)化。成圖、成果預(yù)警的計算機(jī)控制網(wǎng)絡(luò)化。 目前國內(nèi)外遠(yuǎn)程自動化監(jiān)測系統(tǒng)主要有對近景攝目前國內(nèi)外

5、遠(yuǎn)程自動化監(jiān)測系統(tǒng)主要有對近景攝像測量系統(tǒng)、像測量系統(tǒng)、多通道無線遙測系統(tǒng)、光纖監(jiān)測系統(tǒng)、全多通道無線遙測系統(tǒng)、光纖監(jiān)測系統(tǒng)、全站儀自動量測系統(tǒng)、靜力水準(zhǔn)儀系統(tǒng)、軌道變形監(jiān)測系站儀自動量測系統(tǒng)、靜力水準(zhǔn)儀系統(tǒng)、軌道變形監(jiān)測系統(tǒng)、自動化收斂系統(tǒng)。統(tǒng)、自動化收斂系統(tǒng)。舉例（上海）以上海為例，上海軟土地基由于自身的固結(jié)和工程荷載的雙重作用滿載軌道設(shè)施通車后，仍然伴隨隧道變形、下沉的現(xiàn)象。在運(yùn)營過程中，必須控制隧道的變形和下沉幅度始終處于安全運(yùn)營允許的范圍內(nèi)。這就要求，一方面在施工過程中應(yīng)依據(jù)地質(zhì)勘查評估資料制定具有前瞻性的施工技術(shù)方案，采取最為穩(wěn)妥的施工技術(shù)進(jìn)行建設(shè)；另一方面則需要在工程運(yùn)行過程中，

6、對軌道工程進(jìn)行地質(zhì)環(huán)境、結(jié)構(gòu)本身的動態(tài)監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)問題及時采取防止措施，以確保運(yùn)營正常和安全。為此，有關(guān)部門制定有相應(yīng)措施，聘請專業(yè)單位對地鐵進(jìn)行永久性動態(tài)監(jiān)測，定期向地鐵管理部門提供準(zhǔn)確完整的監(jiān)測數(shù)據(jù)，為地鐵采取綜合性的預(yù)防和治理措施提供了科學(xué)依據(jù)。目前常規(guī)人工監(jiān)測情況主要有：從1994年至今，軌道交通1號線進(jìn)行沉降監(jiān)測、收斂監(jiān)測，上、下行線共計2654個測點；1999年至今，2號線也開始進(jìn)行沉降監(jiān)測及收斂監(jiān)測，上下行線共約5211個測點。監(jiān)測頻率為2次/年，均采用電子水準(zhǔn)儀及全站儀、控制。中短期監(jiān)測：地鐵有關(guān)法規(guī)規(guī)定，在軌道外邊沿50米紅線區(qū)域內(nèi)的周邊施工，必須對地鐵安全運(yùn)營狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)護(hù)。主

7、要手段采用沉降位移、水平位移、收斂、接縫、應(yīng)力、應(yīng)變測試等，多為人工監(jiān)測，很少實現(xiàn)自動化。上海地鐵歷年數(shù)據(jù)圖3.1-1 軌道交通1號線累計沉降變化（1994.12-2002.11）由上圖可以看出，軌道交通運(yùn)營以來，隧道發(fā)生了多處變形與沉降，總體處于沉降狀態(tài)，并在空間上表現(xiàn)出明顯的不均勻變形特點： 軌道交通2號線累計沉降變化（1999.12-2002.12）及時地掌握影響其安全運(yùn)營的變形情況及時地掌握影響其安全運(yùn)營的變形情況經(jīng)過一定時期的大規(guī)模、大容量的城市建設(shè)，帶來了數(shù)倍于此的管理時期，安全運(yùn)營問題尤為凸顯。一方面是相對脆弱的地下基礎(chǔ)，一方面是不斷增長的建筑物管理需求，形成上海城市化進(jìn)程中相互

8、依托、相互影響的兩方面，也不可避免的出現(xiàn)運(yùn)營中變形異常導(dǎo)致的安全問題。為此，必須通過系統(tǒng)、科學(xué)、先進(jìn)的監(jiān)測方法及時掌握影響其運(yùn)營安全的變形情況。設(shè)計、施工、維護(hù)構(gòu)成了建筑的生命周期。在早期的城市規(guī)劃和城市建設(shè)中，絕大多數(shù)進(jìn)行監(jiān)測的建筑僅僅關(guān)注設(shè)計、施工階段，對運(yùn)營階段安全監(jiān)測的重要性認(rèn)識不夠，使有關(guān)預(yù)埋預(yù)裝、監(jiān)測數(shù)據(jù)的初始值的獲取、設(shè)計空間的預(yù)留等都難以做到，給建成后的安全監(jiān)測帶來較大苦難。一線二線城市飛速發(fā)展，一大批建筑處于設(shè)計、施工階段應(yīng)該具備“生命周期內(nèi)全程監(jiān)測”，做好安全監(jiān)測的前期工作。縱觀國內(nèi)數(shù)十年變形監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展歷程，傳統(tǒng)的變形監(jiān)測方法主要采用的是大地測量和近景攝影測量方法，發(fā)展

9、到精度高、自動化監(jiān)測程度強(qiáng)的靜力水準(zhǔn)技術(shù)、測量機(jī)器人（Georobot）自動化收斂技術(shù)、變形監(jiān)測技術(shù)、實時自動化檢測與專家系統(tǒng)等最新技術(shù)，在數(shù)據(jù)處理與分析建模方面著重納入了隨機(jī)過程、小波變換、時序分析、灰色系統(tǒng)、Kalman濾波、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、頻譜分析等新理論，新方法。測量機(jī)器人的使用。全自動跟蹤全站儀（RTS，Robotic Total Stations），有時也稱測量機(jī)器人，為局部工程變形的自動化監(jiān)測或室內(nèi)監(jiān)測提供了一種技術(shù)手段，它可以進(jìn)行一定范圍內(nèi)無人值守、全天候、全方位的自動監(jiān)測，其監(jiān)測精度可以達(dá)到亞mm級。、項目可行性分析項目可行性分析信息技術(shù)的發(fā)展，使得數(shù)字?jǐn)z影測量和實時攝影測量技

10、術(shù)在變形監(jiān)測中的深入應(yīng)用開拓了非常廣泛的前景。光、機(jī)、電技術(shù)的發(fā)展研制了一些特殊和專用的監(jiān)測儀器可用于變形的自動監(jiān)測，它包括應(yīng)變測量、準(zhǔn)直測量和傾斜測量。例如，遙感垂線坐標(biāo)儀，采用自動讀數(shù)設(shè)備，其分辨率可達(dá)0.1mm；采用光纖傳感器測量系統(tǒng)將信號測量與信號輸入合二為一，具有很強(qiáng)的抗雷擊、抗電磁場干擾和抗惡劣環(huán)境的能力，便于組成遙測系統(tǒng)，實現(xiàn)在線分布式監(jiān)測。系統(tǒng)構(gòu)成變形監(jiān)測系統(tǒng)是利用傳感器技術(shù)、信號傳輸技術(shù)，以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和軟件技術(shù)，從宏觀、微觀相結(jié)合的全方位角度，來監(jiān)測影響高鐵路基沉降安全的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，記錄歷史、現(xiàn)有的數(shù)據(jù)，分析未來的走勢，以便輔助監(jiān)測運(yùn)營單位決策，提升安全保障水平，有效防范和

11、遏制重特大事故發(fā)生。系統(tǒng)依托智能軟件系統(tǒng)，建立分析沉降預(yù)警模型，實現(xiàn)與短消息平臺結(jié)合，當(dāng)發(fā)生異常時，及時自動發(fā)布短消息到監(jiān)測管理人員的手機(jī)上，盡快啟動相應(yīng)的預(yù)案。結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)由傳感器、數(shù)據(jù)采集裝置、無線信號傳輸裝置、中心信號接收及處理裝置、機(jī)房及計算機(jī)軟件系統(tǒng)、組成。沉降監(jiān)測單元、主要由靜力水準(zhǔn)儀、無線采集傳輸模塊構(gòu)成收斂監(jiān)測部分：雙軸MEMSMEMS傳感器、無線采集傳輸裝置組成前端部分：沉降、收斂前端部分：沉降、收斂水平位移模塊水平位移模塊軌道監(jiān)測模塊軌道監(jiān)測模塊沉降水平尺、以及軌道磁吸式傾角傳感器、無線采集儀系統(tǒng)功能現(xiàn)場數(shù)據(jù)通過無線發(fā)射裝置發(fā)送到監(jiān)測中心PC，軟件自動對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行換算，直接

12、輸出監(jiān)測物理量利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸或者內(nèi)部局域網(wǎng)方式，完成對傳感器數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)測。軟件可設(shè)置上限報警命令，手機(jī)短信報警能夠時時掌控，PC 接入INTERNET 網(wǎng)絡(luò)就可進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測分析、預(yù)警預(yù)報。系統(tǒng)建立開放的數(shù)據(jù)接口，通過專線或網(wǎng)絡(luò)或帶寬允許的情況下走公用互聯(lián)網(wǎng)，接入或遠(yuǎn)程查看支持遠(yuǎn)程專家會診。監(jiān)測管理一體化系統(tǒng)可實現(xiàn)施工期間的監(jiān)測進(jìn)行無縫數(shù)據(jù)對接、數(shù)據(jù)延伸至運(yùn)營監(jiān)測，確保完成基建初始數(shù)據(jù)和后期監(jiān)測數(shù)據(jù)連貫分析，提供完整的歷史數(shù)據(jù)和分析依據(jù)為后期的安全運(yùn)營故障分析保駕護(hù)航。實現(xiàn)全線監(jiān)測管理、基礎(chǔ)信息管理、監(jiān)測 日、周、月、季、年報。監(jiān)測評估、工礦地質(zhì)、周邊環(huán)境、沉降監(jiān)測管理、軌道變形

13、監(jiān)測管理、變形監(jiān)測管理、下載管理、預(yù)警預(yù)報、專家在線、施工監(jiān)測Web數(shù)據(jù)上報管理、監(jiān)測管理、圖紙管理、區(qū)間監(jiān)測分站數(shù)據(jù)匯總、監(jiān)測分類管理、報表管理、信息發(fā)布。監(jiān)測軟件數(shù)據(jù)采集終端軟件是通用的管理各種各監(jiān)測設(shè)備的信息系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集終端軟件負(fù)責(zé)配置采集設(shè)備的基本信息及采集頻率，即支持定時采集，又采用主動式觸發(fā)數(shù)據(jù)發(fā)送模式，即保證了數(shù)據(jù)的實時性，又保證了數(shù)據(jù)的有效性。在系統(tǒng)初始化的過程中，數(shù)據(jù)采集終端軟件可以快速的完成設(shè)備的調(diào)試工作。信息發(fā)布平臺信息發(fā)布平臺主要功能包括在線監(jiān)測、數(shù)據(jù)分析、監(jiān)測管理、預(yù)報預(yù)警系統(tǒng)管理五大部分。在線監(jiān)測：以多種方式，全方位體現(xiàn)出地鐵沉降自動化監(jiān)測的實際運(yùn)行參數(shù)情況，保證

14、了監(jiān)測信息全面、及時、準(zhǔn)確。軟件介紹 數(shù)據(jù)分析：針對地鐵運(yùn)行中的各項指標(biāo)集數(shù)據(jù)分析：針對地鐵運(yùn)行中的各項指標(biāo)集中分析，提供了歷史數(shù)據(jù)查詢及多個安全中分析，提供了歷史數(shù)據(jù)查詢及多個安全指標(biāo)數(shù)據(jù)對比的功能。指標(biāo)數(shù)據(jù)對比的功能。 監(jiān)測管理：對地鐵及其相應(yīng)的預(yù)案信息、監(jiān)測管理：對地鐵及其相應(yīng)的預(yù)案信息、基礎(chǔ)資料、周邊環(huán)境、數(shù)據(jù)報表等進(jìn)行集基礎(chǔ)資料、周邊環(huán)境、數(shù)據(jù)報表等進(jìn)行集中管理，使監(jiān)測方在地鐵管理上更加信息中管理，使監(jiān)測方在地鐵管理上更加信息化、自動化。化、自動化。 預(yù)報預(yù)警：實時分析和解讀各監(jiān)測數(shù)據(jù)，預(yù)報預(yù)警：實時分析和解讀各監(jiān)測數(shù)據(jù)，做出單項或多項對比報警功能，對出現(xiàn)的做出單項或多項對比報警功能

15、，對出現(xiàn)的預(yù)報預(yù)警情況進(jìn)行在庫區(qū)機(jī)房聲光報警和預(yù)報預(yù)警情況進(jìn)行在庫區(qū)機(jī)房聲光報警和聯(lián)動短信群發(fā)平臺，并在預(yù)報預(yù)警的處理聯(lián)動短信群發(fā)平臺，并在預(yù)報預(yù)警的處理過程中建立消除機(jī)制，保證預(yù)報預(yù)警得到過程中建立消除機(jī)制，保證預(yù)報預(yù)警得到及時的處理。及時的處理。 系統(tǒng)管理：為信息發(fā)布平臺提供了良好管系統(tǒng)管理：為信息發(fā)布平臺提供了良好管理支持，使信息發(fā)布平臺更加靈活、更易理支持，使信息發(fā)布平臺更加靈活、更易擴(kuò)展。擴(kuò)展。軟件構(gòu)架巡檢管理系統(tǒng)巡檢管理系統(tǒng)包括系統(tǒng)管理、設(shè)備管理和采集管理三大部分。主要負(fù)責(zé)采集設(shè)備的管理和設(shè)置。系統(tǒng)管理：對設(shè)備的預(yù)警信息進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)置，數(shù)據(jù)備份為用戶提供定時的數(shù)據(jù)自動備份保證了數(shù)據(jù)安全。設(shè)備管理：對所有的采集設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一的管理，在管理上更加集中、方便?？蓪崟r檢測各個設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)異常，及時在監(jiān)測區(qū)機(jī)房主機(jī)上聲光報警。采集管理：對系統(tǒng)采集的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行了集中預(yù)處理，使其在信息發(fā)布系統(tǒng)中更加快速、直觀的展示。采集管理提供了很強(qiáng)大的擴(kuò)展功能，使整個系統(tǒng)能夠更好的兼容各種采集設(shè)備，具有良好的擴(kuò)展性及兼容性如圖軟件說明HuaceMos軟件界面web軟件云軟件云軟件平臺管理資源下載采集管理預(yù)警預(yù)報區(qū)間監(jiān)測案例結(jié)束語 地鐵運(yùn)營沉降變形監(jiān)測系統(tǒng)具有集成化、一體化、遙測、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸、預(yù)警、網(wǎng)絡(luò)化功