鐵路通信鐵塔安全監(jiān)測系統(tǒng)總體技術方案

1、編號:密級:鐵路通信鐵塔安全監(jiān)測系統(tǒng)總體技術方案編寫:審核:批準:鐵道部通信中心建立日期：2011年10月31日目錄1. 總則 12. 系統(tǒng)功能 12.1 數(shù)據(jù)采集與測量 12.2 實時告警和預警 22.3 查詢統(tǒng)計分析 32.4 系統(tǒng)管理 33. 系統(tǒng)構(gòu)成 53.1 傳感層 63.2 監(jiān)測單元 83.3 監(jiān)測中心 83.4 維護終端 93.5 監(jiān)測數(shù)據(jù)通道 1.03.6 系統(tǒng)配置要求 1.34. 系統(tǒng)技術要求 1.44.1 一般要求 1.4.4.2 采集精度要求 1.44.3 視頻性能要求 1.54.4 傳輸及接口要求 1.54.5 告警要求 1.5.4.6 安全性要求 1.74.7 擴展性

2、要求 1.74.8 環(huán)境要求 1.8.5. 監(jiān)測技術 1.8.5.1傾斜度監(jiān)測 1.95.2 振動監(jiān)測 2.0.5.3 環(huán)境氣象監(jiān)測 2.15.4 塔基沉降監(jiān)測 2.15.5 防盜告警監(jiān)測 2.21. 總則近年來，隨著鐵路無線通信技術的飛速發(fā)展， GSM-R 通信鐵塔越來越多的 應用于鐵路通信。然而，地殼運動、惡劣氣候、老化氧化、潛在的人為偷盜破壞 等因素，都會給鐵塔帶來一定的安全隱患，甚至導致鐵塔傾斜、倒塌等。目前，傳統(tǒng)的鐵路通信鐵塔維護主要靠定期巡檢、 人為觀測， 這些是非常必 要的安全防護手段。 但上述手段存在一定的主觀性， 某些參數(shù)人工實測困難， 并 且不容易及時發(fā)現(xiàn)問題，無法滿足鐵塔

3、實時監(jiān)測的需求。為了消除鐵塔安全隱患，避免出現(xiàn)傾斜、倒塌等危及行車安全的事件發(fā)生， 需要采用先進的技術設備對鐵塔進行實時的安全監(jiān)測， 為鐵塔的集中整治、 中修、 大修提供基礎參考數(shù)據(jù)。2. 系統(tǒng)功能鐵塔安全監(jiān)測系統(tǒng)采用成熟的信號采集、 控制、網(wǎng)絡通信等技術， 結(jié)合一流 的傳感技術、智能視頻分析技術， 對鐵塔運行健康狀況以及危及鐵塔安全的各類 自然災害和人為破壞進行實時監(jiān)測、 并及時預警和告警。 系統(tǒng)的主要功能包括以 下幾部分。2.1 數(shù)據(jù)采集與測量系統(tǒng)采集單元應能自動周期性地采集被監(jiān)測鐵塔的運行狀態(tài)， 進行處理、存 儲和上報。 并且可隨時接收并響應監(jiān)測中心的查詢命令， 通過監(jiān)測模塊對相應監(jiān) 測

4、指標進行查詢和向監(jiān)測中心傳送。系統(tǒng)的監(jiān)測指標包括下面幾種。2.1.1 鐵塔傾斜監(jiān)測系統(tǒng)應能監(jiān)測到鐵塔的傾斜度變化， 根據(jù)鐵路通信工程驗收規(guī)范， 考慮風荷 載等外力的作用下，當鐵塔的傾斜度超過預設門限值時，系統(tǒng)應產(chǎn)生告警信號。2.1.2 防盜告警監(jiān)測2.1.2.1 視頻周界防護系統(tǒng)應能通過在鐵塔上部署的高清夜視攝像機、 前端視頻分析儀等設備， 實 現(xiàn)對鐵塔周界重點區(qū)域的安全布控， 實時監(jiān)測并分析侵入鐵塔限界的物體對通信 鐵塔安全所產(chǎn)生的影響。視頻監(jiān)控應具有聯(lián)動功能，當有傾斜度、路基沉降、防盜等告警發(fā)生時，啟 動視頻監(jiān)控并進行預定時長的錄像，同時視頻信息自動傳送到監(jiān)控中心。2.1.2.2 光纖周界

5、防護（可選）系統(tǒng)應能通過鐵塔防護區(qū)域周邊鋪設的光纖傳感器實現(xiàn)對鐵塔周界重點區(qū) 域的安全布控，實時監(jiān)測并分析侵入鐵塔限界的物體對通信鐵塔安全所產(chǎn)生的影 響。2.1.3 塔基沉降監(jiān)測系統(tǒng)應能監(jiān)測到鐵塔塔基的不均勻沉降，當不均勻沉降值超過預設門限值 時，系統(tǒng)應產(chǎn)生告警信號。2.2 實時告警和預警系統(tǒng)采取分級告警的方式， 及時在監(jiān)測中心維護管理終端上發(fā)出分級告警信 號，具有多地點、多事件的并發(fā)告警功能。系統(tǒng)可以在維護終端界面固定區(qū)域明顯標示出告警信息， 采用聲光告警的形 式，提示值班人員，并自動產(chǎn)生派工單。系統(tǒng)可以根據(jù)鐵塔的運行情況及相關監(jiān)測數(shù)據(jù)， 綜合歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)， 分析出 鐵塔的健康狀態(tài)并準確的判

6、斷對鐵路運營的影響及危害程度， 為運用維護提供預 警信息。2.3 查詢統(tǒng)計分析系統(tǒng)具有根據(jù)告警時間、 告警地點、 告警類型、告警等級等對歷史數(shù)據(jù)進行 多條件查詢、統(tǒng)計分析的功能。系統(tǒng)應能夠按照單個鐵塔、 單條線路鐵塔、 某一路局鐵塔及全路鐵塔等多種 組合方式生成監(jiān)測數(shù)據(jù)的日、月、年統(tǒng)計報表和變化曲線。2.4 系統(tǒng)管理系統(tǒng)管理功能包括配置管理、告警管理、性能管理和安全管理功能等內(nèi)容。2.4.1 配 置管理監(jiān)測系統(tǒng)應能方便地添加、刪除監(jiān)測對象，配置、修改監(jiān)測對象的參數(shù)。 系統(tǒng)應提供配置數(shù)據(jù)的查詢、統(tǒng)計手段，用戶可對設備配置數(shù)據(jù)進行查詢、 統(tǒng)計、報表和打印。2.4.2 告 警管理告警管理提供對監(jiān)測對

7、象的故障告警信息進行集中監(jiān)測和管理。 能夠?qū)崿F(xiàn)對告警數(shù)據(jù)的實時采集和集中監(jiān)測，能準確定位故障。2.4.2.1 告警級別分類a) 緊急告警：已經(jīng)或即將危及鐵塔及行車安全，應立即處理的告警；b) 重要告警：可能影響鐵塔及通信安全，需要安排時間處理的告警；c) 一般告警：向維護人員提示的信息；系統(tǒng)應提供告警級別設置功能，用戶可靈活設置告警的級別。2.4.2.2 告警狀態(tài)分類a) 新產(chǎn)生告警：未確認、未清除的告警；b) 已確認告警：未清除但已確認的告警；c) 未確認告警：未被確認但已經(jīng)清除的告警；d) 已清除告警：已被確認并已經(jīng)清除的告警。2.4.2.3 告警的確認 系統(tǒng)應提供告警確認功能，由用戶對告

8、警信息進行確認。2.4.2.4 告警過濾 系統(tǒng)應具有一般告警過濾功能，可根據(jù)需要設置告警顯示和提示的過濾條件，只有符合條件的告警信息才顯示 / 提示給用戶。2.4.3 運 用維護管理運用維護管理功能包括用戶及權(quán)限管理、系統(tǒng)日志管理等。用戶管理：系統(tǒng)具有用戶管理功能和用戶組管理功能。 用戶管理功能包括對 用戶信息的增加、刪除、修改和查詢。用戶組管理功能包括對用戶組信息的增加、刪除、修改和查詢。用戶管理功能和用戶組管理功能只能由授權(quán)的用戶實施。 權(quán)限管理：系統(tǒng)應具有車間、通信段、路局等多級權(quán)限管理功能。管理員具 有對系統(tǒng)操作和控制的所有權(quán)限， 為最高級權(quán)限。 操作員只能進行普通的信息查 看、告警確

9、認、 報表生成等操作。 重要的參數(shù)和系統(tǒng)配置參數(shù)的修改必須使用安 全密碼才能進行。系統(tǒng)日志管理，包括系統(tǒng)訪問日志和系統(tǒng)操作日志。系統(tǒng)訪問日志包括用戶名稱、 登錄終端標識、 登錄時間和退出時間等。 系統(tǒng) 操作日志包括實施操作的用戶名稱、操作時間、操作對象、操作結(jié)果等。3. 系統(tǒng)構(gòu)成鐵塔安全監(jiān)測系統(tǒng)應采用分層和模塊化的設計方式，由傳感層、監(jiān)測單元、 監(jiān)控中心和維護終端組成， 如圖 1 示。系統(tǒng)具有車間、通信段、路局等多級管理 模式，通過設置不同的權(quán)限進行分級管理。圖1:鐵塔安全監(jiān)測系統(tǒng)體系層次示意圖3.1傳感層傳感層負責獲取鐵塔安全監(jiān)測數(shù)據(jù)，如傾斜度、振動頻率、風速風向、溫濕度、視頻圍界告警信息、

10、塔基沉降等數(shù)據(jù)，如圖2所示合+0C鹵同一占S傾斜監(jiān)測 振動監(jiān)測 風速風向 溫濕度 塔基沉降 視頻分析儀 攝像機 采集傳感層設備圖 2 ：鐵塔安全防護采集傳感層設備3.1.1. 傾斜振動監(jiān)測鐵塔傾斜振動監(jiān)測設備主要由傾斜傳感器、振動傳感器等組件組成。3.1.2. 氣象監(jiān)測氣象監(jiān)測系統(tǒng)主要由風速風向計、 溫濕度傳感器等組件組成， 用來實時監(jiān)測 鐵塔現(xiàn)場的氣象信息， 并結(jié)合鐵塔的傾斜角度和振動幅度， 通過告警分析數(shù)學模 型進行當前的告警狀態(tài)分析。3.1.3. 塔基沉降監(jiān)測塔基沉降監(jiān)測系統(tǒng)主要由壓力傳感器和沉降采集處理機組成， 用來實時監(jiān)測 鐵塔的塔基沉降狀態(tài)及平衡狀態(tài)。3.1.4. 視頻防盜監(jiān)測鐵塔

11、防盜報警監(jiān)測系統(tǒng)主要由高清夜視攝像機、 視頻分析儀等組成， 可監(jiān)視 到鐵塔所在位置的現(xiàn)場情況， 實現(xiàn)對鐵塔周界重點區(qū)域的安全布控。 實時監(jiān)測并 分析侵入鐵塔限界的物體對通信鐵塔工作所產(chǎn)生的影響。3.1.5. 其它其他現(xiàn)場設備包括通信模塊（ Zigbee 、GPRS 等）、語音驅(qū)趕設備、太陽能 板、蓄電池等，滿足現(xiàn)場設備在不同環(huán)境及應用線路對無線通信、供電、及語音 廣播等功能的需求。3.2 監(jiān)測單元監(jiān)測測單元匯聚收集前端各類鐵塔安全監(jiān)測數(shù)據(jù)， 并進行數(shù)據(jù)預處理， 由協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊完成前端多種協(xié)議數(shù)據(jù)的標準化工作。 經(jīng)過格式化后的標準協(xié)議數(shù)據(jù) 通過傳輸數(shù)據(jù)通道上傳到監(jiān)測中心。監(jiān)測單元功能主要由鐵塔監(jiān)

12、測采集處理主機實現(xiàn)。 采集機硬件應采用模塊化 結(jié)構(gòu)設計，同一采集單元能同時接入多個不同類型監(jiān)測設備， 完成風速風向、 溫 濕度、傾斜度、 振動頻率及路基沉降等監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集、 初步分析和預處理以及 對鐵塔防盜告警的實時狀態(tài)監(jiān)測?，F(xiàn)場采集單元具備自檢和對監(jiān)測鐵塔狀態(tài)的巡檢功能， 實現(xiàn)對鐵塔安全隱患 的診斷、定位及告警； 同時， 能夠?qū)⒐收闲畔⑸蟼髦帘O(jiān)測中心并接受監(jiān)測中心的 集中監(jiān)測管理。3.3 監(jiān)測中心監(jiān)測中心根據(jù)實際業(yè)務的需求， 實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)和告警數(shù)據(jù)的分析、 存儲和轉(zhuǎn) 發(fā)。監(jiān)測中心實現(xiàn)面向全路范圍的鐵塔安全監(jiān)測管理， 滿足信息交換、 資源共享、 故障定位、性能分析等功能。監(jiān)測中心由數(shù)據(jù)庫服務

13、器、告警服務器、通信服務器、 Web 服務器、視頻 服務器等設備上的不同功能模塊來實現(xiàn)，如圖 3 所示。監(jiān)測中心對本轄區(qū)內(nèi)各監(jiān)測對象的告警等重要信息進行處理、存儲、顯示、 輸出，具備對各類信息按指定時段統(tǒng)計分析的功能， 為維護管理人員提供監(jiān)測告 警、預警及鐵塔安全狀態(tài)等信息的查詢顯示和報表輸出功能， 并提供監(jiān)測信息維 護、系統(tǒng)運行參數(shù)配置、用戶權(quán)限管理及系統(tǒng)日志管理等系統(tǒng)管理功能。此外，監(jiān)測中心具有自檢和對監(jiān)測設備、監(jiān)測單元的故障進行監(jiān)測以及將故障告警信息傳送至維護終端的功能數(shù)據(jù)庫服務器防火墻（至 路局、部中心）監(jiān)測中心圖3 :監(jiān)測中心示意圖監(jiān)測中心應與授時服務器保持時鐘同步，并向各監(jiān)測單元授

14、時，同步監(jiān)測單 元時鐘。監(jiān)測中心應預留與上級管理部門管理信息系統(tǒng)的通信接口，用于傳送鐵塔安全狀態(tài)的告警、預警等信息，并根據(jù)需要傳送傳感器監(jiān)測信息報表。 監(jiān)測中心預 留與國家氣象部門、地震部門等的通信接口，用于接收氣象災害和地質(zhì)災害的預 報、預警信息。3.4維護終端維護終端宜采用易于部署及維護的 B/S架構(gòu)來實現(xiàn)。維護終端以圖形、視 頻、文本、聲、光等方式，提供風速風向、溫濕度、傾斜度、振動頻率、塔基沉 降、鐵塔周界實時狀態(tài)等監(jiān)測信息，以及告警、預警信息和相應的工作預案，并 具備信息查詢和報表輸出功能。當某個基站的鐵塔出現(xiàn)異常情況時，系統(tǒng)主界面 通過對異常鐵塔圖標的警示渲染和語音播報向維護人員發(fā)

15、出告警提示。維護終端通過分布式總線平臺與業(yè)務邏輯層之間進行通信， 以消息模式實現(xiàn) 各種模塊信息的交互， 實時的向維護人員呈現(xiàn)管轄范圍內(nèi)鐵塔的監(jiān)測數(shù)據(jù)和告警 信息。這樣各層不僅相對獨立， 而且可以靈活的部署在不同的物理位置， 有利于 按照不同的維護管理需求進行系統(tǒng)的擴展和維護。3.5 監(jiān)測數(shù)據(jù)通道監(jiān)測數(shù)據(jù)通道是監(jiān)測數(shù)據(jù)和告警、 預警信息在監(jiān)測中心與監(jiān)測單元之間數(shù)據(jù) 傳輸?shù)耐ǖ?。系統(tǒng)設計應充分考慮到既有線通信鐵塔安全監(jiān)測和新建線路通信鐵 塔安全監(jiān)測施工條件的不同，傳輸方式分別采用無線組網(wǎng)方案和有線組網(wǎng)方案。監(jiān)測數(shù)據(jù)通信通道應利用鐵路通信網(wǎng)， 優(yōu)先選用數(shù)字傳輸通道。 客運專線監(jiān) 測數(shù)據(jù)通信通道宜采用

16、 IP 數(shù)據(jù)網(wǎng)或 2M 專線傳輸方式；其他鐵路線路根據(jù)情況 可以采用傳輸設備本身的輔助數(shù)據(jù)通道、 GPRS 等其他數(shù)據(jù)傳輸方式，也可混合 組網(wǎng)。3.5.1 有線傳輸組網(wǎng)方式鐵塔安全監(jiān)測系統(tǒng)宜利用鐵路數(shù)據(jù)網(wǎng)或鐵路專網(wǎng)傳輸通道（ FE、2M ）等方 式進行組網(wǎng)。采用進行系統(tǒng)組網(wǎng)時，每個采集主機應具有一個IP地址，如圖4所示。監(jiān)測中心（車間、通信段、路局）監(jiān)測單元1振動監(jiān)測子系統(tǒng) I傾斜監(jiān)測子系統(tǒng)視防盜沉測I其它監(jiān)測數(shù)據(jù)振動監(jiān)測子系統(tǒng)傾斜監(jiān)測子系統(tǒng)W頻防盜子系統(tǒng) 八降監(jiān)測子系統(tǒng) 象監(jiān)測子系統(tǒng)其它監(jiān)測數(shù)據(jù)振動監(jiān)測子系統(tǒng) 傾斜監(jiān)測子系統(tǒng)視頻防盜子 沉測子 氣監(jiān)測子其它監(jiān)測數(shù)據(jù)鐵塔監(jiān)測站1鐵塔監(jiān)測站n圖4

17、:數(shù)據(jù)網(wǎng)組網(wǎng)采用鐵路專網(wǎng)傳輸通道組網(wǎng)時，應分配相應的傳輸通道。圖5是一個利用2M環(huán)通道實現(xiàn)系統(tǒng)組網(wǎng)的示意圖，每個2M環(huán)上的基站配置一臺E1/FE轉(zhuǎn)換設 備遠端機，每個2M環(huán)基站數(shù)量不超過30個。監(jiān)測中心配置E1/FE局端機，把 2M通道轉(zhuǎn)成以太網(wǎng)信令接入中心服務器。FE/2M-C基站30FE/2M-S鐵塔安全防護監(jiān)控中心FE/2M-CFE/2M-S基站30圖5 : 2M環(huán)組網(wǎng)示意圖無線傳輸組網(wǎng)方式鐵塔安全監(jiān)測系統(tǒng)也可用無線方式實現(xiàn)組網(wǎng)。無線傳輸方式，宜采用GSM/GPRS/3G 等方式進行系統(tǒng)組網(wǎng)，如下圖 6所示。通信鐵塔上部署的前端 采集處理主機配置有無線通信模塊，通過無線方式把各類監(jiān)測數(shù)據(jù)

18、發(fā)送到鐵塔安 全監(jiān)測中心（如公網(wǎng)服務器）。維護人員使用連接在公網(wǎng)上的各類終端，通過安 裝在終端上的瀏覽器登錄鐵塔安全監(jiān)測系統(tǒng)，實時獲取被監(jiān)測鐵塔狀況。維護終端TCP/IP公網(wǎng)服務器GSM/GPRS/GSM-R圖6:無線組網(wǎng)示意圖3.6系統(tǒng)配置要求系統(tǒng)配置應根據(jù)監(jiān)測地區(qū)氣候環(huán)境及地理環(huán)境的不同，選擇不同的監(jiān)測項目，具體規(guī)定如表1所示。表i鐵塔監(jiān)測項目配置要求環(huán)境類別監(jiān)測項目一般地區(qū)傾斜、振動、風速風向沿海及風力較大地區(qū)傾斜、振動、風速風向地質(zhì)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定地區(qū)傾斜、振動、風速風向、塔基沉降氣溫較低地區(qū)傾斜、振動、風速風向（溫濕度）特殊地區(qū)傾斜、振動、風速風向、塔基沉降、防盜告警無線列調(diào)鐵塔傾斜、風速

19、風向注：特殊地區(qū)一般指交通樞紐、人口密集、地理復雜等地區(qū)4. 系統(tǒng)技術要求4.1 一般要求（1）監(jiān)測系統(tǒng)不應影響被監(jiān)測鐵塔的正常工作；（2）被監(jiān)測鐵塔無論處于何種工作狀態(tài)，監(jiān)測系統(tǒng)應能正常工作；（3）監(jiān)測系統(tǒng)應具備內(nèi)部時間校正功能，并支持外部時間同步；（4）監(jiān)測系統(tǒng)硬件應能在安裝現(xiàn)場給出的基礎電源條件下不間斷地工作；（5）監(jiān)測數(shù)據(jù)采集模塊接口采用隔離設計，接口滿足擴容的需要。4.2 采集精度要求（1）傾斜度測量誤差不應大于± 0.1 °；（2）振動頻率測量誤差不應大于 5% ；（3）振動幅度測量誤差不應大于± 5mm ；（4）塔基沉降測量誤差不應大于±

20、0.5mm ；（5）在風速范圍為035米/秒時，風速測量誤差不應大于土 0.3米/秒；當 風速范圍為3660米/秒時，風速測量誤差不應大于土 5% ；（ 6）風向測量誤差不應大于± 3°；（7）溫度測量誤差不應大于C；（8）在環(huán)境溫度為25 C、濕度范圍為30%RH80%RH時，濕度測量誤 差不應大于5%RH ;當濕度超出30%RH80%RH時，濕度測量誤差不應大于 10%RH ；（ 9）監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示一般應精確到小數(shù)點后 2 位。4.3 視頻性能要求（1）視頻圍界報警平均每天每通道漏報數(shù)應不大于 0.01 ；（2）視頻圍界報警平均每天每通道誤報數(shù)應不大于 0.1 ；（3）監(jiān)

21、測站應具備一定的告警視頻存儲功能。視頻圖像編碼格式應采用H.264 或 MPEG4 ；（4）監(jiān)測中心存儲告警時的錄像信息，告警錄像存儲時間為30 天，視頻分辨率為 CIF 以上，幀率為 25 幀；（5）系統(tǒng)應能通過對既有鐵路視頻監(jiān)控系統(tǒng)擴容的方式實現(xiàn)鐵塔防盜報警 監(jiān)測。4.4 傳輸及接口要求（1）客運專線監(jiān)測數(shù)據(jù)通道宜采用 IP 數(shù)據(jù)網(wǎng)或 2M 專線傳輸方式；（2）其他鐵路線路根據(jù)情況可以采用傳輸設備本身的輔助數(shù)據(jù)通道、 GPRS 等其他數(shù)據(jù)傳輸方式，也可混合組網(wǎng)；（3）系統(tǒng)通信接口應遵循開放、標準的通信協(xié)議。4.5 告警要求（1）系統(tǒng)應能直觀、全面地顯示出被監(jiān)測鐵塔的實時狀態(tài)，收集故障告警

22、信息；（2）從設備告警發(fā)生到監(jiān)測中心接收到告警信息的時間間隔不大于4 秒（有線組網(wǎng)方式）；（3）無論監(jiān)測系統(tǒng)處于任何界面，均能自動提示、顯示告警，并能查詢出 告警的詳細情況，如表 2 所示；表2告警記錄字段說明字段中文名稱說明告警的序列號告警信息的流水號告警位置告警發(fā)生的具體位置：如哪個鐵塔告警類型告警的類型。告警級別告警的級別。告警內(nèi)容告警的具體內(nèi)容。告警觸發(fā)值告警發(fā)生時刻的監(jiān)測點數(shù)值。告警發(fā)生時間告警發(fā)生時間告警確認時間告警被確認時間（如果被確認）告警清除時間告警被清除時間告警確認者告警確認人用戶名（如果被確認）告警狀態(tài)告警狀態(tài)。已清除告警為歷史告警。（4）系統(tǒng)告警門限可參考表3所示表3告

23、警門限參考值告警類型一般告警門限重要告警門限緊急告警門限傾斜度>2。或 <2 °>3。或<3 °>5。或 <5 °振動頻率偏離正常頻率30%偏離正常頻率40%偏離正常頻率50%風速>7級>8級>9級不均勻沉降值>6毫米>10mm>15mm4.6 安全性要求（1）系統(tǒng)硬件平均無故障時間（ MTBF ）大于 40 000h ；（2）系統(tǒng)硬件平均故障修復時間（ MTTR ）小于 0.5h ；（3）硬件產(chǎn)品（不包括計算機和服務器）壽命不少于 10 年；（4）系統(tǒng)軟件不能因誤操作而影響系統(tǒng)的正常運行；（

24、5）當系統(tǒng)軟件局部功能模塊發(fā)生故障時， 不應影響其他模塊的正常運行；（6）系統(tǒng)應具有安全防范措施，對所有操作人員按其工作性質(zhì)（系統(tǒng)管理 員、操作管理員和一般操作人員等）賦予不同的操作權(quán)限，并有密碼管理功能， 保證系統(tǒng)及數(shù)據(jù)的安全；（7）當傳輸網(wǎng)絡中斷時，系統(tǒng)應能通過前端監(jiān)測單元內(nèi)嵌的WebServer顯示鐵塔當前監(jiān)測數(shù)據(jù)；（8）監(jiān)測系統(tǒng)應符合電磁兼容的有關規(guī)定和防雷接地的規(guī)范，任何監(jiān)測點 的接入不應破壞被監(jiān)測鐵塔的接地系統(tǒng)。4.7 擴展性要求（1）構(gòu)成監(jiān)測系統(tǒng)的硬件采用模塊化設計，具有較好的可擴充性；（2）構(gòu)成系統(tǒng)的硬件，應能通過增加部件來擴充系統(tǒng)的容量；（3）監(jiān)測系統(tǒng)軟件應具有升級能力，軟件

25、修改宜以更換模塊的方式進行；（4）數(shù)據(jù)管理功能應滿足近期需要，并為遠期擴容留有余量；（5）監(jiān)測中心設備應選用標準化程度高、通用性好、安全可靠、維修擴容 方便的計算機和有關的外圍設備；（6）監(jiān)測中心可管理遠端監(jiān)測站數(shù)目不應小于 350 個；單系統(tǒng)監(jiān)測能力不應小于100000個監(jiān)測點。4.8環(huán)境要求(1) 監(jiān)測站工作溫度：-20 C+60 C(2) 監(jiān)測中心工作溫度：0C30 C(3) 相對濕度：w 95% (非冷凝)(4) 海拔高度：大氣壓力70 kPa110kPa(5) 室外設備防護等級：IP66(6) 抗震要求：設備在X、丫、Z三個方向承受振動頻率100Hz、震動幅 度1.5mm , 30分

26、鐘后應能正常工作。5. 監(jiān)測技術傾斜、振動、風速鐵塔傾斜監(jiān)測咼清攝像機 視頻分析儀鐵塔防盜報警壓力傳感器塔基沉降監(jiān)測鐵路安全監(jiān)測系統(tǒng)的主要監(jiān)測項目包括： 鐵塔傾斜振動監(jiān)測子系統(tǒng)、鐵塔防 盜告警子系統(tǒng)、塔基沉降監(jiān)測子系統(tǒng)，分別部署在鐵塔頂端、中部和塔基處，形 成鐵塔安全監(jiān)測的總體解決方案，如圖 7所示圖7 :鐵塔安全監(jiān)測總體解決方案對以上項目的監(jiān)測主要采用以下技術。5.1傾斜度監(jiān)測鐵塔的傾斜度一般采用傾斜傳感器進行測量，傾斜傳感器宜安裝于鐵塔的塔 頂位置。圖8是兩款常用的不同測量精度的傾斜傳感器。圖8 :高精度和普通傾斜傳感器傾斜傳感器通過測量重力加速度變化， 將其轉(zhuǎn)換成傾角變化，從而得到傳感

27、器相對于水平面的傾斜或俯仰角度。通常，傾斜傳感器角度相應速度是可調(diào)的， 內(nèi)置抑制模式，依靠角度反映速度的差別，從而區(qū)分沖擊振動和傾角變化。系統(tǒng)可選擇兩類傳感器：普通傾角傳感器和高精度傾角傳感器，并采用“主-從”(Master-Slave,M-S )監(jiān)測方式，實現(xiàn)鐵塔傾斜監(jiān)測結(jié)果的高精度校準。 在“ M-S ”監(jiān)測方式中，通信鐵塔的監(jiān)測分為兩種類型，M監(jiān)測點和S監(jiān)測點，如圖9所示。前者部署高精度傾斜傳感器和普通精度傳感器，后者部署普通傾斜傳感器，系統(tǒng)通過對M監(jiān)測點兩種傳感器的監(jiān)測結(jié)果進行分析比較，計算出兩 種傳感器之間的補償系數(shù)，并通過傳輸通道向S監(jiān)測點廣播精度校準補償系數(shù)。S監(jiān)測點利用普通傾斜

28、傳感器的測量結(jié)果和精度校準補償系數(shù)，推導出高精度的測量結(jié)果，從而實現(xiàn)較高性價比的系統(tǒng)配置。在獲取了鐵塔傾斜度后，根據(jù)傾斜傳感器安裝位置，就可計算出鐵塔的近似垂直度和水平位移，實現(xiàn)對鐵塔運行狀態(tài)的多要素監(jiān)測。通信鐵塔 主通信鐵塔從-1通信鐵塔從-2通信鐵塔從-n普通傾斜傳感器高精度傾斜傳感器圖9 :傳感器高精度校準示意圖5.2振動監(jiān)測鐵塔的振動一般采用振動傳感器進行測量，振動傳感器宜安裝在鐵塔的塔頂位置。圖10是一款常用的基于加速度的振動傳感器圖10 :振動傳感器及其安裝振動傳感器通過測量其內(nèi)部的敏感元件受外力作用導致的變形量，利用相關 電路將變形量轉(zhuǎn)化為電量輸出，進而得到對應的加速度信號，再通

29、過加速度的測 量實現(xiàn)高頻振動的測量鐵塔安全監(jiān)測系統(tǒng)通過振動傳感器對鐵塔自振頻率以及振動模態(tài)的進行監(jiān)測，在融合時域與頻域數(shù)據(jù)基礎上，自動分析和模式識別鐵塔異常形態(tài)， 例如裹冰、關鍵構(gòu)件丟失、塔基松動、非法攀爬和鐵塔傾斜過大等。5.3環(huán)境氣象監(jiān)測鐵塔的環(huán)境氣象參數(shù)監(jiān)測一般采用緊湊型免維護的多參數(shù)氣象傳感器，如圖11所示。氣象傳感器宜安裝在鐵塔的塔頂位置，可同時測量風速、風向、氣壓、溫度、濕度等多種氣象參數(shù)。圖11 ：氣象傳感器鐵塔安全監(jiān)測系統(tǒng)通過對鐵塔附近的風速風向的監(jiān)測，并根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)建立分析模型，進行鐵塔抗風能力的分析。5.4塔基沉降監(jiān)測鐵塔安全監(jiān)測系統(tǒng)一般采用基于固態(tài)差壓的沉降傳感器對塔基沉降進行測量，沉降傳感器宜預埋在鐵塔的塔基四角位置 （新建塔）或安裝在底層橫梁位置（既有塔）。圖12給出了一個既有塔沉降傳感器安裝示意圖。圖12 :沉降傳感器在既有塔安裝示意圖基于固態(tài)差壓的沉降傳感器利用連通器原理，通過對液面高度差測量，實現(xiàn)參考點與被測點相對沉降觀測，測量原理如下圖13所示。相關的參考點、測量點等傳感器通過一個液體管道彼此相連，一個或部分傳感器用作參考點，其它的 傳感器用于相對沉降測量。設參考點與參考液面之間的高度差為Ho，觀測點與參考液面之間高度為Hi，根據(jù)壓力傳感器分別測出的Hi、Ho值，計算Hi-Ho， 求得測量點相對于參考點的高度差