本帖最后由 近ij 于 2023-10-16 13:13 编辑
1、系统概述
1.1背景
隧道作为一种重要的交通运输通道，不管是缓解交通压力，还是让路网结构更趋于完善，它都有着不可估量的作用。随着交通日趋发达，我们生活中的隧道也越来越多。隧道在运营过程中，由于受到材料退化、地震、人为因素等影响会发生隧道主体结构的损坏和劣化。若不及时检修和维护，将会导致很大的破坏甚至坍塌，带来巨大的损失和社会危害。所以对运营期的隧道进行实时监测，及时高效的保证隧道主体结构的安全是必要的。
由于隧道内作业时间和空间的局限性，自动化隧道监测系统逐渐成为一种主流趋势。
1.2隧道监测相关规定
隧道地下工程应在施工阶段对支护结构、周围岩土体及周边环境进行监测；
隧道工程施工期间的工程监测应为验证设计、施工及环境保护等方案的安全性和合理性，优化设计和施工参数，分析和预测工程结构和周边环境的安全状态及其发展趋势，实施信息化施工等提供资料。
2、隧道自动化监测系统
隧道自动化监测系统主要分为施工期及运营期监测。
2.1主要监测参数 2.2系统简介
本系统是针对隧道中存在的重大安全风险点进行实时自动化安全监测的解决方案。系统采用无线自动组网、定期连续采样，实时数据上传与数据处理实时了解基坑的健康状态，帮助检测人员快速定位隧道主要危险源，及时对隧道安全性作出准确评估，预防事故的发生，避免人员伤亡，减轻经济损失。
2.3技术特点
简单易用：传感器通过有线方式按照安装作业标准接入到智能采集终端，并通过手机完成配置信息即可；
测量方便：传感器按照测量规范部署在任一风险点，无需满足光学设备的可视要求；
实时监测：设备监测频率可任意设置，实时监测现场情况；
多级预警：设备采用三级预警机制，可通过邮件、短信通知相关人员；
远程监控：系统支持远程现场监控，无需去到施工现场，便可实时掌握现场情况；
供电方式：传感器由智能采集终端统一供电，智能采集终端供电方式可选择市电220V或太阳能；一次安装即可完全过程监控；
智能休眠：在太阳能供电而光照不足的情况下，智能采集终端可选择“省电模式”或“休眠模式”延长续航时间，方便用户提前部署；
云端查看：监测数据可实时上传监测云平台，让您随时随地了解隧道安全状况。
2.4功能特点
强大的数据自主处理能力：自动解算成所需数据，计算出其单次变化量、累计变化量及变化速率，并自动生成数据变化曲线图，同时动统计报警数据，异常数据，处理结果，负责人信息等；
数据导出：可导出任意时间段内的原始数据、计算数据、数据曲线变化图等，同时可导出当天日报；
自主的方案示意图：系统展示用户自主上传的监测示意图，并且允许用户自主标注监测点位；
监测点任意添加与删除：可根据现场情况随意添加和删除测点而不影响本监测项目任何数据。
2.5参照规范
（1）《城市轨道交通工程测量规范》GB50308-2008；
（2）《城市轨道交通工程监测技术规范》GB50911-2013；
（3）《建筑变形测量规范》JGJ8-2016；
（4）《工程测量规范》GB50026-2007；
（5）《国家一、二等水准测量规范》GB/T 12897-2006；
（6）《岩土工程勘察规范》GB50021-2009；
（7） 有关现行的国家、省、部技术规范和标准。
3、监测产品介绍
3.1激光测距仪
3.1.1工作原理
激光测距仪采用相位法激光测距技术，利用无线电波段频率的激光，进行幅度调制并将正弦调制光往返测距仪与目标物间距离所产生的相位差测定，根据调制光的波长和频率，换算出激光飞行时间，再依次计算出待测距离。
3.1.2设备安装
激光测距仪是新一代的测距设备，功能强大、坚固耐用，专为工业测量市场设计，该设备拥有许多卓越的性能，是一种当前最为先进的经济型实时监测系统，具有优异的测试精度和极高的稳定性，实现了精确、无接触式和不间断地长距离测距。
3.1.3仪器技术参数
激光测距仪在施工期隧道监测中需要考虑人为影响因素、环境灰尘因素等，需要经常进行人为设备维护，导致其在施工期监测中应用的并不是很多，通常在运营期隧道中引用案例较多；
（1）围岩周边收敛量测
在预设点的断面，沿隧道周边的拱腰、边墙部位分别埋设测点。测点有两部分组成，一是激光测距仪，二是反射板。为了验证隧道初期支护自动化监测的有效性，周边收敛断面暂时只布置一组断面，对应于图中BD线。当隧道初期支护稳定后开始施做二次衬砌时，根据现场实际情况进行拆除。
（2）拱顶下沉量测
在预设点的断面，在隧道周边的拱腰、拱顶部位分别埋设测点。拱顶沉降监测的测点同样有两部分组成，即激光测距仪、反射板。为了验证隧道初期支护自动化监测的有效性，拱顶沉降断面暂时只布置一组断面，对应于图中AC线，其中AC线的计算方式如下公式。
H=AB×sinθ
H——拱顶测点与BD水平线的高差；
AB——拱顶激光测距仪量测结果；
θ——AB边和BD边的夹角。
3.2阵列式位移计
阵列式位移计是一款新型的、智能的、适应多种行业应用的三维变形监测传感器，主要用于在三维空间内进行全方位变形（位移）测量。传感器核心技术成熟应用于多个监测领域，数据精确度、稳定性经过严格验证。 3.2.2工作原理
内部采用多节位移传感器串联，可根据需要任意弯折，以适应特殊场景的监测需求。
内部集成了数据采集模块，内部完成数据采集、解算，直接输出监测点坐标，无需外部进行数据计算，对外接口采用RS485或RS232标准接口，可对接多种数据采集设备、或直接对接通信终端，十分便于集成应用。
3.3测缝计
适用于长期埋设在水工建筑物或其它混凝土建筑内或表面，测量结构物伸缩缝或周边缝的开合度（变形），应用于结构体表面对结构伸缩缝及裂缝等变化监测的一种位移测量传感器，应用于矿山、桥梁、隧道及模型结构试验等工程中伸缩缝及裂缝位移的长期监测。
3.3.1仪器技术参数
3.3.2工作原理
振弦式测缝计（位移计）安装于缝隙的两端，当缝隙的开合度发生变化时将通过仪器端块引起仪器内钢弦变形，使钢弦发生应力变化，从而改变钢弦的振动频率。测量时利用电磁线圈激拨钢弦并量测其振动频率，频率信号经电缆传输至频率读数装置或数据采集系统，再经换算即可得到被测结构物伸缩缝或裂缝相对位移的变化量。
3.4土压力计
适用于测量土石坝、防波堤、护岸、码头岸壁、高层建筑、桥墩、挡土墙、隧道、地铁、机场、公路、铁路、防渗墙结构等建筑基础与土体的压应力，是了解被测物体内部土压力变化量的有效监测设备。
3.4.1仪器技术参数 3.5渗压计 渗压计适用于长期埋设在水工结构物或其它混凝土结构物及土体内，测量结构物或土体内部的水位及渗透(孔隙)水压力，并可同步测量埋设点的温度。
3.5.1仪器技术参数 3.5.2工作原理
当被测水荷载作用在渗压计上，将引起弹性模板的变形，其变形带动振弦转变成振弦应力的变化，从而改变振弦的振动频率。电磁线圈激振振弦并测量其振动频率，频率信号经电缆传输至读数装置，即可测出水荷载的压力值。同时可同步测出埋设点的温度值。
3.6应变计
适用于长期布设在水下结构物或其它结构物的表面，测量结构物内部的应力应变量。
3.6.1仪器技术参数 3.6.2工作原理
振弦式应变计是把构件表面或内部的应变转化为钢弦的工作频率变化而进行测量的。
当被测结构物内部的应力发生变化时，应变计同步感受变形，变形通过前、后端座传递给振弦转变成振弦应力的变化，从而改变振弦的振动频率。电磁线圈激振振弦并测量其振动频率，频率信号经电缆传输至读数装置，即可测出被测结构物内部的应变量。
3.7钢筋计
通常埋设于各类建筑基础、桩、地下连续墙、隧道衬砌、桥梁、边坡、码头、船坞、闸门等混凝土工程及深基坑开挖安全监测中，测量混凝土内部的钢筋应力，锚杆的锚固力，拉拔力等；加装配套附件可组成锚杆测力计。
3.7.1仪器技术参数 3.7.2工作原理
振弦式钢筋计安装于钢筋上，钢筋受力产生的变形将引起焊接于钢筋上的仪器内钢弦变形，使钢弦发生应力变化，从而改变钢弦的振动频率。测量时利用电磁线圈激拨钢弦并量测其振动频率，频率信号经电缆传输至频率读数装置或数据采集系统，再经换算即可得到钢筋的应力变化量。
3.8视频位移测量系统
视频位移测量监测系统采用物联网技术及智能灾变识别算法将视频数据转化为变形数据，实现对各类土木工程结构物的超高精度非接触式实时测量，达到对结构物健康状况全天候监测的目的。该系统广泛应用于桥梁、边坡、基坑、隧道、建筑物、高支模及大坝等结构动/静态变形的长期监测和预警。
3.8.1仪器技术参数
1、测量距离：0.1m-500m
2、算法分辨率：0.02pix
3、采样频率：≥20Hz（200点同步）
4、监测点数：任意设定，可见即可测
5、测量精度：
6、防护等级：主机（IP67），靶标（IP65）
7、测量波段：近红外850nm（可定制950nm）
8、数据传输距离：网线＜400m，光纤/4G无限制
9、供电方式：12V/24V /太阳能/市电AC220V
10、功耗：≤12W
11、工作温度：-40度~+80度
12、环境湿度：≤80%
3.8.2软件功能
1、采用windows系统平台，用户界面友好，调试便携；
2、自研相机智能快速标定系统，无需标定板等繁杂标定过程；
3、软件支持实时显示各测点的动态位移至及时程曲线；
4、支持数据本地存储（100G）; 485、有/无线网络传输；
5、支持TCP/IP，MQTT等多种通讯协议；MODBUS、JSON、Protobuf多种传输格式；CA加密；支持断网数据自存储，待通网后自动发送断网数据；
6、节能模式：支持主机与多靶标同步通电，待测量完毕后自动进入节能状态；
7、数据优化：异常数据自动剔除，数据定时归零，自动储存原始数据，定时校准，内置均值，中值，低通，滑动等多种滤波方式；
8、测量功能：支持开机自启/定时启动/延迟启动，连续测量/定时测量。
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