高支模在线监测方案

一、监测背景及设计思想

1.1监测背景

随着经济社会的持续快速发展，建筑科学技术的日益进步，建筑工程的规模、空间和体量呈逐步增长趋势，建筑物的平面布局、结构类型也更加复杂多样，大跨度、大截面梁及高空间的建筑物对高支模施工安全管理提出了更高的要求。高支模安全事故主要是高支模承载过大或变形过大诱发系统内钢构件失效，发生高支模局部坍塌或整体倾覆，进而造成混凝土浇注作业人员伤亡，高支模监测监管面临严峻挑战。

1.2设计思想

系统通过对高大模板支撑系统的模板沉降、支架变形和立杆轴力的实时监测，实现实时监测、超限预警、危险报警的监测目标。采用高精度传感器和自动采集仪，一秒内可读取最新数据。

当监测值超过预警值时，施工人员在作业时能从机器上读取预警信号，监测单位应及时通知现场项目负责人和监理人员，排除影响安全的不利因素；当监测值超过报警值时，监测设备发出报警信号的同时，安装在现场的警报器也会发出警报声。

系统除了能感知高支模外围情况，还可以方便监测支模体系的变化，提高监控水平。

1.3系统原理



二、监测目的及依据

2.1监测目的

高大模板支撑系统在混凝土浇筑过程中和浇筑后一段时间内，由于受压可能发生一定的沉降和位移，如变化过大可能发生垮塌事故。为及时反映高支模支撑系统的变化情况，预防事故的发生，需要对支撑系统进行应力、沉降、位移的监测。

2.2在线监测优势

目前对高支模的检测，主要是通过人工目测检查或借助于便携式仪器测量，对得到的信息再进行人工的数据分析与报告，但跟自动化监测相比，还有不少的差距。



2.3监测依据

《工程测量规范》(GB50026-2007)，国家标准；
《建筑变形测量规范》(JGJ8-2007)，国家行业标准；
《建筑施工临时支撑结构技术规范》（JGJ300-2013），国家行业标准；

三、监测内容及监测布置

3.1应力监测

（1）监测仪器

工作仪器设备的精度、稳定性直接关系到测量数据的准确性、可靠性，是测量项目能否成功的关键因素之一。本高支模应力监测使用仪器设备如下：


应力计多为振弦模拟信号输出，需要有相应的振弦采集模块，实现数据的信号转换，在通过无线传输模块实现数据与在线监测平台（知物云）的对接。

振弦采集模块和无线传输模块的设备如下：



（2）监测频率

监测频率可根据施工期阶段的项目需求，随时进行采集粒度的改动。可支持几分钟到几十分的数据采集粒度。

（3）监测技术和方法

应变监测采用表面应变计，安装于高支模节点处，密切监测高支模节点处的应变集中处的应力变化情况。应力计用专用强力胶或膨胀螺丝将仪器两端固定在测点位置表面。


图1表面式应变计安装示意图

该方式通过成熟的GPRS/GSM网络，通过灵活地控制设备的采集制度，进行远程控制。根据现场工况，直接通过无线传输模块实现对现场设备数据的采集和控制，简单方便。
针对本项目，应变计布置在高支模支架节点处，共计8处。在知物云监测平台上的热点图例如下：


图2应变计测点布置图

3.2沉降和水平位移监测

（1）监测仪器

沉降和水平位移的监测既可以做在线监测，也可以做人工监测。考虑到成本问题，沉降和水平位移的监测采用人工监测。监测到的数据可以手动输入到知物云平台上，同应力监测数据一样，在知物云平台上实现实时查看和调用。
沉降和水平位移监测设备：



（2）监测频率

沉降监测：浇筑前观测二次；浇筑时，每隔30分钟观测一次；浇筑完成后前三天每天观测一次，第四天开始每3天观测一次，第十天开始每周观测一次，预计总观测时间为一个月，最多总观测次数50次。

（3）监测技术和方法

因高支模监测周期较短，可忽略基准点的自由沉降影响，场外基准点布置一个即可。根据高支模施工现场内实际情况在离施工区域20～50m内布置1～3个高程传递点，可选择牢固的柱体或墙体进行布设。布设方法可使用25mm钢筋或爆炸螺丝钻孔植入柱体或墙体。

进行高支模监测前，应从场外基准点按照二等精密水准测量的技术要求进行引测，确定工作高程传递点稳定后，再进行高支模的沉降观测，引测应组成闭合水准路线。

水平位移监测点拟采用小反射棱镜或反射片作标志。在支架立柱1.5～1.8米高处固定监测标志，并用红漆编号。

四、数据采集

监测平台只要能够接入互联网，即可取得测试得到的数据；安全可靠SQLserver数据库是大型的数据库，它的安全性高用它来做监测系统的数据引擎可以保证数据的安全；系统对用户实现管理功能，通过检查使用者的名字和密码，使用者才能进入。通过数据流方式传输，资费与短信相比较为便宜。

GPRSDTU采用ARM9高性能工业级嵌入式处理器，以实时操作系统为软件支撑平台，超大内存，内嵌自主知识产权的TCP/IP协议栈。为用户提供高速，稳定可靠，数据终端永远在线，多种协议转换的虚拟专用网络。

DTU在应用之前首先要进行设置，通过软件设置好数据中心的IP和端口及其它参数的设置，设置好之后串口和采集器串口对接，DTU上电之后根据事先设置好的中心IP和端口进行连接，成功连接到中心软件后即可双向透明传输数据。

用户可以通过任何能联网的电脑，登录服务器输入自己的用户名密码及时查看自己监测的信息。系统提供的图标显示更直观的显示被监测的数据。

知物云监测平台：

支持GSM双频网络和GPRS数据通信网络等2.5代无线网络；

易于安装、维护；使用方便、灵活、可靠，即插即用；

能强大的嵌入式互联网控制器，具备完整的TCP/IP协议栈及功能强大的透明传输保障机制；

可实现点对点、点对多点多种方式的实时数据传输；

不依赖于运营商交换中心的数据接口设备，直接通过Internet网络随时随地的构建覆盖全国范围内的移动数据通信网络。



图3无线实时监测结构图

无线远程数传采集系统具备如下优点：

能实现远程无线监控；

可实现短信报警；

可节省大量线材等费用；

可在任何有网路的地方经过授权后即可查看实时监测数据。

五、数据处理及分析

监测数据均由计算机进行处理与管理，当取得各种监测资料后，及时进行处理分析，预测最终位移值。每一测点的监测结果要根据其位移变化速率和管理基准等综合判断结构的安全状况，并编写汇总报表。

监测数据的整理分析及反馈的方法和内容通常包括监测资料的采集、整理、分析、反馈及评判决策等方面。

(1)数据整理

每次观测后应立即对原始观测数据进行校核和整理，包括原始观测值的检验、物理量的计算、填表制图，异常值的剔除、初步分析和整编等，并将检验过的数据输入计算机的数据库管理系统。

(2)数据分析

绘制测点时间位移曲线散点图和距离位移曲线散点图，如果位移的变化随时间而渐趋稳定，说明该处处于稳定状态，如图中的正常曲线。下图的反常曲线中，出现了反弯点，这说明位移出现反常的急骤增长现象，表明该监测点处已呈不稳定状态，应立即采取相应的施工措施进行处理。

六、监测方案设备统计

根据以上监测方案的配置，所用设备数量统计如下（不包含人工监测的全站仪和水准仪）：

传感器设备清单

END