地铁监测研讨

1、地铁运营期间沉降变形在线监测201211上海华测创时测控科技有限公司上海华测创时测控科技有限公司shanghaihuacechuangshicekongkejiyouxiangongsi目 录25.5.监测系统的一体化 3.3.在线监测可行性2.2.国内外监测发展 1.1.前言 4 4、系统构成6.6.8.8. 结束语7.7.监测应用框架目录运营监测一、前言近年来，随着我国国民经济的飞速发展，人们对城市交通快速和便捷的需求日益高涨，运量大、准时、快速的城市地铁交通因此也成为国家基础设施建设的重点和热点之一。“十二五”计划期间，国家用于城市地铁建设中的投资就至少达到两万亿。鉴于地铁在国民生产和生

2、活中的重要性，以及地铁事故所可能导致的重大后果，如何确保地铁在建设及运营期间的安全则成为地铁工程和运营部门需要共同面对的一个重要课题。由于地铁隧道在一天中的三分之二以上的时间是处于全封闭的运营状态，绝对不允许监测人员即时有效的进入隧道内工作，所以要求必须在隧道内设置自动化监测系统代替人工操作，实现对隧道、轨道的变形监测。考虑到地铁运行间隔时间短，所采用的监测系统应能在1030秒内完成隧道轨道内的变形监测，以掌握地铁运行过程中隧道轨道、变形特征和规律，以便及时控制预报排查。在线监测可行性今年来，国内外相继发生了一系列建筑物变形异常导致的安全事故，给人民生命、国家财产造成了极大的损失。这些运营中的

3、变形异常具有长期缓变、瞬时突变、难补救、危害大、不易发现等灾害性特点。作为一定区域内政治、经济和文化中心的城市，既是人口和财富的聚集地，也是交通和通讯的重要枢纽，一旦发生运营中的安全事故，损失将会非常严重；从可持续发展的角度出发，运营中地铁变形是城市管理中不可忽视的重要环节，必须对其进行系统、现代、科学、专业的监测，确保重大建筑及公共场所的安全运营，保障社会的稳定发展。国内外的监测发展国内外的监测发展 其基本原理是：根据自动控制原理，把被观测的几何变其基本原理是：根据自动控制原理，把被观测的几何变形量（长度、角度）转换成电量，再与一些必要的测量形量（长度、角度）转换成电量，再与一些必要的测量电

4、路、附件装置相配合，组成自动测量装置，将测量数电路、附件装置相配合，组成自动测量装置，将测量数据自动采集、传输到指定系统，完成自动化监测过程。据自动采集、传输到指定系统，完成自动化监测过程。相比较与传统人工监测，它具有连续、动态、实时、精相比较与传统人工监测，它具有连续、动态、实时、精确等显著优势。现代的自动化监测技术已实现了运行变确等显著优势。现代的自动化监测技术已实现了运行变量的实时数据采集与传输、数据管理、在线分析、综合量的实时数据采集与传输、数据管理、在线分析、综合成图、成果预警的计算机控制网络化。成图、成果预警的计算机控制网络化。 目前国内外远程自动化监测系统主要有对近景摄目前国内外

5、远程自动化监测系统主要有对近景摄像测量系统、像测量系统、多通道无线遥测系统、光纤监测系统、全多通道无线遥测系统、光纤监测系统、全站仪自动量测系统、静力水准仪系统、轨道变形监测系站仪自动量测系统、静力水准仪系统、轨道变形监测系统、自动化收敛系统。统、自动化收敛系统。举例（上海）以上海为例，上海软土地基由于自身的固结和工程荷载的双重作用满载轨道设施通车后，仍然伴随隧道变形、下沉的现象。在运营过程中，必须控制隧道的变形和下沉幅度始终处于安全运营允许的范围内。这就要求，一方面在施工过程中应依据地质勘查评估资料制定具有前瞻性的施工技术方案，采取最为稳妥的施工技术进行建设；另一方面则需要在工程运行过程中，

6、对轨道工程进行地质环境、结构本身的动态监测，发现问题及时采取防止措施，以确保运营正常和安全。为此，有关部门制定有相应措施，聘请专业单位对地铁进行永久性动态监测，定期向地铁管理部门提供准确完整的监测数据，为地铁采取综合性的预防和治理措施提供了科学依据。目前常规人工监测情况主要有：从1994年至今，轨道交通1号线进行沉降监测、收敛监测，上、下行线共计2654个测点；1999年至今，2号线也开始进行沉降监测及收敛监测，上下行线共约5211个测点。监测频率为2次/年，均采用电子水准仪及全站仪、控制。中短期监测：地铁有关法规规定，在轨道外边沿50米红线区域内的周边施工，必须对地铁安全运营状态进行监护。主

7、要手段采用沉降位移、水平位移、收敛、接缝、应力、应变测试等，多为人工监测，很少实现自动化。上海地铁历年数据图3.1-1 轨道交通1号线累计沉降变化（1994.12-2002.11）由上图可以看出，轨道交通运营以来，隧道发生了多处变形与沉降，总体处于沉降状态，并在空间上表现出明显的不均匀变形特点： 轨道交通2号线累计沉降变化（1999.12-2002.12）及时地掌握影响其安全运营的变形情况及时地掌握影响其安全运营的变形情况经过一定时期的大规模、大容量的城市建设，带来了数倍于此的管理时期，安全运营问题尤为凸显。一方面是相对脆弱的地下基础，一方面是不断增长的建筑物管理需求，形成上海城市化进程中相互

8、依托、相互影响的两方面，也不可避免的出现运营中变形异常导致的安全问题。为此，必须通过系统、科学、先进的监测方法及时掌握影响其运营安全的变形情况。设计、施工、维护构成了建筑的生命周期。在早期的城市规划和城市建设中，绝大多数进行监测的建筑仅仅关注设计、施工阶段，对运营阶段安全监测的重要性认识不够，使有关预埋预装、监测数据的初始值的获取、设计空间的预留等都难以做到，给建成后的安全监测带来较大苦难。一线二线城市飞速发展，一大批建筑处于设计、施工阶段应该具备“生命周期内全程监测”，做好安全监测的前期工作。纵观国内数十年变形监测技术的发展历程，传统的变形监测方法主要采用的是大地测量和近景摄影测量方法，发展

9、到精度高、自动化监测程度强的静力水准技术、测量机器人（Georobot）自动化收敛技术、变形监测技术、实时自动化检测与专家系统等最新技术，在数据处理与分析建模方面着重纳入了随机过程、小波变换、时序分析、灰色系统、Kalman滤波、人工神经网络、频谱分析等新理论，新方法。测量机器人的使用。全自动跟踪全站仪（RTS，Robotic Total Stations），有时也称测量机器人，为局部工程变形的自动化监测或室内监测提供了一种技术手段，它可以进行一定范围内无人值守、全天候、全方位的自动监测，其监测精度可以达到亚mm级。、项目可行性分析项目可行性分析信息技术的发展，使得数字摄影测量和实时摄影测量技

10、术在变形监测中的深入应用开拓了非常广泛的前景。光、机、电技术的发展研制了一些特殊和专用的监测仪器可用于变形的自动监测，它包括应变测量、准直测量和倾斜测量。例如，遥感垂线坐标仪，采用自动读数设备，其分辨率可达0.1mm；采用光纤传感器测量系统将信号测量与信号输入合二为一，具有很强的抗雷击、抗电磁场干扰和抗恶劣环境的能力，便于组成遥测系统，实现在线分布式监测。系统构成变形监测系统是利用传感器技术、信号传输技术，以及网络技术和软件技术，从宏观、微观相结合的全方位角度，来监测影响高铁路基沉降安全的关键技术指标，记录历史、现有的数据，分析未来的走势，以便辅助监测运营单位决策，提升安全保障水平，有效防范和

11、遏制重特大事故发生。系统依托智能软件系统，建立分析沉降预警模型，实现与短消息平台结合，当发生异常时，及时自动发布短消息到监测管理人员的手机上，尽快启动相应的预案。结构图系统由传感器、数据采集装置、无线信号传输装置、中心信号接收及处理装置、机房及计算机软件系统、组成。沉降监测单元、主要由静力水准仪、无线采集传输模块构成收敛监测部分：双轴MEMSMEMS传感器、无线采集传输装置组成前端部分：沉降、收敛前端部分：沉降、收敛水平位移模块水平位移模块轨道监测模块轨道监测模块沉降水平尺、以及轨道磁吸式倾角传感器、无线采集仪系统功能现场数据通过无线发射装置发送到监测中心PC，软件自动对测量数据进行换算，直接

12、输出监测物理量利用网络进行数据传输或者内部局域网方式，完成对传感器数据的采集和监测。软件可设置上限报警命令，手机短信报警能够时时掌控，PC 接入INTERNET 网络就可进行数据采集和监测分析、预警预报。系统建立开放的数据接口，通过专线或网络或带宽允许的情况下走公用互联网，接入或远程查看支持远程专家会诊。监测管理一体化系统可实现施工期间的监测进行无缝数据对接、数据延伸至运营监测，确保完成基建初始数据和后期监测数据连贯分析，提供完整的历史数据和分析依据为后期的安全运营故障分析保驾护航。实现全线监测管理、基础信息管理、监测 日、周、月、季、年报。监测评估、工矿地质、周边环境、沉降监测管理、轨道变形

13、监测管理、变形监测管理、下载管理、预警预报、专家在线、施工监测Web数据上报管理、监测管理、图纸管理、区间监测分站数据汇总、监测分类管理、报表管理、信息发布。监测软件数据采集终端软件是通用的管理各种各监测设备的信息系统。数据采集终端软件负责配置采集设备的基本信息及采集频率，即支持定时采集，又采用主动式触发数据发送模式，即保证了数据的实时性，又保证了数据的有效性。在系统初始化的过程中，数据采集终端软件可以快速的完成设备的调试工作。信息发布平台信息发布平台主要功能包括在线监测、数据分析、监测管理、预报预警系统管理五大部分。在线监测：以多种方式，全方位体现出地铁沉降自动化监测的实际运行参数情况，保证

14、了监测信息全面、及时、准确。软件介绍 数据分析：针对地铁运行中的各项指标集数据分析：针对地铁运行中的各项指标集中分析，提供了历史数据查询及多个安全中分析，提供了历史数据查询及多个安全指标数据对比的功能。指标数据对比的功能。 监测管理：对地铁及其相应的预案信息、监测管理：对地铁及其相应的预案信息、基础资料、周边环境、数据报表等进行集基础资料、周边环境、数据报表等进行集中管理，使监测方在地铁管理上更加信息中管理，使监测方在地铁管理上更加信息化、自动化。化、自动化。 预报预警：实时分析和解读各监测数据，预报预警：实时分析和解读各监测数据，做出单项或多项对比报警功能，对出现的做出单项或多项对比报警功能

15、，对出现的预报预警情况进行在库区机房声光报警和预报预警情况进行在库区机房声光报警和联动短信群发平台，并在预报预警的处理联动短信群发平台，并在预报预警的处理过程中建立消除机制，保证预报预警得到过程中建立消除机制，保证预报预警得到及时的处理。及时的处理。 系统管理：为信息发布平台提供了良好管系统管理：为信息发布平台提供了良好管理支持，使信息发布平台更加灵活、更易理支持，使信息发布平台更加灵活、更易扩展。扩展。软件构架巡检管理系统巡检管理系统包括系统管理、设备管理和采集管理三大部分。主要负责采集设备的管理和设置。系统管理：对设备的预警信息进行详细的设置，数据备份为用户提供定时的数据自动备份保证了数据安全。设备管理：对所有的采集设备进行统一的管理，在管理上更加集中、方便。可实时检测各个设备的运行状态，发现异常，及时在监测区机房主机上声光报警。采集管理：对系统采集的原始数据进行了集中预处理，使其在信息发布系统中更加快速、直观的展示。采集管理提供了很强大的扩展功能，使整个系统能够更好的兼容各种采集设备，具有良好的扩展性及兼容性如图软件说明HuaceMos软件界面web软件云软件云软件平台管理资源下载采集管理预警预报区间监测案例结束语 地铁运营沉降变形监测系统具有集成化、一体化、遥测、数据远程传输、预警、网络化功