地铁运营自动化监测调研报告书

本文格式为Word版，下载可任意编辑——地铁运营自动化监测调研报告书......地铁运营自动化监测技术国内外研究现状调研报告上海地矿工程勘察有限公司二O一O年十一月.专业资料.目录第一章前言1其次章国内外监测技术研究现状12.1全站仪自动量测系统22.1.1系统的构成22.1.2TCA自动化全站仪22.1.3Leica标准细致测距棱镜32.1.4计算机42.1.5其他设备42.1.6实时监控软件42.1.7后面处理软件42.1.8观测方法52.1.9误差来源52.1.10误差来源52.2静力水准仪系统62.2.1系统组成62.2.2静力水准仪的布局62.2.3静力水准仪的测量原理72.2.2RJ型电容式静力水准仪主要技术指标82.2.3静力水准仪的安装及调试92.2.4静力水准仪的观测和运行维护102.2.5静力水准仪漏液及蒸发后所得数据的处理10第三章自动化监测工程的必要性与可行性分析113.1工程必要性分析113.1重大工程运营安好已成为社会稳定的重要因素之一113.2随着轨道交通不断创办和投入使用，地质环境变化及自身布局变形对其安好运营影响日益显现113.2重大工程安好运营对环境要求不断提高，需实时地掌管影响其安好运营的变形处境133.2目前国内监测市场的方法体系相对落后、不够系统，有待提高143.2工程可行性分析143.2.1政府和社会的高度重视143.2.2国内外相关技术的飞速进展供给了技术可行性14第四章终止语15.专业资料.第一章前言近年来，随着我国国民经济的飞速进展，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根基设施创办的重点和热点之一。“十五”筹划期间，国家用于城市地铁创办中的投资就至少达成两千亿。鉴于地铁在国民生产和生活中的重要性，以及地铁事故所可能导致的重大后果，如何确保地铁在创办及运营期间的安好那么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，十足不允许监测人员进入隧道内工作，所以要求务必在隧道内设置自动化监测系统代替人工操作，实现对隧道水平、垂直位移的连续、精确监测。考虑到地铁运行的时间很短，所采用的监测系统应能在35min内完成隧道内的变形监测，以掌管地铁运行过程中隧道变形特征和规律，以便实时操纵。

其次章国内外监测技术研究现状从20世纪70年头末，国外运行安好监测技术急速进展并广泛应用，其主要监测的对象为大坝、桥梁、高层建筑物、防护堤、边坡、隧道地铁等。进展到近阶段，除常规监测方法以外，采用先进技术方法主要是自动化监测、GPS技术、INSAR技术等。

在几何学、物理学、计算机仿真学等多学科、多领域的融合、渗透下，变形监测技术向一体化、自动化、数字化、智能化等方向进展。在集成多种监测方法、多学科专业技术的根基上，自动化监测技术近十年来急速进展。其根本原理是根据自动操纵原理，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电路、附件装置相合作，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。相对比与传统人工监测，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、成果预警的计算机操纵网络化。

目前国内外远程自动化监测系统主要有对近景摄像测量系统、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、巴赛特布局收敛系统。

2.1全站仪自动量测系统2.1.1系统的构成一个完整的自动化动态监测系统是指在无需操作人员干预的条件下，实现自动观测、记录、处理、存储、报表编制、预警预报等功能，它由一系列的软件和硬件构成，整个系统配置包括TCA自动化全站仪、棱镜、通讯电缆及供电电缆、计算机与专用软件。

图2.1-1莱卡全站仪举行瞬时自动化监测2.1.2TCA自动化全站仪TCA自动化全站仪能够自动整平、自动调焦、自动正倒镜观测、自动举行误差改正、自动记录观测数据，其独有的ATR（AutomaticTargetRecognition，自动目标识别）模式，使全站仪能举行自动目标识别，操作人员一旦粗略瞄准棱镜后，全站仪就可搜寻到目标，并自动瞄准，不再需要精确瞄准和调焦，大大提高工作效率。

图2.1-2TCA2022莱卡自动化全站仪TCA2022是LeicaTCA自动化全站仪中的一种（见图1），该仪器测角精度为0.5〞，测距精度为1mm1ppm。可通过专用的操纵软件来操纵观测目标、设定观测周期。

2.1.3Leica标准细致测距棱镜棱镜作为观测标志，利用膨胀螺丝固定在隧道内侧（见图2），其数目可按实际需要设定，该标志能被TCA2022全站仪自动跟踪锁定，以实施细致测角和测距。

图2.1-3莱卡标准细致棱镜2.1.4计算机计算机利用电缆和全站仪连接，并装有专用软件以实现整个监测过程的全自动化，既能操纵全站仪按特定测量程序采集监测点数据，并将测量成果实时举行处理，以便实时察觉错误，杜绝返工，也可以对各个观测周期的监测数据举行存储并生成监测报告。

2.1.5其他设备其它设备包括温度计﹑气压计﹑湿度计、连接电缆、外接电源等；

温度计﹑气压计﹑湿度计用于测定空气的温度、压力和湿度，将测定结果输入到计算机中，对观测结果举行修正，以提高观测精度。

2.1.6实时监控软件GeoMosMonitor是特意用于监测的、与TCA2022全站仪配套的变形测量软件，其在Windows环境下运行，并将数据存储在SQLServer数据库中，它既可按操设定的测量过程和选定的基准点、观测点举行相应的测量处理，也可快速建立三维坐标、位移量以及其它相关数据库，实现数据的快速存储、检索、编辑，可实时显示量测数据，并举行实时处理或后处理，能实时显示图形或事后显示。

2.1.7后面处理软件采用自己编制的软件，利用和GeoMos的软件接口，对测量数据举行后处理，按施工方要求的格式将监测点的位移变化转化为标准图表的形式直观地表达出来，绘制出监测报表和位移曲线，自动实现数据分析、报警以及报表生成的功能，可以根据用户的要求供给报表的形式。

2.1.8观测方法通过操纵软件，在每个观测周期开头前，利用布设好的基准点，测4测回推算出测站点的坐标，然后，四测回对全体的点举行自动观测，得到观测点的坐标。地铁运营期间24h实时观测。

2.1.9误差来源测量的误差来源于仪器的系统误差、测站和目标的对中误差、外界环境的影响、测量仪器的影响。

⑴仪器的系统误差主要是由仪器本身构造引起的，为保证精度，需在测量前对仪器举行检校，仪器即使在检校后还有剩余的系统误差。但由于监测需要得到的是2次测量之间的位移值，因此系统误差可以根本消释。

⑵由于测站点、观测点均采用强制对中措施，而且标志埋设后在整个观测过程中不再重新安置，因此，测站、目标的对中误差可疏忽不计。

⑶由于监测需要实时监测，而地铁隧道的湿度较大，对测距的精度会有影响，但地铁隧道内的温度﹑气压﹑湿度均对比稳定，因此，可不考虑这些外界环境因素对观测结果的影响，可在观测过程中利用数学模型举行修正。而列车运行带来的震撼却对观测结果的影响较大，故应尽量制止在这一时段举行观测。

⑷TCA2022全站仪测角精度0.5″，测距精度1mm1ppm，因此，其是影响测量的主要误差源。

2.1.10误差来源此次监测主要的误差来源是仪器的测角误差和测距误差，仪器的测角精度为0.5″，100m的监测范围内由测角所引起的最大误差为0.12mm；

仪器的测距精度为1mm1ppm，其中1mm为固定误差，1ppm为比例误差1mm/km，即100m的距离由测距所引起的误差为0.1mm，距离测量采用四测回观测仪器引起的误差为0.5mm；

根据各点给定的初始坐标估算，点位的平面精度约0.5mm，Z方向的精度与竖直角的大小有关，精度略低，但仍可以保证1mm的精度，能够得志施工及甲方对地铁养护的要求。

2.2静力水准仪系统2.2.1系统组成该仪器依据连通管原理的方法，用电容传感器，测量每个测点容器内液面的相对变化，再通过计算求得各点相对于基点的相对沉陷量。

见下图2.1-1，各静力水准仪安装后，将各静力水准仪导线联接至数据箱，能过无线传输或网线直接联接至电脑（可多台电脑同时查看），随时输出测量指令或设定定时测量指令，静力水准仪自动测量容器内的水位变化处境，通过确定的公式，解算为水位的升降量，从而形成报表。

图2.2-1静力水准自动化监测整体布局图静力水准仪静力水准仪静力水准仪数据盒数据采集电脑终端报表生成电脑终端2.2.2静力水准仪的布局由右图2.2-2所示，电容式静力水准仪由主体容器、连通管、电容传感器等片面组成。当仪器主体安装墩发生高程变化时，主体容器相对于位置产生液面变化，引起装有中间极的浮子与固定在容器顶的一组电容极板间的相对位置发生变化，通过测量装置测出电容比的变化即可计算得测点的相对沉陷。

图2.2-2RJ型静力水准仪布局及原理布局示意图2.2.3静力水准仪的测量原理该仪器依据连通管原理的方法，用电容传感器，测量每个测点容器内液面的相对变化，再通过计算求得各点相对于基点的相对沉陷量。其模型如下初始状态0任意次状态（j）图2.2-3连通管测量原理示意图如上图2.2-3所示，设共布设有n个测点，1号点为相对基准点，初始状态时各测量安装高程相对与（基准）参考高程面间的距离那么为、（i为测点i0,1n）；

各测点安装高程与液面间的距离为、、那么有（1）当发生不平匀沉陷后，设各测点安装高程相对于基准参考高程面的变化量为、。由图1-3可得（2）那么j次测量i点相对于基准点1的相对沉陷量为（3）由（2）式可得（4）由（1）式可得（5）将（4）式化入（3）式得（6）即只要用电容传感器测得任意时刻各测点容器内液面相对于该点安装高程的距离（含及首次的），那么可求得该时刻各点相对于基准点1的相对高程差。如把任意点做为相对基准点，将f测次做为