自动化监测技术在地铁中的应用研究

吴森阳　王星星　曾瑀韩

摘要：研究的自动化监测技术，使城市轨道交通工程的监控量测实行自动化。本系统将实现监测仪器的数据自动化采集，然后通过无线传输技术将采集的数据传输到数据处理终端，数据处理终端对数据进行整合、管理分析从而自动生成监控量测安全分析报告等。在节约大量人工成本的同时，避免了常规监控量测中人工误差、数据采集和分析延时等缺点。

关键词：地铁；无线传输技术；自动化监测

近年来，随着我国经济社会的蓬勃发展，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。传统方式的人工监测已不能满足高精度、高频率的监测需求。而随着测绘新仪器、新技术的不断应用，自动化监测技术为这方面的工作提供了一个崭新的手段。

随着电子技术、计算机技术和通讯技术的发展，大大推动了地铁监控的发展，这就使得实现地铁结构实时监控成为了可能。由于传统监控量测的缺点，无线传输自动化监测技术在地铁中的推广与应用非常迫切和必要。

1地铁监控量测现状

我国地铁自动化监控量测总体普及度不高。相比于自动化监控量测，传统监测方法存在以下问题：

（l）数据的采集：地铁监测一共46个监测项目，采用的仪器也是种类繁多，大多是手动测量，最多也只是半自动即是人工操作仪器，仪器自动读数并保存。这也就造成了人工操作仪器的人为误差或者错误。

（2）数据的处理：现场监测数据的处理等大多停留在手工方式下，信息化管理程度较低，并且人工处理错误率较高，不能及时发挥反馈设计和指导施工的作用。

（3）数据的管理：数据管理大部分是对数据的Excel 表按照监测日期和监测项目进行简单的分类和储存，缺乏对数据的整合、综合管理，而且如此多数据的管理工作量很大，还很容易造成数据的混乱和丢失。

综上，无线传输地铁自动化监测系统的应用显得尤为重要。

2地铁自动化监测技术应用目标

通过地铁自动化监测技术应用，拟达到如下几点：

（1）实现全天24h连续地自动监测。可根据施工状况动态调整监测频率从而保障地铁建设的安全，及時反映工程风险。

（2）建立高精度的基准点，采用实时差分式的测量方案，可以最大限度地消除或减弱多种误差因素，并且避免人工测量的偶然误差，从而大幅度地提高测量结果的精度。

（3）实时进行数据处理、数据分析，自动、及时报警，使得风险信息在最快的时间内得到传达。

（4）报表、测量表、图形输出等，为内业资料处理减轻劳动力，节约人工成本。

（5）系统维护方便，运行成本低。

3地铁自动化监测系统的组成

地铁自动化监测系统的组成包括：数据采集设备、无线传输设备、自动化监测控制软件。其示意图如图3-1所示。

3.1数据采集与传输系统

数据的采集与传输系统包括监测数据采集设备和数据传输设备的同时，还需要稳定的电源系统对数据采集和传输设备持续供电。同时，防雷系统、保护机箱及防震动、干扰等其他设备都是地铁监测现场数据采集和传输设备稳定的重要保障，也是自动化监测技术应用的基础。

根据监测类型分类，目前广泛使用的监测设备：沉降类主要采用静力水准、梁式倾斜仪、光纤等监测设备、水平位移类主要采用测量机器人等监测设备）、微距离变化类主要有裂缝计、变位计等监测设备、应力应变类主要有钢筋计、应变片等监测设备。按照其工作原理，监测设备分为：电压式传感器、电阻式传感器、电感式传感器、振弦式传感器、CCD式传感器、标准信号等。

目前，数据的采集设备应用和开发较为成熟。但是由于地铁类监测项目较多，市面上的自动化监测设备还不完全，且部分设备由于监测项目的特殊性还没有完全达到自动化监测。有些数据采集设备由于其结构复杂、造价高昂，使得在自动化监测使用上不能普及，这也成为了自动化监测技术普及的障碍。怎么结合工程实际，发展性能稳定、价格低廉的数据采集设备成为今后自动化监测技术亟需解决的问题。

数据传输系统主要在于监测数据传输方式的选择。自动化监测的数据及操作指令传输主要采用有线传输和无线传输两种方式，这一技术已经非常成熟，再次不再叙述。两种传输方式各有优缺点，结合地铁工程实际，选择合适的数据和操作指令传输方式。

3.2自动化监测控制软件

自动化监测控制软件分为采集单元及传感器控制部分和数据后处理部分。

采集单元及传感器控制部分能够控制现场监测设备，发送数据采集指令达到数据自动化采集的目的。数据采集之后，数据后处理部分将监测成果进行整合、管理分析、存储，自动生成分析报表、图表等。

（1）系统设计原则

系统设计应遵循以下原则：

①系统可扩展性和灵活性，实现系统体系结构和应用功能的可扩展性和灵活性。

②系统可靠性，架构设计科学、合理。

③系统安全性，充分考虑网络系统级、操作系统级、数据库系统级和应用程序的安全性，保证系统安全的运行。针对不同的用户赋予不同的可访问的权限。

（2）系统主要功能

①远程监测指令发送；

②数据的入库、出库、管理；

③设置控制值，通过控制值确定预警状态；

④生成报表、测量表、变化曲线图；

⑤工程量、预警情况等数据统计；

⑥工程风险等级综合评价。

无线传输自动化监测系统在地铁中的应用应结合工程实际需求，并且紧密贴合国家规范进行数据后处理模块开发。

4结论

随着地铁工程的建设和发展，无线传输自动化监测系统在地铁中的应用也会越来越普及。自动化监测的应用减少了人工测量误差提高了测量精度和节约劳动成本的同时，弥补了人工在危险区域或地铁运营时不能作业的缺点。借助系统数据后处理模块，可迅速对此数据进行分析，对监测工程结构健康状态进行评估，及时向施工、设计、运营单位反馈信息，确保了地铁建设或运营安全。

参 考 文 献

[1] 潘国兵，曾广燃，吴森阳.基于GPS与GIS的土石坝自动化监测预警系统研究[J]：长江科学院院报，2013（9）：110-113

[2] 周山，付振华.广州地下铁道既有隧道的自动化监测方案[J]：科技咨询导报，2007（17）：34-36

[3] 包欢，徐忠阳，张良琚.自动变形监测系统在地铁结构变形监测中的应用[J]：测绘学院学报；2003（2）：76-79

[4] 高爱林，张健全，张建旭.基于无线传输的自动化监测系统在地铁中的应用[J]：城市快轨交通究，2011（4）：35-38

[5] 刘军，张飞进，高文学.远程自动连续监测系统在复杂地铁工程中的应用[J]：中国铁道科学， 2007（3）：142-146

[6] GB/T 50911-2013，城市轨道交通工程检测技术规范[S]

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