地铁隧道全站仪自动化监测的技术难点问题思考

吴文龙 齐晓东 张楠 王紫晨 李阳

摘 要：由于在地铁旁的进行开挖可能会导致地铁外部的负荷发生变化，这样容易对地铁的结构安全造成一定的影响，所以为了确保地铁在使用过程中的安全问题，有必要对地铁的结构进行监测，及时发现它在运行中出现的异常，然后对原因进行分析并采取有效的防治措施，进行隧道结构监测对于预防工程事故的发生以及地铁的正常运营具有十分重要的作用。

关键词： 地铁隧道；全站仪；自动化监测；技术难点；问题思考

随着社会经济的不断发展以及城市化的不断推进，城市人口在不断增加，人口密度不断增大，这个城市交通带来了巨大的压力，城市交通拥堵在一定程度上也制约了城市的经济的发展。为了能够解决巨大的交通压力，许多城市开始建立地下轨道交通来作为解决措施。但是随着城市建设不断发展，在地铁隧道周围出现了许多高层建筑，这些都可能对地铁隧道的安全性以及稳定性造成一定的威胁，这也将影响到整个城市的交通系统。为了能够确保地铁在运行过程中的安全性，确保人们的人身安全，所以需要对地铁隧道的结构进行监测。但是由于传统的隧道结构监测方法成本过高、时效性差、精度不高、缺乏可行性等因素，已经逐渐被新兴的监测技术所取代。为了能够在地铁隧道监测过程中及时了解轨道的结构情况，进行信息化的监测，确保地铁隧道在使用的过程中不会出现安全问题，能够对突发状况迅速作出反应，所以地铁隧道的监测中一般是人工监测与自动化监测相结合，提高了监测的准确性、及时性。

1.系统结构概述

1.1系统的需求分析

目前已经有许多城市的地铁在进行无人值守的自动监测工作，随着自动化监测技术的不断推广，站点的压力越来越大，虽然人们对站点的稳定性又提出进一步的要求，传统的监测模式一般是单任务单测站，这显然不能满足系统监测的需求，也在一定程度上制约了系统规模的扩大。因此，能够拥有一套对监测项目进行统一控制管理的系统，可以减少许多工作负担，因此建立自动化监测系统势在必行。

与此同时，根据项目的实际需求对自动化监测系统也提出了以下需求：第一，能够在地铁运行期间对地铁隧道内的变形监测数据进行自动化采集；第二，要求数据服务器便捷稳定；第三，能够利用无线网络对多个项目、任务进行远程的控制以及接收；第四，组建客户端以及服务器架构的自动化监测平台；第五，及时对变形监测数据进行分析处理；第六，将所采集到的数据、研究成果进行科学管理；第七，能够使得图形报表实现自动化显示和输出，以及报告草稿的自动生成。[1]

1.2系统的总体架构分析

系统的总体架构主要是由三部分组成，分别是服务器、控制端以及客户端，各个部分能够通过互联网实现数据通讯，主要表现如下：

服务器主的作用主要是数据的物理储存中心、控制端与客户之间的交互平台，它具有固定IP地址，服务器主要包括了数据库、通讯软件以及服务器管理软件等。控制端则是对于安装了控制软件的联网电脑，通过互联网对现场监测设备的查询、控制、输出、结果等。客户端就是地铁隧道的监测现场，比如无线通信装置、工控机、电缆等，用于监测数据的采集以及与客服端管理软件的通讯等。[1]

2.监测系统的组成部分

2.1索佳NET05AXII测量机器人

由于地铁在运营期间的项目监测特点，使得地铁在采用监测技术时只能采用自动化监测，系统安装调试也只能在地铁运营窗口进行，那个实施的时间并不是很长。而工程监测采用索佳NET05AXII测量机器人，它不仅仅可以对目标进行自动识别拍照，还具有自动测量的功能，它的侧角精度以及测距精度都十分准，而且索佳NET05AXII测量机器人凭借其目标照明以及激光指向功能，能够在第一时间发现目标、照准目标，在一定程度上有助于安装调试速度的提高。[2]

2.2监测棱镜

目标棱镜的设置一般位于基准点以及变形点上，当目标距离不同时，所采用的棱镜也不同，当距离较远时采用标准圆棱镜，距离较远时采用L型棱镜。棱镜一般是被固定在隧道壁上，棱镜面朝向测站点，并做好棱镜的防水工作，同时对一些固定在睡觉下方的监测点，为了防止定位不被碰动，可以采用角钢对棱镜进行保护。[3]

2.3通信控制系统

在进行自动化监测时，监测系统一般都是采用GPRS无线网络控制全站仪，在一些没有网络信号的区间内，可以采用光纤延长到无线网络的区间到无限网络的区间，再经由GPRS进行网络远程通信，除此之外，还支持变成的电源控制管理。[3]

2.4南方SMOS监测系统软件

南方SMOS监测系统软件在地铁隧道全站仪自动化监测中常被使用，喜欢比较专业的实时自动监测软件，支持多种品牌的测量机器人，能够对多种限差进行实施的监测报警，能够通过对数据的分析、软件的控制，利用实时差分进行技术改进，这在一定程度上缓解各种外界因素以及场内环境所带来的影响，使得测试出来的数据更加真实，能够更加精确地展示出各个测站点的数据变化。同时南方SMOS监测系统软件还具有多种功能，可以进行电源管理、仪器参数远程检查设置、测站检查等，使得监测系统更加的稳定准确。[4]

3. 技术难点问题以及解决的措施方案

地鐵隧道是一个比较狭长的空间，地下列车一般每间隔5分钟就会在轨道中高速运行，除了克服地铁复杂的环境还要确保地铁的正常运行，这些因素使得地铁隧道自动变形监测系统相较于其他工程的监测系统更加困难，更加需要技术的支持。与此同时，因为这些制约因素给地铁变形监测带来了一定的技术难度，使得地铁自动变形监测手段在一定程度上有着其他常规测量说不可比拟的优越性。

除此之外，南方SMOS监测系统软件在一定程度上控制了人工成本，能够在无人值守的情况下进行24小时自动监测，谁能够实时掌握监测数据，并对数据进行处理分析、报表输出、图形以及自动报警等，即使列车在正常运行的情况下也不会影响对数据的自动测量。

结束语

综上所述，在地铁隧道全站仪自动化监测中，采用索佳NET05AXII测量机器人，无论是精度还是可靠性，都能满足系统监测的长期需求，也为监测系统在今后的运行之中打下一定的基础，而索佳NET05AXII测量机器人因为具有激光指向功能和目标照明功能，所以能够在地铁正常运行的情况下快速发现目标并照准目标，从而提高了安装的调试速度，南方SMOS监测系统软件则是可以对异常情况进行监控报警。全站仪自动化监测系统的广发使用，可以给地铁的安全运行提高保障，也促进了隧道交通的发展。

参考文献：

[1]范可歆.基于智能型全站仪的地铁隧道变形自动化监测技术及应用[J].建筑工程技术与设计，2017，（23）：5554-5554.

[2]吴石军.基于智能型全站仪的地铁隧道变形自动化监测技术及应用[J].铁道勘察，2017，（2）：7-10.

[3]黄鸿伟.地铁隧道全站仪自动化监测的技术难点问题及解决方案[J].测绘通报，2016，（8）：149-151.

[4]蔡干序，李钰城.地铁保护区自动化监测精度分析[J].现代测绘，2017，（6）：35-38.

[5]陈喜凤，黄腾，刘岭， 等.GeoMoS在地铁保护区自动化监测中的应用[J].测绘工程，2013，（2）：64-69.