MSS50移动模架智能监控系统技术方案

刘兴峰 山东恒堃机械有限公司

一、工程概况及移动模架简介

海南铺前大桥是海南省“两桥一路”的重要组成部分和关键性控制工程之一。大桥位于海南文昌市铺前镇与海口塔市村之间，长度3.96km。设计标准为双向六车道一级公路设计，设计速度80Km/h。本项目箱梁设计采用MSS50移动模架法施工。

MSS50移动模架全长166.98米，总重1114.4吨。主要由主梁、鼻梁、横梁、牛腿倒运系统、前吊梁、后吊梁、内模、外模、推进小车和竖向千斤顶等组成。

二、移动模架智能监控系统技术方案

（一）设计原则

MSS50移动模架作为一种桥梁现浇设备，在混凝土浇筑施工过程中，各主要构件要承受施工载荷和自重产生的力，同时产生一定的变形，受力和变形均不能超过设计值，需要进行实时监控；在模架移动过孔过程中，运动构件的动作同步性、协同性，对施工安全至关重要，也需要进行实时监控；移动模架为大型施工设备，其受力构件、运动构件较多，浇筑工况和过孔工况需监控的部位分散在设备各处，监控难度较大。

以往的移动模架设备，没有配备专用的监控系统，设备监控完全靠施工人员巡视检查，在检测的准确性、实时性、便捷性上不能满足施工需求。

根据本项目及相关标准规范的要求，结合设备的具体情况，利用成熟先进的现代控制技术、传感技术和公司自身丰富的工程经验，充分考虑整体系统的先进性、实用性、可靠性、操作简易性、经济性，并提出切实可行的设计、实施方案，以保证移动模架工作的可靠性和作业质量，进而确保整个项目的顺利完成。

该系统可实现实时数据采集、施工流程控制、施工流程动画监控、报警处理、断电终止误操作、各工况视频显示等主要功能。

（二）系统设计方案

监控系统主要由监控中心、视频监控子系统、设备受力监控子系统、三大部分组成。

1.监控中心。设备现场配备专门的监控中心。监控室宽敞舒适，视野良好，配有办公桌、椅子和空调。监控室内放置有一台监控上位机、两台显示器、硬盘录像机以及数据转换线等设备。

监控室是对整个监控系统进行查看和管理的中心。管理人员可通过一台显示器对视频监控子系统进行查看和管理；通过另外一台显示器可以查看和管理设备状态监控子系统和应力监控子系统。

2.视频监控子系统。视频监控系统能全面、直观的观察模架各个工控的运行情况和箱梁施工过程。视频监控系统主要由摄像机、交换机、无线网桥、硬盘录像机、监控中心、网络及电源连接线组成。

根据模架的施工特点，摄像机的布置情况如下：

（1）加长鼻梁两端各设一台，可观察牛腿倒运及模架过孔情况；（2）前鼻梁1处设置一台，观察底模板及横梁情况；（3）鼻梁1上方，标高高于桥面2米处，设一台高清球机，全面观察箱梁施工情况及模架过孔情况。

视频监控系统采用了光缆、无线网桥和网络云传输三种通讯方式。与监控室同侧的摄像机通过光缆与硬盘录像机连接，另外一侧的摄像机通过交换机和无线网桥与硬盘录像机连接，在现场监控中心上能查看监视画面，并进行相关设置和管理。云端球机通过4G网络远程传输，在远程的监控中心（项目部或公司的电脑）可查看球机的监控画面，并进行相关设置和管理。

（三）设备受力监控子系统

系统结合结构在浇筑和过孔时的受力特点，进行关键构件的应力监控和主梁挠度监控，通过监控中心的数据，判断设备的受力情况及构件的应力是否在安全范围之内。

设备受力监控子系统由监控传感器、自动化测试系统、上位机和专用系统软件组成。

结合结构在浇筑和过孔时的受力特点，进行构件应力和主梁挠度监控。在鼻梁、主梁支点平衡梁和主梁跨中的最大受力处安装合理布置了28个传感器进行应力监控；在主梁支点和主梁纵向跨中布置了4套静力水准仪进行挠度监控。同一测点并列布置两个应变计，1个应变计故障时，另外1个可正常测量数据。这种布置使系统更加稳定、可靠。

图1：结构受力及挠度监控传感器布置图

受力监控子系统的数据通讯采用了总线电缆传输、基于ZIGBEE的现场无线网络传输和基于GSM/GPRS的电信网络传输三种数据通讯方式。

传感器通过总线电缆将数据传输到自动测试系统，自动测试系统通过ZIGBEE无线网络和电信网络分别将数据传输到现场监控中心和远程监控中心。

三、结语

该方案结合MSS50移动模架造桥机的整机性能、结构特点和具体操作细节来进行设计，并配备了远程监控功能，对模架的各个工况，及各个动作进行必要的监控，实时掌握设备的信息，并能够主动对设备操作进行监控，以确保设备的安全使用，避免人为操作及其他因素造成的安全事故，最大限度保障了设备的安全和施工的顺利进行，对各类型移动模架安全监控有一定的借鉴意义。