才茂通信隧道安全遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)方案

▋概述

在全國范圍內(nèi)的加強基礎(chǔ)交通建設(shè)的大背景下，高速鐵路及高速公路發(fā)展不斷提速，越來越多的鐵路線和公路線建設(shè)陸續(xù)開工。在發(fā)展道路建設(shè)不可避免地會遇到諸如山區(qū)和丘陵等復(fù)雜的地理環(huán)境，開掘隧道是在上述地區(qū)鐵路和公路建設(shè)經(jīng)常會遇到的問題。隧道建設(shè)方案作為最直接，也是采用最多的穿行方案，可以有效地發(fā)揮縮短行車?yán)锍蹋岣呔€型標(biāo)準(zhǔn)、保障運營安全，保護(hù)生態(tài)環(huán)境等特點?，F(xiàn)實情況看，隧道建設(shè)是一項艱苦、危險性較高的工程，如何高效率得在保證施工安全前提下，提高隧道掘進(jìn)的質(zhì)量和速度，越來越多的工程建設(shè)單位通過建立監(jiān)控系統(tǒng)來降低和保障工程的安全性，尤其是近兩年快速獲得應(yīng)用的先進(jìn)的數(shù)字無線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控正在隧道建設(shè)中發(fā)揮越來越重要的作用。隨著隧道的廣泛應(yīng)用，對施工過程中的建設(shè)安全情況進(jìn)行第一手的掌握，及項目建成后對路況的實時監(jiān)控情況成為重點關(guān)注的對象。

▋系統(tǒng)介紹

在隧道行業(yè)的監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用中，以目前無線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)為代表的方案更具實用性和高效性。針對隧道無線監(jiān)控解決方案中，緊密結(jié)合隧道建設(shè)過程和監(jiān)控運營管理的多方面應(yīng)用需求，在保證適應(yīng)各種隧道內(nèi)部復(fù)雜環(huán)境的基礎(chǔ)上，采用當(dāng)前最成熟的微波通訊和移動4G/3G無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，該方案采用先進(jìn)的無線網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)和領(lǐng)先的視頻技術(shù)實現(xiàn)了專業(yè)的隧道安防系統(tǒng)，實現(xiàn)了各級主管對現(xiàn)場的及時掌控，是遠(yuǎn)在千里之外的施工現(xiàn)場、進(jìn)度、人員狀況，在項目部、公司總部辦公室，以及主管人員的移動終端（手機、IPAD）等及時準(zhǔn)確的顯示出來。隨時隨地可以掌控不同現(xiàn)場的進(jìn)度情況。在管理方面提高了工作效率，節(jié)約了到處巡回查看現(xiàn)場的差旅費用、車船費用等。帶來的不僅是管理效率的改變，長遠(yuǎn)來說也是對管理成本的節(jié)約。

為保障各個無線監(jiān)控點的有效帶寬和整個無線鏈路的穩(wěn)定性，我們根據(jù)現(xiàn)場具體情況采用不同的設(shè)計，這樣就很好的保證了復(fù)雜情況下網(wǎng)絡(luò)的帶寬，一體化的設(shè)計又為安裝帶來了方便。在隧道無線監(jiān)控系統(tǒng)中，隧道建設(shè)和管理部門可以高效率地提高安全生產(chǎn)的指數(shù)，可以在諸如隧道建設(shè)階段的挖掘車掘進(jìn)、鋪頂車安全性，以及后期的交通監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)控、通風(fēng)控制、照明控制、電視、視頻監(jiān)控、火災(zāi)報警、橫通道門監(jiān)控、中央監(jiān)控等環(huán)節(jié)上為管理部門提供巨大的幫助。

▋監(jiān)測內(nèi)容

隧道常常是位于剝蝕山丘與溝谷地貌區(qū)，圍巖自穩(wěn)性較差；并且隧道存在許多水平薄巖層，拱部容易形成大面積掉塊，爆破振動過大也容易產(chǎn)生坍塌現(xiàn)象。為了保障隧道安全施工及運行，結(jié)合隧道實際情況；使用土壓力盒、孔隙水壓計、鋼筋計、多點位移計、內(nèi)埋式應(yīng)變計、便攜式讀數(shù)儀、表面應(yīng)變計、32通道振弦采集儀、無線4G/3G傳輸模塊、振弦測試系統(tǒng)等，完成了隧道的拱頂下沉、周邊收斂、地面沉降、位移變形等隧道的結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測，確保了隧道施工安全和施工進(jìn)度。 

系統(tǒng)實現(xiàn)功能:

1.  在線監(jiān)測信息查詢；
2.  自動生成監(jiān)測成果報表；
3.  自動生成監(jiān)測數(shù)據(jù)變化過程曲線；
4.  自動生成變形分析與預(yù)報曲線；
5.  隧道圍巖安全狀況自動預(yù)警與報警，采用系統(tǒng)信息發(fā)布終端提示預(yù)/報警、手機短信報警兩種方式；
6.  在線監(jiān)測系統(tǒng)自診斷功能；
7.  云平臺融合異構(gòu)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)隧道群監(jiān)測同一平臺管理。

▋系統(tǒng)特點

1.  具備超強的抗干擾能力，有效抵御隧道爆破的毀壞性，
2.  實現(xiàn)24小時無人值守、連續(xù)監(jiān)測施工中隧道變形，真正指導(dǎo)當(dāng)前及下一步的施工；
3.  可循環(huán)使用，大大降低監(jiān)測成本；
4.  隧道圍巖安全狀況自動預(yù)警與報警，采用系統(tǒng)信息發(fā)布終端提示預(yù)/報警、手機短信報警二種方式；
5.  在線監(jiān)測系統(tǒng)自診斷功能；
6.  云平臺融合異構(gòu)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)隧道群監(jiān)測同一平臺管理。

▋監(jiān)測達(dá)到的效果

  1.  通過對圍巖的超前預(yù)報，及時提出合理的施工方案，保證施工安全和工程質(zhì)量，加快施工進(jìn)度，縮短工期。
  2.  通過監(jiān)控量測了解各施工階段地層與支護(hù)結(jié)構(gòu)的動態(tài)變化，判斷圍巖的 穩(wěn)定性、支護(hù)、襯砌的可靠性；
  3.  用現(xiàn)場實測的結(jié)果彌補理論分析過程中存在的不足，并把監(jiān)測結(jié)果反饋設(shè)計，指導(dǎo)施工，為修改施工方法，調(diào)整圍巖級別、變更支護(hù)設(shè)計參數(shù)提供依據(jù)；
  4.  通過監(jiān)控量測對施工中可能出現(xiàn)的事故和險情進(jìn)行預(yù)報，以便及時采取措施，防患于未然；
  5.  通過監(jiān)控量測，判斷初期支護(hù)穩(wěn)定性，確定二次襯砌合理的施作時間；
  6.  通過監(jiān)控量測了解該工程條件下所表現(xiàn)、反映出來的一些地下工程規(guī)律和特點，為今后類似工程或該施工方法本身的發(fā)展提供借鑒，依據(jù)和指導(dǎo)作用。

▋方案的設(shè)計原則

本方案遵循技術(shù)先進(jìn)、功能齊全、性能穩(wěn)定、節(jié)約成本的原則。并綜合考慮施工、維護(hù)操作因素，并對以后的發(fā)展、擴建、改造、移動等因素留有擴充的余地。具有以下原則：

(1) 先進(jìn)性與適用性

本系統(tǒng)采用純數(shù)字高壓縮低帶寬高清視頻信號傳輸，利用高帶寬數(shù)字無線調(diào)制技術(shù)共同配合實現(xiàn)了在復(fù)雜的施工環(huán)境下的鏈路傳送，避免了大型機械對線路造成的損傷。

(1) 經(jīng)濟性與便捷性

充分考慮用戶實際需要和信息技術(shù)發(fā)展趨勢，根據(jù)客戶需要，針對不同位置單獨設(shè)計不同的組合與電氣組合，無需大規(guī)模布線，同時具備可復(fù)制和可重復(fù)利用，在一個工地施工完畢可繼續(xù)在下一個工地繼續(xù)使用。

(2) 可靠性與安全性

系統(tǒng)的設(shè)計充分考慮到現(xiàn)場電路和作業(yè)環(huán)境，每一個地方都做了直流穩(wěn)壓處理，可保證在大型電器、電弧焊等作業(yè)時產(chǎn)生電涌情況下對設(shè)備不造成損傷。同時，在配電柜內(nèi)我們設(shè)計了直流備用電源UPS，在現(xiàn)場突然斷電情況下，可保證設(shè)備連續(xù)5個小時的工作時間，以保證系統(tǒng)的運行安全。

(3) 開放性

所有系統(tǒng)傳輸以TCP/IP協(xié)議為基礎(chǔ)，是不同的設(shè)備可借助我們搭建的網(wǎng)絡(luò)平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳遞，例如門禁、定位、傳感等。

(4) 可擴充性

系統(tǒng)設(shè)計中考慮到今后技術(shù)的發(fā)展和使用的需要，具有更新、擴充和升級的可能。并根據(jù)今后該工程的實際要求擴展系統(tǒng)功能，同時，本方案在設(shè)計中留有冗余，以滿足今后的發(fā)展要求。

▋監(jiān)測意義

（1）將監(jiān)測數(shù)據(jù)與預(yù)測值相比較，判斷前一步施工工藝和施工參數(shù)是否符合預(yù)期要求，發(fā)現(xiàn)可能發(fā)生危險的先兆，判斷工程的安全性，以便提前采取必要的工程措施，防止工程破壞事故和環(huán)境事故的發(fā)生，保證工程順利進(jìn)行，以確定和調(diào)整下一步施工，確保施工安全。

（2）將現(xiàn)場測量的數(shù)據(jù)、信息及時反饋，以修改和完善設(shè)計，使設(shè)計達(dá)到優(yōu)質(zhì)安全、經(jīng)濟合理，進(jìn)行信息化施工。

（3）將現(xiàn)場測量的數(shù)據(jù)與理論預(yù)測值比較，用反分析法進(jìn)行分析計算，使設(shè)計更符合實際，便于指導(dǎo)今后的工程建設(shè)。