隧道在线监测系统方案(详细版)

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1、 XXXX 隧道在线安全监测系统隧道在线安全监测系统 初 步 设 计 初 步 设 计 北京华测智创科技有限公司 二 O 一零 年 四 月 审核：叶绍勋 主设：薛甲山 设计：葛金秋 毛会勇 郝朝军 姚如镇 目 录 1、 概述1 1.1 项目背景.1 1.2 项目概况.1 1、 监测内容2 2.1 监测项目.2 2.2 监测项目设计.2 2、 系统构成3 3.1 系统功能.4 3.2 系统特点.4 4、设备选型5 4.1 表面位移设备选型.5 4.2 环境监测设备选型.8 4.3 裂缝监测设备选型.9 4.4 应力应变监测设备选型.10 4.5 采集设备及采集软件.12 5、设备安装15 5.1

2、表面位移监测设备安装.15 5.2 环境监测设备安装.19 5.3 裂缝监测设备安装.20 5.4 应力应变监测设备安装.21 6、通讯及供电系统设计26 6.1 通讯系统设计.26 6.2 供电系统设计思路.26 6.3 市电供电.26 6.4 太阳能供电.28 7、防雷系统设计29 7.1 直击防雷.29 7.2 感应防雷.31 8、监控中心设计32 8.1 设计原则.32 8.2 总体布局.32 8.3 环境基本要求33 9、售后服务及培训计划34 9.1 售后服务.34 9.2 培训方案.35 10、项目概算37 10.1 项目效益分析.37 10.2 项目主要产品预算清单.37 边坡

3、在线监测系统方案 北京华测智创科技有限公司 1 1、概述 1.1 项目背景 近些年来，高速等基础设施建设事业的快速发展，我国隧道建设工作进入了 迅猛发展时期，随之而来的各种隧道事故也频频发生。隧道穿越的山体工程地质 及水文地质等条件复杂多变。 既有隧道又受修建时期的设计与施工技术条件的限 制，早期修建的隧道经常出现隧道拱顶开裂、边墙开裂、拱顶空洞、衬砌损坏、 隧道渗漏水、隧道冻害、围岩大变形、衬砌厚度薄、混凝土强度低、隧道内空气 污染等病害；另外，由于各方面的原因，隧道内部的照明设施不足等引发交通事 故，也是可能引发灾难性火灾事故的隐患所在。因此，铁路隧道的健康问题变得 日益突出， 如何对现役

4、营运隧道或新建隧道进行健康诊断和病害与灾害预防和控 制就显得极为重要。随着各地如火如荼地发展高速公路、铁路建设，接踵而来的 隧道施工事故也频频发生，敲响了安全生产的警钟。 HC 隧道监测系统是利用现代电子、信息、通信及计算机技术，可实现对隧 道监测指标的实时采集、实时传输、实时预警。亦可用于非长期或人工形式的监 测检测中。通过监控量测对施工中可能出现的事故和险情进行预报，以便及时采 取措施，防患于未然。 1.2 项目概况 略 边坡在线监测系统方案 北京华测智创科技有限公司 2 1、监测内容 2.1 监测项目 1） 变形监测 沉降、位移、收敛等监测，自动化监测方式主要采用静力水准仪、固定式 测斜

5、计、多点位移计、收敛计等 2）应力应变监测 主要监测衬砌结构及支撑的应力应变情况，自动化监测方式主要采用衬砌 应力计、表面应变计、埋入式应变计、钢筋计、锚索计、轴力计等 3）裂缝监测，主要采用裂缝计。 4）环境监测 主要监测隧道内的地下水位、温湿度等，采用渗压计、温湿度计等。 综上所述，隧道监测指标及监测设备汇集成下表。 监测项目及指标 监测设备 监测项目及指标 监测设备 变形监测 静力水准仪、固定式测斜仪、多点位移计、收敛计 应力应变监测 应变计、土压力计、钢筋计、锚索计、锚杆计、轴力计 环境监测 渗压计、土壤含水量、温度计 裂缝监测 裂缝计 2.2 监测项目设计 根据项目实际情况，本项目选

6、择 XX/XX 进行监测 边坡在线监测系统方案 北京华测智创科技有限公司 3 2、系统构成 隧道在线监测系统主要有以下几部分组成： 1) 数据感知部分（各监测指标各类型传感器） ； 2) 数据采集部分（采集单元） ； 3) 数据传输部分（有线、无线） ； 4）控制分析部分（监控中心软件、显示） 。系统拓扑结构示意图见下图. 感知系统采集系统传输系统控制分析系统 HC 监测及采集单元 振弦采集仪数字采集仪集线器 WIFI/3G/GPRS/Zgibee 无线传输 无线传输 有线传输 有线传输 打 印 机 管理服务器 数 据 库 HC 监测系统软件 静力水准仪 固定式测斜 仪 多点位移计 收敛计 变

7、形监测变形监测 环境监测环境监测 应力应变监测应力应变监测 裂缝监测裂缝监测 渗压计 温度计 衬砌应力计 应变计 钢筋计 土压力计 锚索轴力计 裂缝计 边坡在线监测系统方案 北京华测智创科技有限公司 4 3.1 系统功能 1）实现对隧道重要运行数据的实时采集、传输、计算、分析。 2）直观显示各项监测数据，监测数据的历史变化过程及当前状态。 3）一旦出现紧急情况，系统能及时的发出预警信息。 4）可实现安全监测信息的多级共享。 5）可实现安全预警信息的发布。 3.2 系统特点 1）数据采集快 可根据客户的要求进行指定时间采集、按时间表采集等各种采集方式； 2）监测精度高 HC 隧道监测系统都采用长

8、期应用证明稳定的国内、国外传感器、保证了监 测精度； 3）硬件层次少 系统组成简单、结构清晰、运行稳定、维护方便； 4）分析手段多 能生成各种报表、曲线、图片； 5）信息发布快 能对监测数据进行初步的分析和简单的评价， 并可根据事先设定的预警值进 行报警，报警可实现手机短信、邮件、声光报警器等方式。 边坡在线监测系统方案 北京华测智创科技有限公司 5 4、设备选型 4.1 表面位移设备选型 1、静力水准仪、静力水准仪 静力水准仪选择 HC-4100 型， 1)技术指标 HC-4100 系列静力水准仪主要技术参数 测 量 范 围(mm)： 50-400 分 辨 力(mm/F)： 0.25 温度测

9、量范围（）： -2080 温度测量精度（）： 0.1 2）系统工作原理 静力水准仪是由一系列智能液位传感器及储液罐组成， 储液罐之间由连通管 连通。基准罐置于一个稳定的水平基点，其他储液罐置于标高大致相同的不同位 置，当其他储液罐相对于基准罐发生升降时，将引起该罐内液面的上升或下降。 通过测量液位的变化，了解被测点相对水平基点的升降变形；边坡地滑仪通过测 量两个长距离点之间的位移变化情况，来反映边坡整个断面上的位移变化情况。 2、固定式测斜仪、固定式测斜仪 HC-5100 型固定式测斜仪 1）主要技术参数如下： 功能 详细指标 功能 详细指标 标准量程 15 测量精度 0.1%F.S 灵敏度

10、10 弧秒（0.005mm/m） 温度范围 -20+80C 边坡在线监测系统方案 北京华测智创科技有限公司 6 供电电压 12V 输出电压 3V10 直径长度 32187mm 耐冲击 2000g 2）工作原理 多支测斜仪串联后， 将这些仪器产生的位移变化量进行累加即可获取整个剖 面的垂直位移变形曲线,固定式测斜仪用于内部位移监测的工作原理如下图所 示。 3、HC-2200 多点位移计 3、HC-2200 多点位移计 HC-2200 系列型振弦式多点位移计由 HC-2100 系列振弦式位移计.3-6 支组 成。 有位移传递杆及其保护管.减摩环.安装支 座.锚固头等部件构成。用于精确测量钻孔内 岩

11、土体纵向分层位移。 主要技术参数： 主要技术参数： 待测线性变形通过拉杆传递给拉簧产生 边坡在线监测系统方案 北京华测智创科技有限公司 7 一与变形成线性关系的力F 作用于感应体上，引起振 3 的自振频率发生变化， 由二次仪表通过线圈对振弦激振并接收数字信号， 便可按照给出的计算公式求得 作用在位移计两端线性变形的大小。 主要技术参数 型 号 规 格 HC-2200 测量范围(mm) 50 100 50 100 50 100 50 100 灵敏度(mm/F) 0.02 0.030.020.03 0.020.03 0.02 0.03 传感器测点数 3 4 5 6 温度测量范围（） -2560 温

12、度测量精度（） 0.5 允许电缆接长(m) 1000 防渗水压力(MPa) 1.0 注：FS 表示满量程输出， 3 2 10= Z HF 。 4、9430电子式收敛计 4、9430电子式收敛计 9430净空变位计或电子式收敛计的内部包括一根振动钢弦组件固定于一组 经过高温热处理之伸缩弹簧组件，当仪器前端之伸缩杆件受外力影响而伸缩时， 内部钢弦的张力将因此递增或衰减，其共振频率随之改变。使用振弦式读数仪或 自动化集录器可以测得该共振频率进而精确推算出其变位量。 本产品主要用于测量两个标定点之间的长度变化，包括： 隧道中收敛位移监测。 开挖中基地附近建筑物的位移监测。 桥梁、桥墩等工程结构物的变形

13、监测。 主要技术参数 量测范围：50mm、100mm (其他范围可定制) 操作温度：-20 至 +80 变位计本体长度：352mm、505mm 边坡在线监测系统方案 北京华测智创科技有限公司 8 感应线长度：3m 感应频率范围：1200 3500Hz 灵敏度： 0.025% F.S. 非线性：6m)，可分段置入、孔口连接。 2）灌浆锚固。全部测杆完全置入孔中，使测杆束上端面尽量处于同一平面 内并距 160mm 扩孔底面以下约 5cm,测杆护管比测杆短约 15cm。 位置定位可靠 后浇注混凝土砂浆至测杆保护管上端面以下约 20cm，凝固后方可撤去约束。浇 注混凝土砂浆时要特别注意保护测杆保护管口

14、及测杆端口， 避免受到损伤和沾结 混凝土砂浆。 边坡在线监测系统方案 北京华测智创科技有限公司 18 3）安装测头基座。先将测杆护管调节段（长度现场调整）及带刺接头插入 测杆保护管中，此时全部测杆及保护管的上端应基本处于相同平面内。放入事先 连接好的安装基座和 PVC 传感器定位芯座， 将测杆及其护管与定位芯座上的多孔 一一对准后落下定位，注意调节基座法兰的底面位置使测杆不受轴向压力为宜， 可用底面加填钢制垫片实现。 调节准确后钻地脚螺栓孔并用地脚螺栓将此组件可 靠固定于 160mm 孔底面上。 4）安装位移传感器。将位移传感器逐一通过 PVC 定位芯座上对应定位孔与 测杆端接头加螺纹胶旋紧固

15、定可靠。 如果发现测杆连接面陷得太深而使传感器无 法拧入时，可以加装仪器商预备的加长件。待胶凝固后，用频率读数仪监测状态 下调节传感器“零点”，并通过安装在芯座上的予置机构锁定位置。按测点数逐 一完成上述调节。 每支仪器的埋设零点由监测设计者按该测点的“拉压”范围而 定。 5）安装保护罩。用频率读数仪逐一测读各支传感器并做好记录，若全部测 读正常，即可装上保护罩，此时保护罩的电缆出口处已装好了橡胶保护套。将全 部测点传感器的信号电缆集成一束从橡胶护套中沿保护罩由内向外穿出。 安装保 护罩时，可在保护罩的 M901.5 外螺纹上涂以适量螺纹胶。连接可靠后，整理 电缆，再逐一检测一遍各支仪器的读数是否正常。 6）接长电缆。现场接长电缆处须具备交流电源。仪器电缆与接长电缆间须 用锡焊连接芯线并不得使用酸性助焊剂， 芯线外层及电缆表层护套上均应使用热 缩套管包裹可靠。 全部电缆连接工作完成后再用读数仪检测一遍各支仪器的读数 是否正常。 若认为必要， 安装基座及传感侧头组件可用混凝土砂浆予以