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1、GeoMonitor-适用于岩土工程和水工工程的数据自动监控与处理系统一.刖言随着工程项目的规模不断扩大，工程活动的复杂性日益提高，某些大型的岩土工程或水工工程往往 要求提供综合性的和完整的自动监控工作，因为这里不仅监控的内容与项目繁多，而且探头的种类复 杂、数量有可能是几百个、甚至是一千多个。这就出现了一些不太容易解决的问题 即如何将它们形成 一个完整的监控系统，如何保证该系统的绝对安全，如何使它们的数据采集与数据处理工作自动化，如 何保证这么多的数据在任何情况下不会丢失一个，如何实现关键部位、关键探头的自动报警和某些探头 的联合报警以及如何实现遥控管理等。瑞士的Solexperts AG公
2、司通过20多年来的研究和在世界各地的工程实践，针对上述那些问题，研 制与开发了 GeoMonitor系统。.何谓GeoMonitor系统GeoMonitor是一套全自动的、非常完整的数据采集、数据处理、自动监控以及可进行遥控管理的系 统，它主要由以下几部分所组成：即探头部分、多路传输器、报警器、看门狗、数据控制器、总线、无 线或有线的调制解调器以及计算机与相应的软件等。GeoMonitor完全自IS化的敷St监控系GeoMont Lor三. 探头部分任何一个大型的岩土工程或者水工工程往往需要监控和（或）检测很多项目，其中最常见的有地面与 地下土体的变形与变位、结构物表面与内部的位移与倾斜度、结
3、构物重要部件的荷载与受力状态、地基 的岩土特性、地表水与地下水的水力特性、各种建筑物施工过程中的质量控制与安全度评估以及结构物 整体稳定性与局部稳定性的评价等。这些项目中的每一个几乎都包含诸多的内容 因此必然需要一些类 型与相当数量的探头。为了满足这些项目的监控和（或）检测需要，全世界的仪器生产厂家都研制与开发出自己独特的探头, 从目前已经使用过、而且能够自动量测的探头来看，它们的类型有模拟型、脉冲型、数字型、记时型与 记数型等，具体说来可能有以下几种，它们是:压力和温度探头，位移传感器（伸缩计），应变计，倾斜计， 荷载盒，在钻孔中固定安设、或可收回的各种测微计，PH计，电导计，光纤荧光计，光
4、学定位探头，数 字式水平仪（自动的、控制移动的定位设备）以及GPS-全球定位系统等。另外为了便于对它们进行自动控 制，还需要有转换、统计和计算探头等。GeoMonitor系统对上述这些探头都具有非常良好的兼容性。随着改革开放的不断深入，我国的大型工程中除了使用大量的国产探头之外，还引进了国外许多有 名厂家的一些探头，其中比较普遍的有加拿大的Geokon、SINCO公司，英国的ELE、Soil Instruments Limited、GI、等公司，美国的 Geotest、Hogentogler & Co., Inc. 和 Soiltest 公司（已被英国 ELE 收购 了股份，但仍独立经营），瑞
5、士的Solexperts AG公司，意大利的SISGEO公司等。GeoMonitor系统对上述 这些公司（包括国内南京、昆明与丹东等厂家）生产的探头也都具有非常良好的兼容性。四. 多路传输器每一个探头或每一组探头均必须通过多路传输器连接到总线上这个多路传输器将传输每个探头的 信号到数据控制器上，并为这些探头提供电源，多路传输器也连接到一个菊花链上，以便于允许总线分 支到所要求的探头上，每一个多路传输器可单独设置过压（雷电）保护。五报警在大型工程的关键部位实现真实的报警是非常重要的工作，因为这里不允许有半点的疏忽与差错， 否则将可能出现重大事故，造成人身与国家财产的重大损失。但是，要真正实现报警
6、是一件非常困难的工作，国内外成功的先例还不太多，一方面由于它要求的 技术难点太多，需要综合考虑与分析的因素本来就比较复杂，另一方面还必须相当熟悉工程结构物及其 有关现象的定量规律，这样才有可能将一些符合当地规律（而不是一般规律）的量值设置成各种报警的标 准。为了使Geomonitor系统能够满足上述要求，瑞士 Solexperts公司开发了一种相当精明和易于使用 的报警系统，以便于清楚地确定出真实的警报事件和极大地减少误报与错报的机率。一般情况下，整个报警系统区分成两级，即一级和二级报警，而每级中又有三个报警极限值，即 量测值小于指定的最小极限值；量测值大于指定的最大极限值；量测值大于指定的增
7、量范围或记录 范围，这样的报警系统基本上能够避免出现漏报的可能性。为了极大地减少误报与错报的机率，该系统除了能对单个探头设置各种报警的标准之外，还能对一 组探头设置它们全部达到某一极限值的报警标准，这就消除了某一偶然事件或非常规事件触发报警的可 能性。当报警被触发时，可定义6种报警的情况，如改变记录的速率、打开信号灯的开关、喇叭、自动电 话拨叫器、传真机、呼叫器或其它设备。每次报警的事件均会写到一个报警文件中，当某个报警触发以 后，又可手动或自动地重新设置这些报警再次触发的条件。六. 看门狗看门狗是整个系统中又一项保证安全的必要措施，也是任何一个监控系统中不可缺少的设置。一方 面它可在突发的恶
8、性事件和意外事件发生时关闭系统，保护整个系统的安全，另一方面当系统重新恢复 正常时，又可保持系统仍然处于关闭之前的状态，继续进行被中断的监控工作。看门狗可对系统的锁闭状态保密和对调制解调器或遥控处理设置密码，它可连续地监控数据控制器 的操作，如果数据采集工作超过了预先设定的时间范围时，则会中止数据采集工作，并立即切断所有数 据采集设备的电源，然后再重新连接起来，当电源重新接通时，则软件和数据控制器的自动恢复功能将 使系统重新初始化和使数据采集工作自动地恢复。看门狗也连续地监控连接到GeoMonitor调制解调器 上的电话线，如果通讯中断或遥控引起的通讯质量低下，造成使用者连接GeoMonito
9、r系统困难时，则 看门狗可帮助使用者有能力通过电话将系统初始化。它同系统的连接好象是一个探头那样故来自看门 狗的信号也可用来评价总线的情况。七. 数据控制器它是GeoMonitor的心脏，它将处理来自软件的 命令，监测和控制240个真探头和150个计算探头中 的每一个，将这些探头的量测值再返回到软件中去， 并同时规则地向探头供电，它本身具有过压（抗闪电）保 护功能。它同其它厂家生产的数据控制器相比，有以下两个相当突出的特点： 可控制与监控240个实际的探头和150个计算的探头，这一点对探头数量特别多的大型工程来说 显得相当重要，如杭州天荒坪电站目前就有1200多个各种类型的探头，用其它型号的数
10、据控制器则需 要十几部，加上几个控制中心后，将超过20多部，这么多的控制器如何有机地协调工作，本身就是一 个难题，而采用这种控制器的数量尚不足一半，当然问题也就容易解决了。 这种数据控制器是独立地进行它的数据采集工作，即最多可每分钟采集一次，而不管计算机的指 令是否是这样。这一点本身就是相当安全的措施，它能够保证任何情况下不会丢失数据，如果实际需要 每30分钟采集一次数据时，则可将它设置成10或5分钟一次，即使出现任何故障，也有另外两次或五 次的备用数据供你选择使用。八. 总线GeoMonitor系统同绝大多数其它数据采集系统不一样，它只要求一根电缆就可连接所有的探头，这 对探头数量很多或探头
11、之间距离很大情况下的数据采集来说就可免去采购、安设和维修几百米、甚至 几千米电缆的麻烦与费用。有时为了机动灵活地进行操作，可将一根总线设置成一些分总线，它们也可用多路传输器同总线连 接起来形成一个完整的系统。九. 调制解调器只有在系统中设置了调制解调器以后，利用通讯软件就可对系统进行遥控，即在现场的控制站或控 制中心内就可对系统进行安设、监测和控制，一般情况下经常使用两种调制解调器，即在现场的控制站 上多使用无线的调制解调器，而在控制中心或距离比较远的办公室内则需要使用有线的调制解调器。它们的工作情况同一般的数据传输没有什么区别。十.软件Geomonitor程序对计算机的要求不高，即只要具有一
12、个VGA的显示屏、2MB以上的内存、DOS3.0 或更高的操作系统以及足够的硬盘空间来安装程序和储存有关的数据文件，如果使用调制解调器时，则 必须具有两个通讯接口。Geomonitor可以使用很多类型的打印机，如HP激光III或W型、HP喷墨、佳能 喷墨、Epson FX和其它适宜的打印机。GeoMonitor系统中有两个主要的软件，它们分别是DAVIS数据可见软件和GeoMonitor系统自身的 软件。.DAVIS软件可在自动监控系统所采集的大 量数据同操作者之间提供一个非常友好的界面， 即用屏幕图形来代表所监控的场地，于是使用者 可在屏幕上浏览监控活动的情况，浏览每一个探 头的位置、类型、
13、状态以及每一分钟的量测值等, 也可对每一个或成组的探头提供多个图形的任选 项，还可计算所确定的函数式及其相应的参数，另 外，它也可提供当前的图形和改善的图形。只需浏 览一下该图，便可确定：探头安设在那里；探头和通道设置的情况；所记录的探头量测值和相关的日期与时间；图形显示探头的量测值是如何随时间而变化 的。将鼠标对准探头号就可打开三个窗口，它们显示探头的设置情况、所获得的探头数据和该探头的数 据图形，每一个窗口均可移动、放大与缩小和打印。探头窗口将显示当前的设置：如探头的类型、状态、偏斜、增益、报警的范围和条件；数据窗口将显示获得的数据：日期、时间和量测值，利用这个滚动的窗口，能够很容易地看出
14、和评 价不希望的读数或中断的读数；图形窗口将显示所选择探头处得来的数据图，可以绘出量测值对时间，或者一个探头对另一个探头 （XY数据）的关系图，其中时间的比例尺可用日期、一天中的时间、小时或分钟，比例尺可对单个探头设置 或对所有探头设置，这些图形可编辑和加符号，也可以使用文字、线性、矩形和多边形等工具。图形的打印可通过Windows的打印机管理器进行控制，可支持绝大多数的打印机。.GeoMonitor系统自身的软件是菜单驱动的程序，它的主屏幕如下：文件编程器设置 图形 观看 记忆 运行 硬件 信息版本：5时间：13:42:04 （标准时间）最后扫描的探头：56量测值：32.30下一次记录：07
15、:30:00持续时间：07:15:47记录速率：00:30:00日期：星期一 1995年12月11日A-D 设备：Solexports SDC 打印机：HP LJ W传真-呼叫器：2COM 2打印机状态：OK一-一一一一一一一最大探头号:活动的探头:7558数据文件设置文件帮助文件缺省目录按回车键可打开菜单（文件、应用程序,C：GEOMONDATAText002 DAFC:GEOMONDATAText001.SETC:GEOMONDATAPressure.HLFC:GEOMONDATA类型：每天区分件中勺记录：14盘的空间：110.1 Mb退出）指出当前正在记录 量测值的数据文件 ,文件的名字包括 警和PDF等文 和索引号（002）。指出当前的缺省 指出报警已被设置, 目录，它将用于和任何报警可以触 据据、设置、报发。就预先设置了。指出数据文件自动指出当前缺省目分开的结构，这在数录盘上可用的空据采集工作开始时间数，当记录速率监控系列名（Text）较高和长时间进件中，该路径是 在文件调出与储 存时初始选择的。打印机不工作将指 出”没有准备好”，当 程序第一次调出时 将检查其状态，当 设置被证实以后， 每一次向打印机输 送一条信息。行监控时特别有用，如果空间不足时将会丢失数据。报警:已经准备好了重新设置：自动（02:00:00）其特点是：1. 数据记
