地鐵隧道全站儀自動化監測的技術難點問題思考

吳文龍 齊曉東 張楠 王紫晨 李陽

摘 要：由于在地鐵旁的進行開挖可能會導致地鐵外部的負荷發生變化，這樣容易對地鐵的結構安全造成一定的影響，所以為了確保地鐵在使用過程中的安全問題，有必要對地鐵的結構進行監測，及時發現它在運行中出現的異常，然后對原因進行分析并采取有效的防治措施，進行隧道結構監測對于預防工程事故的發生以及地鐵的正常運營具有十分重要的作用。

關鍵詞： 地鐵隧道；全站儀；自動化監測；技術難點；問題思考

隨著社會經濟的不斷發展以及城市化的不斷推進，城市人口在不斷增加，人口密度不斷增大，這個城市交通帶來了巨大的壓力，城市交通擁堵在一定程度上也制約了城市的經濟的發展。為了能夠解決巨大的交通壓力，許多城市開始建立地下軌道交通來作為解決措施。但是隨著城市建設不斷發展，在地鐵隧道周圍出現了許多高層建筑，這些都可能對地鐵隧道的安全性以及穩定性造成一定的威脅，這也將影響到整個城市的交通系統。為了能夠確保地鐵在運行過程中的安全性，確保人們的人身安全，所以需要對地鐵隧道的結構進行監測。但是由于傳統的隧道結構監測方法成本過高、時效性差、精度不高、缺乏可行性等因素，已經逐漸被新興的監測技術所取代。為了能夠在地鐵隧道監測過程中及時了解軌道的結構情況，進行信息化的監測，確保地鐵隧道在使用的過程中不會出現安全問題，能夠對突發狀況迅速作出反應，所以地鐵隧道的監測中一般是人工監測與自動化監測相結合，提高了監測的準確性、及時性。

1.系統結構概述

1.1系統的需求分析

目前已經有許多城市的地鐵在進行無人值守的自動監測工作，隨著自動化監測技術的不斷推廣，站點的壓力越來越大，雖然人們對站點的穩定性又提出進一步的要求，傳統的監測模式一般是單任務單測站，這顯然不能滿足系統監測的需求，也在一定程度上制約了系統規模的擴大。因此，能夠擁有一套對監測項目進行統一控制管理的系統，可以減少許多工作負擔，因此建立自動化監測系統勢在必行。

與此同時，根據項目的實際需求對自動化監測系統也提出了以下需求：第一，能夠在地鐵運行期間對地鐵隧道內的變形監測數據進行自動化采集；第二，要求數據服務器便捷穩定；第三，能夠利用無線網絡對多個項目、任務進行遠程的控制以及接收；第四，組建客戶端以及服務器架構的自動化監測平臺；第五，及時對變形監測數據進行分析處理；第六，將所采集到的數據、研究成果進行科學管理；第七，能夠使得圖形報表實現自動化顯示和輸出，以及報告草稿的自動生成。[1]

1.2系統的總體架構分析

系統的總體架構主要是由三部分組成，分別是服務器、控制端以及客戶端，各個部分能夠通過互聯網實現數據通訊，主要表現如下：

服務器主的作用主要是數據的物理儲存中心、控制端與客戶之間的交互平臺，它具有固定IP地址，服務器主要包括了數據庫、通訊軟件以及服務器管理軟件等。控制端則是對于安裝了控制軟件的聯網電腦，通過互聯網對現場監測設備的查詢、控制、輸出、結果等。客戶端就是地鐵隧道的監測現場，比如無線通信裝置、工控機、電纜等，用于監測數據的采集以及與客服端管理軟件的通訊等。[1]

2.監測系統的組成部分

2.1索佳NET05AXII測量機器人

由于地鐵在運營期間的項目監測特點，使得地鐵在采用監測技術時只能采用自動化監測，系統安裝調試也只能在地鐵運營窗口進行，那個實施的時間并不是很長。而工程監測采用索佳NET05AXII測量機器人，它不僅僅可以對目標進行自動識別拍照，還具有自動測量的功能，它的側角精度以及測距精度都十分準，而且索佳NET05AXII測量機器人憑借其目標照明以及激光指向功能，能夠在第一時間發現目標、照準目標，在一定程度上有助于安裝調試速度的提高。[2]

2.2監測棱鏡

目標棱鏡的設置一般位于基準點以及變形點上，當目標距離不同時，所采用的棱鏡也不同，當距離較遠時采用標準圓棱鏡，距離較遠時采用L型棱鏡。棱鏡一般是被固定在隧道壁上，棱鏡面朝向測站點，并做好棱鏡的防水工作，同時對一些固定在睡覺下方的監測點，為了防止定位不被碰動，可以采用角鋼對棱鏡進行保護。[3]

2.3通信控制系統

在進行自動化監測時，監測系統一般都是采用GPRS無線網絡控制全站儀，在一些沒有網絡信號的區間內，可以采用光纖延長到無線網絡的區間到無限網絡的區間，再經由GPRS進行網絡遠程通信，除此之外，還支持變成的電源控制管理。[3]

2.4南方SMOS監測系統軟件

南方SMOS監測系統軟件在地鐵隧道全站儀自動化監測中常被使用，喜歡比較專業的實時自動監測軟件，支持多種品牌的測量機器人，能夠對多種限差進行實施的監測報警，能夠通過對數據的分析、軟件的控制，利用實時差分進行技術改進，這在一定程度上緩解各種外界因素以及場內環境所帶來的影響，使得測試出來的數據更加真實，能夠更加精確地展示出各個測站點的數據變化。同時南方SMOS監測系統軟件還具有多種功能，可以進行電源管理、儀器參數遠程檢查設置、測站檢查等，使得監測系統更加的穩定準確。[4]

3. 技術難點問題以及解決的措施方案

地鐵隧道是一個比較狹長的空間，地下列車一般每間隔5分鐘就會在軌道中高速運行，除了克服地鐵復雜的環境還要確保地鐵的正常運行，這些因素使得地鐵隧道自動變形監測系統相較于其他工程的監測系統更加困難，更加需要技術的支持。與此同時，因為這些制約因素給地鐵變形監測帶來了一定的技術難度，使得地鐵自動變形監測手段在一定程度上有著其他常規測量說不可比擬的優越性。

除此之外，南方SMOS監測系統軟件在一定程度上控制了人工成本，能夠在無人值守的情況下進行24小時自動監測，誰能夠實時掌握監測數據，并對數據進行處理分析、報表輸出、圖形以及自動報警等，即使列車在正常運行的情況下也不會影響對數據的自動測量。

結束語

綜上所述，在地鐵隧道全站儀自動化監測中，采用索佳NET05AXII測量機器人，無論是精度還是可靠性，都能滿足系統監測的長期需求，也為監測系統在今后的運行之中打下一定的基礎，而索佳NET05AXII測量機器人因為具有激光指向功能和目標照明功能，所以能夠在地鐵正常運行的情況下快速發現目標并照準目標，從而提高了安裝的調試速度，南方SMOS監測系統軟件則是可以對異常情況進行監控報警。全站儀自動化監測系統的廣發使用，可以給地鐵的安全運行提高保障，也促進了隧道交通的發展。

參考文獻：

[1]范可歆.基于智能型全站儀的地鐵隧道變形自動化監測技術及應用[J].建筑工程技術與設計，2017，（23）：5554-5554.

[2]吳石軍.基于智能型全站儀的地鐵隧道變形自動化監測技術及應用[J].鐵道勘察，2017，（2）：7-10.

[3]黃鴻偉.地鐵隧道全站儀自動化監測的技術難點問題及解決方案[J].測繪通報，2016，（8）：149-151.

[4]蔡干序，李鈺城.地鐵保護區自動化監測精度分析[J].現代測繪，2017，（6）：35-38.

[5]陳喜鳳，黃騰，劉嶺， 等.GeoMoS在地鐵保護區自動化監測中的應用[J].測繪工程，2013，（2）：64-69.