自動化監測在市政建設工程中的應用

（深圳市勘察研究院有限公司，廣東深圳 518026）

近年來，我國城市基礎設施建設發展迅速，部分城市開始修建隧道和橋梁，使人們出行更方便，減輕了城市交通的壓力。對于規模較大的市政建筑項目，建筑后的監測較為重要，需要迅速輸入關于基本建筑條件、結構變形等方面的信息。為了保證城市建設項目的質量和安全，可引入自動化監測系統，以便進行良好的監測，該自動監測系統首次用于水電站大壩監測。隨著技術的發展和進步，市政工程中廣泛應用自動監測系統，展現出良好的監測效果，可有效保證工程質量和安全。

1 自動化監測的概念

自動化監測系統是一種基于統一監控平臺的系統，可通過服務器自動獲取各種設備信息。設備出現故障時，可通過聲光報警將故障信息作為數據傳送給操作人員，使操作人員更準確、更迅速地定位故障位置，并確定故障原因。應用自動化監測系統使操作人員擺脫了手動控制和眾多設備，在自動化監測系統中，總控可實現高質量信號傳輸，傳輸較為安全。在傳統的監測方法中，信號質量監測主要由人工進行操作，難以保證抽樣測試的準確性和速度。在自動監測系統中，設計了一個全新的綜合監測系統，連接計算機，利用視覺音頻監測設備，收集數據和實時監測，捕獲所傳輸的視覺音頻信號的變化，并采取適當措施。自動化檢測方式可快速捕捉目標變形，為建筑項目提供有效的信息。

1.1 自動化監測系統的特點

（1）與傳統的受環境因素影響的人工監測相比，自動化監測系統可進行實時監控。

（2）可進行自動化監視和存儲，以避免因手動操作導致的錯誤，影響測量數據的準確性。

（3）監測結果更直觀，數據變化的程度可以使用不同顏色表示。

（4）視工作環境而定，應自動進行調解，及時通知問題，并確保施工安全。

1.2 自動化監測系統的具體運作

例如，在市政建設項目中修建隧道和橋梁的情況下，自動監測系統主要監測隧道橋梁中地下墻體的水平、垂直運動、應力，控制水平和垂直運動及應力變化，可控制隧道沉降偏差、差值變化，保證隧道橋梁工程質量安全。

1.3 自動化監測系統的分布

（1）分布式地下連續墻水平位移監測。為了監測地下橋梁地下連續墻的移動，應設置合理的監測距離，根據監測標準每10 m設置一個監測點，監測點應設置在隧道外穩定的位置。

（2）控制地下墻的水平和垂直移動。在隧道地下墻垂直和水平變化監測中，采用全站監測系統監測地下墻的二維變化，建立監測點，監測斷面的垂直分布情況，在斷面上安裝棱鏡。

（3）連續的地下墻中分布應力監測。在應力測試期間，應根據相關標準確定截面，剖面集每隔30 m設置一組截面，頂部和底部均有2個控制點。

（4）地道橋自動監控系統。地方公路橋梁自動監測中，采用電子水準儀監測地下橋梁之間的差異，檢測點分布均勻，一般在20 m左右。

1.4 自動化監測系統頻率

監測在對頻率實施自動化監測，頻率0.5 h記錄一次，數據每4 h使用站設備和應變計部件下載和存儲一次。作為定期監測的一部分，每半個月進行一次監測，以確保監測報告的準確性。

1.5 自動監控技術的優勢

為了確保建筑工程的安全，應不斷收集檢查站的數據，應保證監測系統長期穩定、可靠和實時運作。為了節省人力、物力資源，提高監測效率，監測系統需要無人監測的自動遠程監測。

（1）實時監控功能可對監控點進行全天候連續監控，監控數據可反饋給中央指揮中心進行實時計算分析。

（2）數據通信功能根據實際情況采用可靠有效的通信手段，實現遠程批量數據采集和傳輸，實現控制計算機與指揮中心之間的遠程通信。

（3）遠程控制功能監控中心可遠程相應現場工業控制計算機的數據指令，明確設備的運行狀況，對數據采集和傳輸進行控制。

（4）綜合數據處理功能可對收到的數據進行快速解決和分析，實時報告測量狀態，查看、打印和輸入數據庫中的結果信息。

（5）系統故障自我診斷功能的中央監控軟件可以區分系統故障的原因。

（6）系統具有報警功能，可根據現場實際情況、初始參數，設置報警閾值，并在信號發射機達到或超過報警閾值時發出警報。

2 自動化監測系統在市政建設工程中的應用

2.1 市政建設工程中的應用

將自動監控系統的組成引入市政建設項目，在使用自動監測系統時，該系統的主要組成部分包括洗滌器、變形儀器、傳感器、電子水聽器等設備。根據電壓類型和電流類型，應選擇不同的數據轉換器自動存儲和存儲數據。

2.2 自動化監測系統軟件應用

自動化監控系統可選用GEOSCOPE軟件，監控信道橋實施的數據，收集、傳輸、解碼和存儲數據，實現視覺圖像輸出，主要組成部分為GEOSCOPE軟件系統中的SMACS模塊和SAAM模塊。SMACS模塊支持數據的收集、處理、存檔和輸出，可對其進行分析和處理。轉換為高分辨率移動數據，實時查看圖像，以文本的形式可視化結果、監視和管理警報系統，SAAM模塊受監控數據的輸出和自動管理。

2.3 自動化監測系統的預警軟件應用

自動化監測系統在城市土木工程人員中的應用，可實現系統的預警效果，設計預警系統時允許最大累積變化，根據各種準則進行定義，不同情況下的警告和監視設置不同的顏色標記。

綠色表示變化值在正常范圍內，藍色表示監視位移增加了50%以上；橙色表示行動的階段，流動人數增加了80%以上，需要根據有關規定采取有效行動；紅色表示需要采取緊急措施，以便在警報階段及時解決問題。

3 市政領域在線監測技術的應用現狀

3.1 智能交通

智能交通不同于以往的人工交通管理，主要通過應用信息技術、智能傳感器技術和數據傳輸技術等先進技術進行智能交通監控和管理。智能交通的基礎是收集和分析一系列關于城市交通的實時數據，建立一個有針對性、改進和實用的城市交通管理系統，使城市交通高效有序地運行，提高車輛和行人的便利性和安全性。網絡監控技術是智能交通的核心，交通智能管理功能均基于網絡監控技術的應用。

近年來，隨著我國經濟的發展，智能交通成為交通領域的熱點。上海是我國第一個實施智能交通監控系統的城市，該系統利用視頻監控和部署在十字路口的各種傳感器實時輸入城市交通信息，并設有衛星定位系統和專用車輛信息接收終端，以便于指揮中心的實時規劃和管理。我國中科院沈陽自動化設計的智能交通監控系統取得了良好的應用效果，該系統主要利用視頻監控設備、溫濕度傳感器實時監測道路的能見度和狀況，及時召回過往車輛，確保道路交通安全。

3.2 橋梁安全監測

橋梁安全監測系統補充了橋梁安全的管理和維護，利用探測裝置實時監測和評估橋梁結構狀況，在橋梁結構狀況出現異常時及時提供預警信息。近年來，隨著橋梁結構安全的重要性日益增加，橋梁安全監測迅速發展，成功進行了各種研究和應用。

3.3 管道監測

傳統的管道病害檢測主要依靠人工檢測，效率較低，無法對管道病害進行實時檢測和預警。近年來，隨著在線監測技術的發展和各種探測裝置的發展，越來越多的管道由在線監測系統管理。目前，在線監測系統已應用于石油、供水、天然氣和電力等許多管道。

國外對市政管道監測的研究和應用較早，尤其是油、水、氣管道的在線監測系統已經比較成熟。在排水、電力等市政管道中，SCADA管道系統可監測城市管道參數，可遠程控制相關設備，在大城市廣泛使用。國家雖管道監測研究起步較晚，但近年來迅速發展，20世紀末，我國城市開始認識到利用信息技術管理市政管道的重要性。全國各大城市均建立了城市供水網絡信息管理系統和其他城市供水網絡信息管理系統，系統的建立改善了市政網絡的管理模式，可實現管道信息數據的實時獲取和遠程控制。

4 結語

隨著我國自動化程度的提高、監控系統的有效集成，傳統人工監控中的情況發生了變化，實現了有效的實時監控，對于自動監控應用程序和系統升級較為重要。近年來，隨著我國市政建設項目的不斷發展，大型市政項目和良好的監督職能可確保市政建設項目的安全。自動監測系統在市政建設項目中的應用充分發揮了重要作用，科學選擇了正確的監測工具，以提高監測效率，簡化監測預警系統的設計。提高監測數據的準確性和可視化程度，提升了監測城市建設項目的質量，明確了城市工作，保障城市基礎設施的安全。