基于拋石防波堤的化工管廊沉降自動化監測方法

潘鵬

摘 要：我國臨海疆域可通過科學技術應用壓差式變形測量和GNSS定位測量設定兩種融匯沉降監測的手段對拋石防波堤的化工管廊存在的問題進行解析。應用數據收集手段、監測傳感手段、數據傳輸手段、數據存儲手段進行數據處理合成，各手段進行配合，研究沉降自動化監測所要求的各種功能，解決化工管廊工作中存在的問題。

關鍵詞：拋石防波堤;化工管廊;沉降自動化監測

中圖分類號：U656.2 文獻標識碼：A

0 引言

化工管廊是化學工業領域在碼頭極為易見的結構體，化工管廊通過各種結構管架實現內陸和碼頭氣、液化工物體相互運輸，其擁有不同的構建方法，根據不同的作用分為固定型、和活動型，從而解決受力存在的問題;也可從組建構造出框架、吊索、桁架等外形，進行相應的工作。從建筑學結構來說，通常會出現條型、樁型、獨立型等基礎型[1]。

由我國地勢復雜，水岸地質各有不一，在同一海岸區域土層薄厚程度也有不一樣的檢測指數，所以對化工管廊的運用，要結合實際現場情況和功能需求，建立不同的基礎型并結合適合的構架組建復合管廊，依次解決沉降以及管道彎曲膨脹的問題，從而保證其運輸功能的最優化[2]。

綜上所述，需要制定可靠且經濟效果較為明顯的可實行方案進行改革，通過自動監測系統處理管廊沉降問題[3]。以此管廊的運作進行監管，從而有助于發生沉降問題可以及時處理，預測其沉降發生進行阻止把控，管理化工管廊運作中設有的一系列隱患[4]。

1 管廊沉降分析

由于沿海地域淤泥較多，其地質較軟，多位于沉降區，其化工碼頭基本由牽引長堤連接陸地區塊。因此，通過牽引長堤的延伸，化工管廊從碼頭連接陸地化工廠房。而由于兩處相距較遠，中間存在水域，淤泥，以及陸地，就一定要對不同地塊布置不同基礎型，避免地質影響。

樁型基礎是化工管廊在平臺或是布置在引橋時會使用，而引堤則是拋石防波堤，不能運用樁型基礎。水面與水底有較遠的距離，樁型基不易進入水底的天然土層;另外，引堤的位置容易產生移動，受力作用下會引起樁型基的變形;對于工程投入，樁型基需要耗費大量人力物力，經濟成本太高，不利于合理發展。

基于此，建在引堤上的天然型基與建在平臺樁型基應當進行組合，從而復合運行，達到最可靠的使用性和最優的經濟價值。處于樁型基上的化工管廊，由于平臺和引橋質地較硬，不易發生沉降，在受到力的作用下，完工后并不易發生變形。而對于拋石防波堤的化工管廊，因為引堤隨水位的沉降以及管廊運輸產生的重量所造成的沉降都極為容易打破其穩定，所以通常會引起管廊各類沉降，造成受力不均致使管廊形態發生變形，此類問題會損害化工管廊的可用性。當前，此類問題在臨海淤泥地區大部分化工碼頭都有出現，由于受力作用不均勻以及結構牽拉不穩定已經引起了部分管架的傾斜現象。例如：某化工碼頭的運輸管廊使用鋼架組建現場工藝，單一的結構使用使其承受能力被限制，在運輸工作過程中，由于管廊受力和地基土層硬度分布不一從而引起部分地基下陷，在受力雙重疊加的情況，部分管道出現大面積沉降和傾斜，引發管架結構出現相應的脫開，造成結構解體，生產停滯。

為解決以上雜癥，需要對基于拋石防波提的化工管廊變形進行重點探索，對管廊布局工藝和淤泥區下陷探析，運用系統高效的監測方法，隨時監控管廊沉降，實行有效措施避免此類問題出現，極力的減小因沉降問題造成的工業經濟損害。

2 沉降監測手段

化工碼頭管廊數量復雜以及造成沉降的原因比較多樣化，本文務必計量測繪精度需求、放置安裝前提、性價比合理性等成分，擬用壓差式變形測量和GNSS定位測量相互配合的手段，其中：壓差式變形測量用于拋石防波堤和工業區平臺連接部位的檢測，擬工業碼頭的固定基點為平臺;擬在拋石防波堤中部以GNSS定位測量大量檢測，通過化工碼頭的相應區域設立差分基站作為固定基礎基點。

2.1 壓差式變形測量

通過提供水壩、高層房屋、地基、山洞、地質沉降等精準測繪相對高度變化的儀器，把壓差式變形測量傳感器連接至設備系統，放置在不易受力的地方，保證其位移動作為單一縱向，以此避免其他的測量差異。通過傳感器對數據的直觀分析，可以得出沉降參數，從而發揮其功能。也可以放置在便于實施別的測量方式的地方，從而用不同的方法進行測量，通過比對數據得出沉降結論。壓差式測量系統需要傳感器連接其儲液罐，儲液罐具有非常大的容量，可以成功減輕管線容量因溫度變化所造成的反應。具體設計為圖1內容。

2.2 GNSS 定位測量

GNSS通過多顆衛星的數據進行比對分析，從而計算出接收機與衛星的距離，由此可以測量出實時位置。數據中心或軟件通過端口接收GNSS原始的數據，應用相應的結算程序，分析得到實時坐標的精確數據，再由系統計算，掌控沉降以及位移的變化，在必要時刻可以及時實施干預。GNSS定位測統結構拓撲圖見圖2。

3 系統總體架構

根據國際開放式標準技術，針對目前臨海碼頭化工管廊沉降問題進行設計研究，設計具備一定開放性原理的系統，從而飽和現階段化工碼頭運輸功能的需求，也可以進行相關的延伸，復合其他功能需求。該系統應該具備現代化監測手段，通過信息技術和智能科技，在化工走廊發生沉降和位移時，能夠有效的測量和預警，提供可靠的干預前提，并在化學工業生產運營中優化運輸能力。

3.1 監測傳感子系統

通過監測傳感子系統運用信息技術手段將化工管廊受力作用下產生的變化以光亮或聲波的形式傳導信號，測量記錄相應數據，提供受力程度的參考。

3.2 數據采集小系統

在具有聲，光信號的環境中，可通過小系統把這些數據信號進行分析整合，通過傳輸大系統，輔助處理變成對應的數字信號。通過數據采集小系統可以推斷出傳感器是否發生故障情況，根據異常數識別出失效的部位提供更換和修復的參考，從而保證系統對數據的正確采集。

3.3 數據傳輸小系統

選擇數據傳輸子系統必須要保證在網絡信號能夠穩定使用的地方，最好要以4G/5G進行聯網，也可以聯系相應的移動通訊企業建立基站，從而保證信號良好不影響數據傳輸。在間隔15 km的距離之內，保證可以進行視頻通話，能夠及時了解現場情況，可以連接無線網絡實施數據傳導。采用光纖作為備用的數據信號輸送手段，以避免超負荷流量的影響以及突發信號的中斷。

3.4 數據庫小系統

根據設計系統的日常運行操作以及對于整合數據資料的需要，可以在大系統中建立一個獨立的小系統，小系統可以由大系統進行管理。小系統主要作用是輔助大系統運行，將日常收集的數據信息存放其中，并且可以與云數據端口連接，保證數據參數不會丟失，從而在自動監測時進行比對分析。

4 系統功能實現

通過對管廊的受力產生的變形和位移進行數據分析，對其出現的問題歸納整理，設計相應的應對功能。本系統的主要功能包括5部分：

（1）在線監測：運用不同的手段，全面精準的表現出拋石防波堤化工管廊沉降自動化監測的各類運行數據以及變形，位移情況的數據。（2）數據分析：通過對比化工管廊沉降和位移的實時數據，運用星歷功能將過往參數以及安全生產指標參數進行對比總結，為人工干預提供了及時性和可靠性。（3）數據管理：對化工管廊連同關聯的預案信息、相關資料、周邊環境、數據臺賬等實行全面分析，有助于在監測的時候科學便捷的取得監測的信息，將智能性和信息性提升到最優化。（4）預報預警：通過化工管廊報警功能的需求，分析化工管廊沉降以及是否需要干預進行告警，數據超出危險值時及時憑借移動互聯網將報警信息傳送給監管方以便實行及時干預措施。并設計取消報警的功能，以防誤報的影響。（5）系統管理：因設計系統具備完整的智能化功能，可以在日常生產輸送時根據管廊受力作用自動進行操作，使該平臺具備功能升級及應用延伸的能力。

5 結語

針對基于拋石防波堤的化工管廊沉降問題，本文表明出如何設計具備智能性、信息性的系統從而使得拋石防波堤的化工管廊工程經濟且易運行，引入管廊沉降自動化監測系統，運用壓差式變形測量和GNSS定位測量方式復合的手段，從而在化工管廊日常生產運輸的時候，憑借設計系統的自動操作，根據整合相關的數據資料分析，在必要時候可以及時啟動應急處置，可以幫助管廊的常規運轉作業。

參考文獻：

[1]夏瑜立.淺談綜合管廊入廊管道沉降監測技術[J].安裝，2018（5）：46-48.

[2]梁棟，李俊偉，李冰，等.綜合管廊沉降監測方法技術研究[J].福建質量管理，2019（17）：167.

[3]段亞龍.基于高精度北斗定位的地質沉降監測技術研究[J].黑龍江科技信息，2015（21）：62.

[4]馬啟鵬，洪毅.北斗高精度和物聯網技術在管廊沉降監測中的應用[J].數字通信世界，2018（S1）：17-22.