集水井遠程監控系統在堆載預壓工程中的應用

◎沈如健 中交廣州航道局有限公司

1.項目概況

根據廈門翔安新機場規劃，大嶝南緣原預留圍場河區域造地工程位于機場規劃北二跑道端頭，陸域形成及地基處理面積約30萬m2，回填堆載料均來源于廈門灣口取砂區海砂。本工程主要采用插打塑料排水板+堆載預壓工藝進行地基處理，并在堆載區域內均勻布置5口集水井進行抽排水工作，加快淤泥固結效率。

2.集水井工作原理

本工程陸域形成主要采用吹填方式進行，按照先吹填海砂至+2.5m（要求+1.5m至+2.5m的砂料含泥量不大于5%且滲透系數不小于5×10-3cm/s），隨后在+2.5m高程進行塑料排水板施工（同步設置集水井），然后吹填海砂至+5.6m，最后利用場內砂料倒載堆載，滿載時間不少于180天，滿足地基處理標準要求后方可卸載。考慮到場地中央至護岸距離較遠，施工期排水較困難，特別設置5口集水井加快場地中央抽排水作業。

堆載預壓階段，原狀淤泥在加壓荷載的作用下，使土體中的孔隙水沿豎向排水通道（塑料排水板）排出至砂墊層，經砂粒間的孔隙滲透匯集至集水井，最后利用抽水泵強排出施工區，逐漸使淤泥土密實、沉降、固結，從而提高地基強度。

3.遠程監控系統介紹

3.1 目的

集水井遠程監控系統主要是對堆載預壓階段集水井設備運行狀態進行遠程實時監控，減少巡查值守人員投入，提高設備故障發現率，并及時修復，確保集水井抽水工作的連續性，以達到減員增效的目的。

3.2 系統組成

集水井遠程監控系統能夠對聯網的集水井設備運行狀態進行實時監測，實現對集水井設備的運行狀態，包括工作時間、排水量、水位、是否故障等信息的接收、查詢和管理，以提升集水井抽排水工作的管理效率。該系統由設備信息收集裝置、數據傳輸網絡、邏輯判斷系統、智慧工地平臺等幾部分組成。

設備信息收集裝置作為集水井遠程監控系統的前端設備，通過利用成熟的傳感器元件將集水井設備運行狀態轉換成電流信號，并經數據傳輸網絡傳遞至邏輯判斷系統，最終與智慧工地平臺進行信息傳輸。

圖1 項目規劃平面圖

圖2 集水井工作斷面圖

圖3 集水井遠程監控系統組成及工作原理圖

圖4 集水井遠程監控系統監控界面

數據傳輸網絡是前端設備和智慧工地平臺之間的數據通信，主要依托移動通信網絡遠程無線傳輸前端設備收集的信息。

邏輯判斷系統主要對傳輸的數據進行處理、判斷，再傳遞至智慧工地平臺的重要節點。

智慧工地平臺作為集水井遠程監控系統的核心，是對遠程監控系統中的集水井運行狀態信息進行集中管理。針對邏輯判斷系統傳輸的故障信息，智慧工地平臺管理員可遠程發送故障信息至現場維護人員，及時進行設備維護修理。

3.3 工作原理

集水井遠程監控系統能夠對系統內各集水井設備運行狀態進行數據采集、傳輸、接收、處理和顯示，并能為項目管理人員提供信息查詢和管理服務。同時，集水井遠程監控系統也能提供故障遠程反饋、指導維修的功能。

（1）數據的采集和傳輸。集水井遠程監控系統通過設置在設備前端的信息收集裝置及數據傳輸網絡，實現集水井設備運行狀態等信息的采集和傳輸。通過利用水位、電流、電壓等傳感器元件轉換集水井設備的運行狀態數據，經數據傳輸網絡實時傳遞，再通過邏輯判斷系統解析數據和狀態識別，準確反映集水井設備的運行工作狀態。

（2）信息的接收和顯示。智慧工地平臺在接收到集水井設備運行狀態信息后，將數據轉入邏輯判斷系統進行數據的分析和設備狀態的識別，同時將相應的數據信息在智慧工地平臺界面顯示。假設集水井設備發生故障時，故障信息將顯示在智慧工地平臺界面眉頭和設備報警詳情中，并提示智慧工地平臺管理員進行故障處理。智慧工地平臺界面的顯示信息主要包括：集水井在工程范圍內的位置、集水井編號、設備運行狀態、水位標高情況、是否故障等等。

（3）設備報警信息的處理。智慧工地平臺管理員可在設備報警詳情界面選擇報警信息，并將接收到集水井設備的故障及運行狀態等信息通過SMS短信或電話等方式聯系現場維護人員處理，同時也可發送給相關管理人員進行信息提示。

（4）信息查詢和信息服務。智慧工地平臺在對集水井設備的運行狀態信息進行接收和存儲處理后，相關管理方可通過電腦端或手機APP登錄，根據不同的系統權限進行相應的信息瀏覽、查詢、統計等操作。

3.4 系統優點

在現場集水井設備大面積分布或不易巡查的區域，利用集水井遠程監控系統能夠實時采集和快速處理集水井運行數據，包括工作時間、排水量、水位、是否故障等，為遠程監控管理和故障維護提供了基礎數據。通過遠程監控，管理人員無需每天或惡劣天氣現場巡查就可以監控管理集水井抽排水工作，從而減少巡查人員投入，最終實現現場無人巡查值守，達到減員增效的目的。

同時，相關管理方可結合項目管理需求增加其他功能，如故障原因的分析、抽水工作記錄表和集水井管理臺賬等，并能夠在智慧工地平臺下載打印留存，進一步提升項目管理的精細化。

4.結語

隨著人工智能和遠程傳輸技術的高速發展，傳統堆載預壓階段的集水井人工巡檢工作已漸漸不適應工程發展的需要。堆載預壓階段中集水井抽排水工作對地基加固質量有著至關重要的影響。為集水井設備安裝遠程監控系統，利用遠程監控技術替代傳統的人工巡檢工作，能夠在減少巡檢人員投入的同時監控管理集水井抽排水工作，能夠快速發現故障設備，并及時通知維護人員處理，大大提高了集水井工作的管理效率，有效降低項目管理成本。