一、前言 

下(xia)穿高鐵的(de)框架(jia)(jia)涵頂(ding)進施工(gong)(gong)(gong)包括挖(wa)孔樁、降水、路(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)基處理、架(jia)(jia)空線(xian)路(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)和挖(wa)土頂(ding)進等作(zuo)業，對線(xian)路(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)影(ying)響(xiang)很大(da)，為隨時掌(zhang)握(wo)線(xian)路(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)幾何尺(chi)寸及其它(ta)部位的(de)變(bian)化(hua)(hua)情況，確保行車(che)安全(quan)(quan)，需要每通過(guo)(guo)一趟列(lie)(lie)車(che)就要人(ren)工(gong)(gong)(gong)用道尺(chi)對線(xian)路(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)檢(jian)查一次即一列(lie)(lie)一檢(jian)。因架(jia)(jia)空便梁長，梁內(nei)作(zuo)業空間(jian)狹窄，來車(che)時作(zuo)業人(ren)員在(zai)便梁范(fan)圍內(nei)無(wu)法下(xia)道避車(che)，存在(zai)很大(da)安全(quan)(quan)風險；高鐵行車(che)密度大(da)，間(jian)隔時間(jian)短，人(ren)工(gong)(gong)(gong)很難做到一列(lie)(lie)一檢(jian)，如(ru)有(you)安全(quan)(quan)隱患(huan)將錯過(guo)(guo)第一時間(jian)處理。如(ru)何在(zai)確保施工(gong)(gong)(gong)地段人(ren)身、行車(che)安全(quan)(quan)的(de)基礎上，又能準(zhun)確、及時、全(quan)(quan)面、方(fang)便地掌(zhang)握(wo)線(xian)路(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)的(de)結(jie)構變(bian)化(hua)(hua)情況成為當前迫切需要解決的(de)課題(ti)。

 

 二、項目(mu)實施背景(jing) 

三(san)(san)橫路(lu)鳳凰段(duan)工程（二期）道(dao)路(lu)全長(chang)4.430km，建成后(hou)將是三(san)(san)亞(ya)火車(che)站與三(san)(san)亞(ya)鳳凰國際機場(chang)之間的(de)快(kuai)捷通(tong)道(dao)。K0+120-K0+460（二標(biao)段(duan)）項目(mu)主要(yao)建設內容中的(de)橋(qiao)梁（下(xia)穿西環高鐵(tie)頂進框(kuang)架(jia)橋(qiao)）部分，與海(hai)南環島高鐵(tie)西段(duan)交(jiao)叉采用框(kuang)架(jia)橋(qiao)方式下(xia)穿鐵(tie)路(lu)路(lu)基，框(kuang)架(jia)橋(qiao)長(chang)29.6m，共4孔(kong)框(kuang)架(jia)，兩側各設一(yi)孔(kong)非機動車(che)道(dao)（含人行道(dao)，框(kuang)架(jia)內寬9.0m、內高6.5m），中間設兩孔(kong)機動車(che)道(dao)（框(kuang)架(jia)內12.0m、內高6.1m）。

 

圖1-1框架橋平面布置圖

 

 

圖1-2框架橋正斷面(mian)圖

 

框架頂進線(xian)路架空(kong)范圍(wei)104.2m，影響范圍(wei)144.2m，施工(gong)影響范圍(wei)K340+944.9—K341+099.1。通過本(ben)區段列車時速160km/h，施工(gong)影響期間需慢(man)行至45km/h，慢(man)行范圍(wei)為施工(gong)區每端800m，慢(man)行區域為K340+144.9—K341+899.1。

 三、系統原理及構成 

3.1研發歷(li)程

課題(ti)立項后，經(jing)過(guo)專家組對需(xu)求進行(xing)分(fen)析，確(que)定(ding)動態測量軌道(dao)的實時位移為(wei)本項目的關鍵技(ji)術(shu)點。需(xu)要在不(bu)影響安全，列車(che)在運行(xing)時也(ye)能夠實時測量軌道(dao)的動態位移的自動化在線監測系統，目前市面上面沒有合適的現(xian)有技(ji)術(shu)。因此(ci)重點研究鋼軌動態位移測量傳(chuan)感器及配套技(ji)術(shu)。

先后研發了基于二維碼的(de)機器視覺動(dong)態位移測(ce)量技(ji)術和動(dong)力水準測(ce)量技(ji)術，并最終確定采(cai)用成熟的(de)動(dong)力水準測(ce)量技(ji)術來(lai)實施本項目。

針對本項目的(de)(de)(de)(de)(de)需求(qiu)，首先(xian)采(cai)用的(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)機器視(shi)覺原理實現的(de)(de)(de)(de)(de)位(wei)移(yi)測(ce)量方法(fa)：在鋼(gang)軌等待測(ce)結(jie)構(gou)物上貼裝(zhuang)或噴涂帶有(you)信息(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)二(er)(er)(er)(er)維(wei)碼(ma)(ma)(ma)(ma)(ma)(ma)(ma)。當AI攝像機檢(jian)測(ce)到二(er)(er)(er)(er)維(wei)碼(ma)(ma)(ma)(ma)(ma)(ma)(ma)后對二(er)(er)(er)(er)維(wei)碼(ma)(ma)(ma)(ma)(ma)(ma)(ma)內的(de)(de)(de)(de)(de)信息(xi)進行(xing)解(jie)碼(ma)(ma)(ma)(ma)(ma)(ma)(ma)。根據(ju)(ju)(ju)解(jie)碼(ma)(ma)(ma)(ma)(ma)(ma)(ma)數(shu)據(ju)(ju)(ju)從云端(duan)數(shu)據(ju)(ju)(ju)庫中(zhong)(zhong)獲取到該二(er)(er)(er)(er)維(wei)碼(ma)(ma)(ma)(ma)(ma)(ma)(ma)對應(ying)的(de)(de)(de)(de)(de)項目信息(xi)，如(ru)二(er)(er)(er)(er)維(wei)碼(ma)(ma)(ma)(ma)(ma)(ma)(ma)的(de)(de)(de)(de)(de)真(zhen)實尺寸、其他(ta)輔助修正(zheng)傳感器的(de)(de)(de)(de)(de)情況及(ji)其數(shu)據(ju)(ju)(ju)相(xiang)關(guan)算法(fa)等信息(xi)。當二(er)(er)(er)(er)維(wei)碼(ma)(ma)(ma)(ma)(ma)(ma)(ma)在空間中(zhong)(zhong)發(fa)(fa)(fa)生(sheng)(sheng)位(wei)移(yi)時(shi)(shi)(shi)，視(shi)頻中(zhong)(zhong)二(er)(er)(er)(er)維(wei)碼(ma)(ma)(ma)(ma)(ma)(ma)(ma)的(de)(de)(de)(de)(de)大小及(ji)形狀(zhuang)將(jiang)發(fa)(fa)(fa)生(sheng)(sheng)變化(hua)；二(er)(er)(er)(er)維(wei)碼(ma)(ma)(ma)(ma)(ma)(ma)(ma)沿光(guang)軸(zhou)移(yi)動(dong)時(shi)(shi)(shi)，二(er)(er)(er)(er)維(wei)碼(ma)(ma)(ma)(ma)(ma)(ma)(ma)的(de)(de)(de)(de)(de)像素大小會(hui)發(fa)(fa)(fa)生(sheng)(sheng)變化(hua)；二(er)(er)(er)(er)維(wei)碼(ma)(ma)(ma)(ma)(ma)(ma)(ma)垂直于光(guang)軸(zhou)移(yi)動(dong)時(shi)(shi)(shi)，二(er)(er)(er)(er)維(wei)碼(ma)(ma)(ma)(ma)(ma)(ma)(ma)像素坐標將(jiang)發(fa)(fa)(fa)生(sheng)(sheng)變化(hua)；二(er)(er)(er)(er)維(wei)碼(ma)(ma)(ma)(ma)(ma)(ma)(ma)與(yu)光(guang)軸(zhou)之間的(de)(de)(de)(de)(de)夾角發(fa)(fa)(fa)生(sheng)(sheng)位(wei)移(yi)時(shi)(shi)(shi)，視(shi)頻中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)二(er)(er)(er)(er)維(wei)碼(ma)(ma)(ma)(ma)(ma)(ma)(ma)的(de)(de)(de)(de)(de)形狀(zhuang)將(jiang)發(fa)(fa)(fa)生(sheng)(sheng)變化(hua)，如(ru)由(you)正(zheng)方形變為(wei)四(si)邊形。AI視(shi)頻嵌(qian)入式軟件根據(ju)(ju)(ju)視(shi)頻中(zhong)(zhong)二(er)(er)(er)(er)維(wei)碼(ma)(ma)(ma)(ma)(ma)(ma)(ma)的(de)(de)(de)(de)(de)像素坐標、形狀(zhuang)及(ji)大小變化(hua)，自動(dong)計算出對應(ying)的(de)(de)(de)(de)(de)位(wei)移(yi)變量，從而(er)實現對結(jie)構(gou)位(wei)移(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)實時(shi)(shi)(shi)監測(ce)。

通過(guo)使用二維碼機器視(shi)覺技術實(shi)現日(ri)常沉(chen)降、傾(qing)斜(xie)監測，根(gen)據(ju)獨特的(de)(de)技術實(shi)現軌道的(de)(de)動(dong)態撓度(du)監測。可以實(shi)現非接觸實(shi)時位移測量，且不需要在鋼軌上布線供(gong)電。由于此方法具有較大的(de)(de)優(you)勢(shi)，因此開始(shi)了(le)(le)研發工作并生產了(le)(le)測試樣(yang)機做(zuo)了(le)(le)初(chu)步(bu)測試并取(qu)得了(le)(le)一定(ding)的(de)(de)效果。

圖3-1

圖3-2

 

隨(sui)著研發(fa)進(jin)程的(de)推(tui)進(jin)，發(fa)現二維(wei)碼(ma)位移測量技術有優點也有不足：

①測點(dian)數(shu)量多(duo)，引入的(de)(de)基點數(shu)量和轉測(ce)點數(shu)量也隨之增加，增加的(de)(de)數(shu)量為2n的(de)(de)關系，在實(shi)際應(ying)用(yong)中(zhong)，這(zhe)會帶(dai)來(lai)安裝問題(ti)。

      ②現(xian)場安裝的(de)二維碼機(ji)器視(shi)覺(jue)設(she)備(bei)，在施(shi)工作(zuo)業(ye)的(de)時候，會(hui)受到(dao)吊車、挖機(ji)、施(shi)工人員的(de)干(gan)擾。特別是在D型梁(liang)位置，施(shi)工工序在進行到(dao)下穿橫梁(liang)、軌枕調整(zheng)、道砟回填等(deng)時，機(ji)械作(zuo)業(ye)和(he)人工作(zuo)業(ye)無(wu)法避免對(dui)設(she)備(bei)的(de)碰觸和(he)損壞。

 ③列車(che)經過(guo)時，在(zai)上行線、下行線的(de)右側股道因(yin)為列車(che)經過(guo)，形成不可通(tong)視區域，這部分(fen)區域無法正常(chang)觀測數據。

由于現場(chang)施(shi)工時，無(wu)法(fa)完全避(bi)免上述情況(kuang)的出現，因此需要繼續研(yan)發出比二維碼實現軌(gui)道位(wei)移測(ce)量的技術更為先進(jin)和(he)實用的新技術。

      綜上所(suo)述，需要一(yi)種即(ji)能在不通視情況下(xia)，也能測(ce)量(liang)出(chu)軌道測(ce)點的(de)動態數(shu)據(ju)的(de)方法。

當前測(ce)量(liang)(liang)豎向(xiang)位(wei)移的(de)靜力(li)(li)水準測(ce)量(liang)(liang)技(ji)術，僅能(neng)實現(xian)靜態測(ce)量(liang)(liang)。靜力(li)(li)水準技(ji)術是用液體連通器原理，通過(guo)測(ce)量(liang)(liang)液體的(de)壓力(li)(li)來(lai)間(jian)接測(ce)量(liang)(liang)液體的(de)深(shen)度，再與(yu)基準測(ce)點進(jin)行比較從而得到測(ce)點豎向(xiang)位(wei)移的(de)。如果(guo)系統(tong)管道內的(de)液體受(shou)到振(zhen)動(dong)影響，液體將會(hui)產生(sheng)附加壓力(li)(li)，導致數據嚴重錯(cuo)誤，因(yin)此只能(neng)用于變化極為緩慢的(de)靜態沉降測(ce)量(liang)(liang)。本(ben)項(xiang)目是既有(you)線，列車通過(guo)頻(pin)繁，且需要測(ce)量(liang)(liang)列車經(jing)過(guo)時的(de)實時位(wei)移數據。因(yin)此靜力(li)(li)水準儀無法在本(ben)項(xiang)目中(zhong)使(shi)用。

傳統靜(jing)力(li)(li)水(shui)準儀應(ying)用(yong)在涉鐵(tie)監測項目，在列(lie)車經(jing)(jing)過(guo)(guo)(guo)時(shi)，需(xu)要特殊標記列(lie)車經(jing)(jing)過(guo)(guo)(guo)時(shi)的(de)(de)數(shu)據(ju)，對這些(xie)數(shu)據(ju)進行丟棄過(guo)(guo)(guo)濾處理。圖3-3和圖3-4為靜(jing)力(li)(li)水(shui)準儀在鐵(tie)路上的(de)(de)實際應(ying)用(yong)，獲取的(de)(de)靜(jing)態(tai)采(cai)集數(shu)據(ju)。圖中黑點表示火(huo)(huo)車經(jing)(jing)過(guo)(guo)(guo)是的(de)(de)數(shu)據(ju)，可以看出火(huo)(huo)車經(jing)(jing)過(guo)(guo)(guo)時(shi)，數(shu)據(ju)波動極大(da)，遠遠超過(guo)(guo)(guo)正常值的(de)(de)數(shu)十(shi)倍(bei)。如(ru)果(guo)采(cai)用(yong)該(gai)時(shi)間段的(de)(de)數(shu)據(ju)，每次火(huo)(huo)車經(jing)(jing)過(guo)(guo)(guo)都將(jiang)導致錯(cuo)誤的(de)(de)報警，嚴重干擾施工秩序。而本(ben)次課題的(de)(de)研(yan)究將(jiang)很好的(de)(de)解決這一問題。

 

圖(tu)3-3

圖3-4

 

常(chang)規的(de)(de)靜(jing)力(li)水準(zhun)儀(yi)不(bu)能測量動態數據(ju)的(de)(de)原因是(shi)液體(ti)振動的(de)(de)加(jia)速度會(hui)產(chan)生(sheng)一個附(fu)加(jia)的(de)(de)力(li)。靜(jing)力(li)水準(zhun)儀(yi)測量得(de)到(dao)的(de)(de)壓(ya)力(li)f與加(jia)速度滿足f=m（g+a），m為(wei)液體(ti)質量，g為(wei)重(zhong)力(li)加(jia)速度，a為(wei)液體(ti)受(shou)到(dao)振動后(hou)引(yin)起的(de)(de)加(jia)速度。由于通(tong)常(chang)的(de)(de)位移(yi)變(bian)化都(dou)比較小，因此(ci)微(wei)(wei)小的(de)(de)加(jia)速度導致(zhi)(zhi)的(de)(de)附(fu)加(jia)壓(ya)力(li)將(jiang)嚴(yan)重(zhong)影響液體(ti)壓(ya)力(li)傳感器的(de)(de)數據(ju)，導致(zhi)(zhi)數據(ju)錯誤。

如果能夠除重力加速度之外的振動導致的動態加速度a測量出來，并據此對壓力傳感器的數據進行修正補償，那么靜力水準儀不但能夠測量靜態位移，也能夠同時測量動態位移。經過樣機測試，深圳安銳科技有限公司研發的動力水準儀確實能夠完美的測量動態位移，同時具備普通傳統的監測功能，還能測量軌道的動態撓度，即解決了二維碼監測的不足，同時沿用了二維碼動態監測的核心理論和核心代碼算法。因此本項目全部使用動力水準儀來代替二維碼實現軌道結構的動態位移測量。

由于動態采集的數據量非常大，如果不加以區分，將導致網絡傳輸、數據存儲計算等大量的資源消耗。因此在沒有列車經過時，采用靜態測量。有列車經過時采用動態測量。在施工現場的兩端，分別安裝微波雷達，測量是否有列車經過及列車的方向。通過物聯網監測軟件實現多傳感器的數據融合實時處理，智能控制系統進行靜態測量和動態測量的方式切換。

靜態采集時的工作原理為：在每個測點安裝一套動力水準儀，用液管和氣管連通。當液面靜止后所有連通容器內的液面同在一個大地水準面上▽O，由傳感器測出每一測點的液位，即初始液位值分別為：H_基0、H₁₀、H₂₀、H₃₀、H₄₀、·····H_i0。

設定基準點(穩定保持不動)，測點1上抬，測點2不變，測點3下沉，測點4不變，當系統內液面達到平衡后形成新的水準面▽i0，則各測點連通容器內的新液位值分別為：H_基、H₁、H₂、H₃、H₄、······H_i。

各測點的液位由傳感器測得，各測點液位變化量分別計算為：△h_基=H_基-H_基0、△h1=H₁-H₁₀、△h2=H₂-H₂₀、△h3=H₃-H₃₀、△h4=H₄-H₄₀、······△hi=H_i-H_i0。其它各測點相對基準點的垂直位移為：△H1=△h_基-△h1、△H2=△h_基-△h2、△H3=△h_基-△h3、△H4=△h_基-△h4、·;·····△Hi=△h1-△hi。△Hi為正值表示該測點上抬，△Hi為負值表示該測點下沉。

圖3-5

 

動態采集時的工作原理為：在每個測點安裝一套動力水準儀，用液管和氣管連通。當液面靜止后所有連通容器內的液面同在一個大地水準面上▽O，由傳感器測出每一測點的液位，即初始液位值分別為：H₁₀、H₂₀、H₃₀、H₄₀、·····H_i0。

當列車經過時，整車重量通過車輪作用在對應的測點，每個測點跟隨鐵軌整體受力情況上下往復運動，每個測點記錄毫秒級的數據變換量。設定采集時長為30秒，在采集周期內，測點1采集的數據量為H₁₁、H_12、H_13、H₁₄ ······H_1i，測點2采集的數據量為H₂₁、H_22、H_23、H₂₄ ······H_2i，測點3采集的數據量為H₃₁、H_32、H_33、H₃₄ ······H_1i，測點4采集的數據量為H₄₁、H_42、H_43、H₄₄ ······H_4i，······

各測(ce)點液位變化量分別(bie)計(ji)算為：

測點1：

△h₁₁= H₁₁-H₁₀、△h₁₂= H₁₂-H₁₀、△h₁₃= H₁₃-H₁₀、△h₁₄= H₁₄-H₁₀、······△h_1i= H_1i-H₁₀、

測點2：

△h₂₁= H₂₁-H₂₀、△h₂₂= H₂₂-H₂₀、△h₂₃= H₂₃-H₂₀、△h₂₄= H₂₄-H₂₀、······△h_2i= H_2i-H₂₀、

測點3：

△h₃₁= H₃₁-H₃₀、△h₃₂= H₃₂-H₃₀、△h₃₃= H₃₃-H₃₀、△h₃₄= H₃₄-H₃₀、······△h_3i= H_3i-H₃₀、

測點4：

△h₄₁= H₄₁-H₄₀、△h₄₂= H₄₂-H₄₀、△h₄₃= H₄₃-H₄₀、△h₄₄= H₄₄-H₄₀、······△h_4i= H_4i-H₄₀、

······

以上(shang)是(shi)每個測點動態采集(ji)的(de)數據換算過程。動態采集(ji)必須(xu)使用(yong)動力(li)水準儀(yi)，如使用(yong)傳統的(de)靜力(li)水準儀(yi)，將無法正(zheng)確采集(ji)數據。

 

3.2系統構成(cheng)

構健康自(zi)動化在(zai)線監測(ce)系(xi)統(tong)主要分為(wei)4部分：傳(chuan)感(gan)器數(shu)(shu)據(ju)(ju)采集系(xi)統(tong)、物聯網(wang)網(wang)關(guan)系(xi)統(tong)、云端(duan)(duan)服(fu)(fu)(fu)務器，后端(duan)(duan)管(guan)理(li)顯(xian)示系(xi)統(tong)。其(qi)中物聯網(wang)網(wang)關(guan)和(he)云端(duan)(duan)服(fu)(fu)(fu)務器系(xi)統(tong)為(wei)整個(ge)系(xi)統(tong)的(de)(de)樞紐，傳(chuan)感(gan)器把(ba)數(shu)(shu)據(ju)(ju)采集后發(fa)送(song)到(dao)物聯網(wang)網(wang)關(guan)。網(wang)關(guan)對原始數(shu)(shu)據(ju)(ju)做數(shu)(shu)字(zi)化處理(li)，將數(shu)(shu)據(ju)(ju)本(ben)地存儲，同時(shi)4G無線網(wang)絡把(ba)數(shu)(shu)據(ju)(ju)上傳(chuan)到(dao)云服(fu)(fu)(fu)務器，服(fu)(fu)(fu)務器對數(shu)(shu)據(ju)(ju)進(jin)(jin)行存儲及進(jin)(jin)一(yi)步的(de)(de)分析判(pan)斷。如(ru)果有(you)異(yi)常，就發(fa)送(song)信息到(dao)相(xiang)關(guan)負責人的(de)(de)手機和(he)電腦上進(jin)(jin)行預警。云服(fu)(fu)(fu)務器將數(shu)(shu)據(ju)(ju)下發(fa)到(dao)指(zhi)揮部的(de)(de)PC電腦上進(jin)(jin)行存儲備份和(he)數(shu)(shu)據(ju)(ju)曲線顯(xian)示。

傳感(gan)器數(shu)(shu)據采(cai)集部分使用(yong)深圳安銳科技的動力水準儀及(ji)配套的物(wu)聯網(wang)關(guan)，以(yi)實(shi)(shi)現海(hai)量動態(tai)數(shu)(shu)據的本(ben)地(di)化邊緣計算，結(jie)果再(zai)上傳安銳測控(kong)云(yun)平臺，從而實(shi)(shi)現現場(chang)報警及(ji)數(shu)(shu)據顯示(shi)等功能。

動力(li)水準(zhun)儀的(de)特點：在非(fei)列(lie)車經過時間(jian)，實現(xian)靜態數(shu)據(ju)采集(ji)；在列(lie)車經過時自行觸(chu)發實現(xian)高頻率采集(ji)，每秒鐘采集(ji)的(de)數(shu)據(ju)可達30個，然后經過算法處理，輸出列(lie)車經過時軌道對(dui)應(ying)測點的(de)動態撓度數(shu)據(ju)，可以在后端進行處理顯示。

動力水(shui)(shui)準(zhun)系(xi)統由(you)水(shui)(shui)壓(ya)力傳(chuan)(chuan)感器(qi)(qi)(qi)、壓(ya)力傳(chuan)(chuan)導管(guan)道和液(ye)體容器(qi)(qi)(qi)組成，液(ye)體容器(qi)(qi)(qi)給整個液(ye)壓(ya)系(xi)統提供量(liang)程范圍內(nei)的(de)穩(wen)定的(de)液(ye)體，液(ye)體管(guan)道聯(lian)通所有動力水(shui)(shui)準(zhun)儀傳(chuan)(chuan)感器(qi)(qi)(qi)，保證處于同一個連(lian)通器(qi)(qi)(qi)內(nei)，氣(qi)管(guan)連(lian)接(jie)各個傳(chuan)(chuan)感器(qi)(qi)(qi)的(de)液(ye)面(mian)，保證所有傳(chuan)(chuan)感器(qi)(qi)(qi)受到相同的(de)大氣(qi)壓(ya)力，減少列(lie)車風(feng)壓(ya)和高差對傳(chuan)(chuan)感器(qi)(qi)(qi)的(de)影響。動力水(shui)(shui)準(zhun)儀傳(chuan)(chuan)感器(qi)(qi)(qi)由(you)擴散(san)性(xing)非晶硅壓(ya)力傳(chuan)(chuan)感器(qi)(qi)(qi)測出，用內(nei)置的(de)壓(ya)力變送(song)器(qi)(qi)(qi)轉換為數字信號，通過(guo)485總線傳(chuan)(chuan)輸到物聯(lian)網關進(jin)行(xing)初步的(de)加(jia)工和處理再推(tui)送(song)到云平臺。

以(yi)上描述的測點位置除了路基部(bu)分，軌道(dao)軌底和(he)挖孔樁(zhuang)頂部(bu)同樣適用動力水(shui)準儀(yi)。

當鋼軌(gui)(gui)上(shang)的(de)動(dong)力水(shui)準(zhun)(zhun)儀檢測到列(lie)車即將到達的(de)加速度變化時，觸發動(dong)力水(shui)準(zhun)(zhun)儀進(jin)入(ru)高(gao)頻(pin)采集模式(shi)。經過(guo)多(duo)傳感器的(de)數(shu)據融合后，得(de)到鋼軌(gui)(gui)的(de)動(dong)態(tai)撓度數(shu)據；列(lie)車離開后，動(dong)力水(shui)準(zhun)(zhun)儀自動(dong)進(jin)入(ru)低頻(pin)采集模式(shi)，正常頻(pin)率采集，獲取靜態(tai)沉降數(shu)據。

傾角(jiao)(jiao)傳感器：監測(ce)軌道、接觸網立柱、挖孔樁的傾斜(xie)，傾角(jiao)(jiao)傳感器為三軸(zhou)傳感器，可(ke)分別監測(ce)X/Y/Z軸(zhou)變化。

圖3-6 系(xi)統結構圖

     

3.3系統功能

無人自(zi)動(dong)化的(de)物(wu)聯(lian)(lian)網(wang)實時(shi)監測預(yu)(yu)警(jing)系統滿(man)足在系統初始(shi)化完(wan)成后，自(zi)動(dong)運行(xing)。在監測值超過設定的(de)閾值時(shi)，發(fa)送報警(jing)短信(指定接收人手(shou)機號可多(duo)選(xuan))，發(fa)送報警(jing)信息(xi)至后端(管理端)進行(xing)顯(xian)示(shi)和報警(jing)。整個系統采(cai)用無人值守24小時(shi)自(zi)動(dong)運行(xing)的(de)方式(shi)工(gong)作(zuo)，以便對施工(gong)過程中可能(neng)(neng)出現的(de)沉降和傾斜問題(ti)，及(ji)時(shi)進行(xing)預(yu)(yu)警(jing)，而無需人工(gong)干預(yu)(yu)。通過該物(wu)聯(lian)(lian)網(wang)監測系統，能(neng)(neng)使項目施工(gong)安全(quan)得到更(geng)好(hao)的(de)保障(zhang)。

構(gou)健康(kang)自(zi)動(dong)化在線監測系統的主要功(gong)能為：

1、實(shi)時監測(ce)

(1)、通過物聯網(wang)位移傳(chuan)感器實時測量。

(2)、通(tong)過(guo)4G無線網(wang)絡(luo)傳輸至安銳測(ce)控云(yun)平(ping)臺顯示。

(3)、通過(guo)云(yun)服務(wu)器(qi)進(jin)行數據的轉發和存儲。

(4)、獲取水(shui)平值、水(shui)平差和動態(tai)撓度(du)數據。

(5)、獲取沉降值和傾斜角度。

2、實時預警(jing)

(1) 通過手機APP軟件及短(duan)信(xin)進行報警。

(2) Windows端(duan)、平臺發出報(bao)警(jing)(jing)聲(sheng)音(yin)警(jing)(jing)示。

(3) 現場報警，監(jian)測(ce)點的(de)位移大于設定閾(yu)值時，即時提(ti)醒現場人員。

 

 

 四、系(xi)統實施(shi) 

測點選擇、布放和安裝。

（一）選點和(he)布網

1、基準點

2、軌道-上行線

3、軌道-下行線

4、挖孔樁

5、路基和(he)其它

6、設備柜(ju)

（二）監測計劃(hua)及頻率(lv)    

（三）監測(ce)報(bao)警指(zhi)標值

1、累計沉降報警：

2、報警閥值：

（四）完(wan)成的工作量(liang)

 

 五、系統(tong)設備清單(dan) 

                

序號	名稱	說明	單位	數量
1	動力水準儀	超輕型數字(zi)動力(li)水準(zhun)儀,安裝位置靈(ling)活，可實時測量(liang)監(jian)測點(dian)的(de)沉降(jiang)數據。量(liang)程(cheng)高達1000m，分(fen)辨率為1mm。每套一個基準(zhun)，一個備用。	臺
2	PU液體平衡管	高壓透明PU專用管	米
3	PU氣體平衡管	高壓透明PU專用管	米
4	數據電纜	專用屏蔽(bi)數(shu)據水(shui)工電(dian)纜RVVP2*1.5	米
5	動力安裝支架	動力水準儀(yi)專(zhuan)用(yong)支(zhi)架(jia)1	套
	動力水準儀支架	動力水(shui)準儀(yi)專(zhuan)用支架2	套
6	液壓罐體	鋼質	個
7	物聯監測網關	嵌(qian)入式(shi)固件(jian)設計，軟硬件(jian)一體化，采用SOC片上(shang)系(xi)統(tong)，具備高可(ke)靠性及(ji)安全(quan)性，所有控(kong)(kong)制(zhi)功能的(de)中(zhong)樞硬件(jian)平臺：1識別、讀取及(ji)網(wang)絡上(shang)傳各(ge)種傳感器的(de)數(shu)據 2、接入云服務(wu)器指(zhi)令信號，3、接收遠(yuan)程授權人員指(zhi)令，控(kong)(kong)制(zhi)現場設備工作	套
9	通訊數據連接頭	4芯T型三通(tong)防水連接(jie)器	個
10	開關電源	精密(mi)穩壓低紋波12V30A	臺
12	物聯網網卡	電信物聯網(wang)網(wang)卡，移(yi)動物聯網(wang)網(wang)卡。含(han)1年的4G數據流量	張
13	位移傳感器	測量測點動態位移(yi)，專利產品	套
14	傾角傳感器	測量測點傾斜角度	套
17	電器控制柜	鋼質，含軌道等電器安裝(zhuang)附件(jian)	個
18	安裝耗材	鐵絲(si)、膨脹(zhang)螺絲(si)、軋帶等	批
20	安銳測控云平臺軟件	云(yun)服務器的方式做(zuo)數據轉發，以實(shi)現物聯網網關的數據遠程控制(zhi)、連接設備和(he)電腦及(ji)手機，保存各種控制(zhi)策略(lve)等。含軟件(jian)使用及(ji)1年的云(yun)服務器租用費	套
21	短信服務	把報警信(xin)息以短(duan)信(xin)的形式推送到手機，避免因手機軟件沒有打(da)開(kai)收不到現場(chang)報警信(xin)息的情況(kuang)發生，含1年(nian)的短(duan)信(xin)使用費	年
22	Winows電腦端軟件	Windows平臺，實(shi)時顯示(shi)現場傳感器(qi)數據和監測視頻、照片	套
24	交換機	提(ti)供數(shu)據交換網絡，24口，千兆(zhao)	臺
25	網絡線纜	網絡鏈路	箱
26	電纜	RVV 2*1.5，各個監(jian)測點電源	米
29	基準點墩臺	放置(zhi)水罐、基準點等。	套

 

   

 六、課(ke)題成果 

經過近(jin)24個月的工作，取得了以下成果：

（一）預警(jing)系統(tong)

（二）專(zhuan)用軟件

（三）專(zhuan)用的(de)硬件

（四）獲得的數據