一、系统概述
桥梁安全监测系统基于物联网、大数据技术,结合各种传感器构建桥梁监测系统。监测桥梁运营阶段各监测指标参数数值、变化趋势,通过合理的计算和分析对桥梁工作状态进行评估和预报,以确保桥梁管理者随时随地了解桥梁的安全运行状况。
桥梁安全监测系统包括:结构安全监测、墩台冲刷监测、水下安全监测三个部分。可对重大工程结构(桥梁、隧道、边坡、大坝、塔吊及船舶等大型结构)进行实时安全监测、及时识别结构的累积损伤并评估其使用性能和寿命,对可能出现的灾害提前预警,建立相应的安全预警机制,不仅对于提高结构的安全性和可靠性具有重大的科学意义,而且可以降低结构的运行和维护费用,具有可观的经济效益。
全套系统分为现场传感器子系统、现场监控室和远程总控室三个部分组成,如下图所示:
现场传感器子系统包括应变传感器子系统、温度传感器子系统、裂缝传感器子系统、振动传感器子系统四个部分,分别感知现场应变、温度、裂缝、振动等物理数据。
二、桥梁安全监测点位布设
三、桥梁安全监测内容
四、系统功能
1、24 小时实时监测:对桥梁变形、受力、环境等全自动化在线监测,实时掌握桥梁整体施工/运行的安全状态、从整体上把握桥梁健康和安全状态。
2、多重分级预警:数据异常时,系统会触发相应三级报警机制,第一时间以短信、传真、广播等形式通知用户。
3、应急预案处理:从专家库直接提取相应处理办法,及时采取人员介入、封锁道路等办法,将安全隐患消除在萌芽状态。
4、荷载监测:桥面受荷载的影响力最为直接,因此,应力监测可以了解作为主要承力构件的受力状态,及时诊断桥梁的病害,为控制车辆荷载和桥梁结构的疲劳分析提供数据支撑。
5、应力应变监测:关键受力部位可能会产生裂缝,裂缝的发展趋势是判断结构承载能力的重要指标,通过安装磁电式传感器,可以完成对桥梁振动的长期监测。
6、行业规范标准形成:制定出适合结构健康监测的安全评价标准体系,形成行业标准规范。
五、平台展示
四川合睿达自主开发的桥梁在线监测系统云平台,其主要功能是控制系统各个模块自动运行,接收、显示、保存、查询、打印报警信息,系统主要功能:桥梁沉降监测管理功能、桥梁监测地图信息、桥梁监测传感器、系统设备信息、视频图像信息、预警信息查询、集成深部位移监测信息查询、发布信息设置、开放平台接口。
一、方案背景
随着我国城市发展和建筑施工的要求,基坑施工工程越来越多。目前大城市基坑施工的开挖越来越深,最深的已经达到二十多米。由于基坑工程的复杂性、施工风险高、施工难度大等特点。使其成为建筑的三大危险源之一。一旦发生事故,就会造成巨大的经济损失和严重的人身伤亡。因此,相关单位对基坑的监测工作越来越重视。而目前只根据地质勘察资料和土工实验,定点观测等简单的技术手段,已经不能满足当前各方对基坑监测的要求。
四川合睿达在结合基坑监测实际应用的基础上,认真研究相关技术规范。总结了现有技术及产品的优缺点,开发出了一套深基坑监测方案。可对整个基坑施工过程进行实时采集、无线传输、数据汇总分析、超限预警报警等功能。本深基坑监测方案兼容性高,功能强大,可兼容市场上多种类型的传感器。在各种深基坑监测项目中得到了广泛的应用并得到了一致的好评。
二、示意图
采集仪功能特点:
1. 振弦、RS485、RS232、ADC等多种采集方式
2. 超低功耗,自带电池,可实现24小时不间断采集
3. 高效稳定的4G、北斗通信网络,可以保证监测数据的及时传输
4. 支持多种类型的传感器,即插即用
5. 完善的超限报警功能,避免事故发生
6. 强大的数据分析软件,多种类型的分析模式,监测结构一目了然。
三、系统监测内容
根据现场实际情况,勘查选取实际监测项
1. 位移监测:监测基坑壁体的表面位移情况
2. 沉降监测:监测基坑壁的沉降情况
3. 裂缝监测:监测基坑壁裂缝后续是否开裂
4. 孔隙水压:监测基坑内部的水压力情况
5. 内部形变:监测基坑壁内部的位移情况
6. 土压监测:监测基坑壁墙体承压情况
7. 锚杆拉力:监测锚杆受力情况
8. 墙体内力:监测基坑壁与回填物的受力情况
9. 地下水位:监测基坑地下水情况。
四、拓扑图
五、应用价值
及时了解基坑情况,对潜在灾害进行提前预警,对突发事件应急报警,降低基坑事故生命财产重大损失和恶劣社会影响。
六、系统组成
1. 数据采集系统
地质灾害一体化智能监测站由机箱、遥控终端机RTU、太阳能板、蓄电池、各类传感器、防雷器等组成,采用太阳能供电,根据不同应用的场合选择相应的传感器,及时采集降雨量、表面位移、深部位移等要素,并按规定格式上传。
2. 数据传输系统
数据传输系统可采用GPRS/3G/4G、无线电台、无线网桥、卫星、LORA等方式,具体根据当地网络情况及应用选择。
3. 数据处理系统
数据处理系统可连续实时接收监测站上传的数据,设备远程管理、数据召测等功能,可与第三方SQL SERVER、ORACLE数据库进行对接,提供各种应用数据支持。
4. 监测预警系统
分析预警系统应足够的数据分析处理能力,分析要多角度、手段丰富,自动生成变形历时曲线、变形分布图和多因素相关图;能综合其他相关监测数据进行综合分析与评价;能根据预设警界值进行风险判别。
结合基础地理信息数据库,提供基于GIS的地质灾害信息管理与决策支持系统,建立地质灾害防治决策支持的数据库、模型库、方法库、知识库及管理平台,建立有效的分析和决策机制。以地质灾害的空间图形信息和属性信息为基础,依托数学评价、预测和预报模型以及GIS系统的空间分析能力,形象地进行地质灾害和处理方案的风险评估,为职能部分有效控制、防治、处置地质灾害、降低地质灾害造成的损失提供科学决策依据,并根据预警等级采用短信、网页、邮件、广播、LED屏、大屏幕等方式自动发布预警、告警信息。
5. 其他辅助系统
包括预警广播系统、应急系统、信息发布(LED发布或短信)、指挥系统、决策系统等。
七、设备介绍
1、孔隙水压力监测站
孔隙水压力监测站主要采用一体化渗压监测站,结合深部位移监测实施,对坡体的孔隙水压力进行监测,监测数据可通过2G/3G/4GINB-oTLORa/北斗/有线等通信方式实时传输到监测中心。
2、视频监测站
视频监控站能将被监控现场的实时图像和数据等信息准确、清晰、快速地传输到监测中心,管理中心通过视频监控站,能够实时、直接地了解和掌握各被监控现场的实际情况。同时,中心值班人员根据被监控现场发生的情况做出相应的反应和处理,因此能有效地管理地质灾害监测设备的运行情况及其周边现场情况.
3. GNSS位移监测站
GNSS监测站是管理人员就时掌控滑坡体形变和位移变化量的依据,各监测点长期连续跟踪观测卫星信号,通过数据通讯网络(3G/4G/有线)实时传输GNSS监测数据到监测中心,并结合各参考站的观测数据与起算坐标通过控制中心软件准实时解算处理,最终得到各监测点的三维坐标。从而计算位表面位移,以及沉降位移量。
七、监测平台
四川合瑞达结合自身专业优势,自主研发的地质灾害监测预警平台,利用智能传感技术、GNSS技术、物联网技术、大数据技术结合专业地质灾害监测设备,构建了实时监测、预警预报、信息管理、群测群防、辅助决策的综合解决方案,广泛应用于滑坡、泥石流、崩塌、地面崩塌、地面沉降和地裂缝等重点地质灾害隐患点实时在线的自动监测。
地质灾害监测预警平台由站点管理、实时监控、图像监测、预警管理、信息管理、统计分析、隐患点管理、系统管理组成。
八、应用案例
一、监测背景
隧道是地下的穿越工程,地质及水文条件复杂多变,隧道因地质条件恶化、火灾、结构损伤、退化和失稳、自然灾害等影响,可能会出现隧道拱形变形、边墙开裂、衬砌损坏、隧道渗水、隧道冻胀、围岩超应力等病害。所以对现役运营隧道或施工期隧道进行健康诊断和病害预防及控制非常关键。
传统人工监测手段难以全方位保证隧道施工和运行的安全,因此对隧道在施工期和运营期的安全性和稳定性进行实时监测就显得十分重要。
二、主要监测项
1、变形监测
2、受力监测
3、地下水监测
4、环境监测
5、裂缝监测
三、系统优势
1、高效:在线实时监测,对隧道的结构变形、沉降、位移等影响施工安全的参量进行24小时在线监测。
2、直观:通过实时数据结合隧道三维模型直观展示各个部位的变化情况,使用户快速了解隧道的变化趋势,以及及时的预防整治。
3、定制:根据隧洞类型和现场情况,提供不同的定制方案,无网环境也能实现监测数据上云,一但有网自动同步数据至云平台。
4、智能:通过对监测数据的分析,结合回归算法对数据进行回归分析,判断监测对象的发展势态,为后期隧道的设计施工提供有效的指导。
四、应用案例展示
危房即危险房屋,据《城市危险房屋管理规定》,危险房屋是指结构已严重受损或承重构件已属危险构件,随时有可能决失结构稳定和承载能力,不能保证居住和使用安全的房屋。
一、危房产生原因
1、地基因滑移,或因承载力严重不足,或因其他特殊地质原因,导致不均匀沉降引起结构明显倾科、位移、裂缝、扭曲等,并有继续发展的趋势。
2、地基因毗邻建筑增大荷载,或因自身局部加层增大荷载,或因其他人为因素,导致不均匀沉降,引起结构明显倾料、位移、裂缝、扭曲等, 并有继续发展的趋势。
3、基础老化、腐蚀、酥碎、折断,导致结构明显倾料、位移、裂缝、扭曲等。
因此,为了房屋的安全性,建立危房交时监测系统是非常必要的。实时监测系统需要通过多种高精度倾角仪实时监测建筑的倾斜、沉降、裂缝等数据交量,以更专业的硬件设备保障危房数据的精准采集。
建筑变形测量是测量技术与工程建设紧密结合的产物,其任务是测定建筑物、构筑物使用期间形状与位置的变化特征,获取可靠的变形信息,为按房质量安全管理提供信息支持和技术服务。
二、系统监测内容
危房在线监测系统对房屋的主要监测内容有:
(1)、倾斜监测:监测房屋整体或局部产生相对于铅垂万向的角度倾斜情况。
(2)、不均匀沉降监则:监测房屋垂直方向的不均匀沉降,或者一片区域的房屋地基处于起伏变化状态等情况。
(3)、位移监测:监测承重结构体产生水平或垂直方向的位移改变。
(4)、裂缝监测:监测房屋墙体、混凝土结构、地基结构的裂缝情况。
三、监测所用传感器
四、数据展示
一、系统概述
边坡在线监测一直是工程修建中的一个重要环节。如果略过监测,极大可能会造成巨大的经济损失和不良的社会影响,甚至交通中断。滑坡、崩塌是危害程度仅次于地震的较大地质灾害,与地震相似具有突发性的特点,滑坡、崩塌在我国分布非常广泛。当下,边坡安全监测缺乏系统的技术研究,管理手段不规范,监测技术落后,缺乏综合考虑,导致人民群众生命财产的损失,造成恶劣的社会影响。
边坡滑坡监测方案由倾角仪、固定式测斜仪、雨量计、水位计、水压计、沉降计及地质灾害监测平台组成,能因地制宜,集成深部位移监测、滑体地下水渗压监测、滑坡后缘拉张裂缝位移监测、雨量监测、地表水位监测、压力监测、地表水入渗监测等多种监测设备,为有关部门更全面地分析滑坡诱因,提前预警或工程治理设计,提供全面而准确的数据支撑。可以把边坡在线监测分为四层:感知层、网络层、平台层、应用层。
二、主要监测内容
边坡工程由于岩石特性的不均匀性,地质构造的复杂性,力学作用和机理复杂影响等因素,导致其具有很强的不确定性和复杂性,边坡的变形失稳机理复杂。
三、系统架构
四、技术架构
五、设备布设
六、功能实现
1、24小时实时监测:通过对边坡表面沉降、深层沉降、应力应变等实时在线监测,实时掌握边坡的结构变化
2、报表推送:监测结果实时显示发布,定期将监测报表推送给用户
3、多重分级预警:建立三级报警机制,当监测数据异常时,第一时间以短信、传真、广播等形式通知用户,实现综合预警功能。
4、应急预案处理:从专家系统中直接提取相应处理方法,及时采取人员介入、封锁道路等措施,将安全隐患消除在萌芽状态
5、结构趋势分析:通过对边坡的监测数据分析与安全评价,可实现结构稳定性趋势分析
6、历史资料存储:监测数据的存储,为今后同类工程设计、施工提供类比依据。
七、数据展示