隧道施工监控系统方案.doc
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1、 成都中科测控有限公司 最新资料,word文档,可以自由编辑!精品文档下载 【本页是封面,下载后可以删除!】公路隧道动静态数据一体化监控系统方案成都中科测控有限公司- 39 -1、隧道施工监测技术要求及工程原理- 2 -2. 实现方法- 4 -3、 项目构成- 5 -3.1视频监控- 6 -视频监测设计原则- 8 -功能描述- 8 -视频监测总体描述- 10 -视频监测方案优势和特点- 12 -系统详细设计方案- 13 -3.2洞内振动速度监测和土压力检测- 18 -多通道振弦采集仪- 18 -振弦式土压力盒- 20 -钢筋应力计- 21 -TCD108型多通道爆破测振仪- 22 -超低频三维
2、宽带振动速度传感器- 25 -专用无线路由中继器- 26 -HB-2000P工业控制计算机- 29 -液晶显示器三星 (SAMSUNG)2243BW+液晶显示器- 31 -3. 3隧道断面检测- 32 -4、 监控系统和监控目的- 34 -5、监测的原则- 35 -6、监控网的布设- 36 -7、监测频率和检测精度- 37 -8、监测依据- 38 -9、材料清单- 38 -10、质保与售后服务- 39 -公路隧道监控系统研究方案1、隧道施工监测技术要求及工程原理 施工监测应按照JTJ042-94公路隧道施工技术规范进行监测,根据本隧道情况,施工监测必测的项目有:地质与支护状况观察,拱顶下沉、周
3、边位移。选测项目可根据施工实际情况适当增减,其中地表下沉在洞口、浅埋和偏压段应作为必测项目,各项位移量的容许值应在施工中根据实际情况,参照有关规范确定。 施工中应将围岩监控量测与地质调查作为一道重要工序纳入到整个施工过程中,通过监控量测数据调整支护参数及确定二衬施做时机。在施工中,监测后应及时对各种监测数据进行整理分析,判断其稳定性,并及时反馈到施工中去指导施工。根据以往经验以铁路隧道喷锚构筑法技术规则(TBJ108-92)的级管理制度作为监测管理方式。监测管理表管理等级管理位移施工状态可正常施工应注意,并加强监测应采取加强支护等措施表中:U0 实测位移值;Un 允许位移值。Un的取值,也就是
4、监测控制标准。根据以往类似工程经验、有关规范规定及招标文件的要求,提出控制基准见下表。监测控制标准表序号监测项目控制标准1地表及建筑物沉降30 mm2拱顶下沉45 mm3净空收敛30 mm根据上述监测管理基准,可选择监测频率:一般在级管理阶段监测频率可适当放大一些;在级管理阶段则应注意加密监测次数;在级管理阶则应密切关注,加强监测,监测频率可达到12次/天或更多。目前我国进行较多的有隧道工作面地质观察、拱顶下沉、洞周收敛等直观的观测项目。而观测的主要目的是及时获得围岩和支护结构受力与变形的动态信息,分析其变化趋势来评价围岩稳定性和支护系统可靠性。同时将量测数据与反分析技术结合起来,求解岩体初始
5、应力和力学参数,以期更全面、真实地反映围岩性态,并对隧道稳定性进行预测。我国隧道施工监控及围岩参数反分析,大都致力于对围岩各项弹塑性参数及初始应力进行反算。由于洞内及地表位移量测方便,目前对反分析的研究主要集中在位移的反分析上,并对围岩参数及初始应力进行推算,然后正分析预测隧道稳定性及变形。另外,国内对锚杆轴力及钢拱架应力的检测及数据应用较少。实际工程中,锚杆轴力和钢拱架应力能直观的反应围岩的应力状况,并可对围岩的塑性区进行直观判断,这方面的研究对隧道施工有着切实的意义。施工监控不断的收集地质条件及施工中的信息,并反馈到设计进行指导施工,达到工程建设优化的目的。本次隧道施工监控的内容涵盖了隧道
6、围岩支护结构体系的各个方面,包括动态和静态条件下,位移、应力、应变、压力等,具体的测量项目有:工作面地质观察、隧道拱顶下沉、洞周收敛、地表下降、围岩内部位移、围岩应力、支护结构压力、锚杆轴力和抗拔力等。2. 实现方法监测点布设原则根据地质和岩土层条件、埋深和结构特点、支护类型、开挖方式以及环境状况等因素综合考虑变形观测点的布设。利用少而精的测点取得全面的监测结果。要能够反映建筑物、构筑物变形明显的部位、点位标志稳固、明显、结构合理,不影响构筑物的美观和使用还要点位应避开障碍物,便于观测和长期保存还要满足变形观测点和沉降点布置满足规范要求。需监测对象(1) 隧道洞顶和侧壁的沉降与位移监测,隧道底
7、板底鼓量监测和隧道收敛监测采用激光三维断面自动检测仪测量,无线自动传输,计算机软件远程实时分析和自动预报与预警。(2) 钢架内力及所承受的荷载量测,围岩压力量测和锚杆轴力量测采用国际先进的高精度振弦式传感器进行检测测量,无线自动传输,计算机软件远程实时分析和自动预报与预警。(3) 隧道爆破振动检测采用国际先进的高精度速度和加速度传感器进行检测测量,采用激光三维断面自动检测仪实时放样,布置炮孔装药量和实施起爆,无线自动传输,计算机软件远程实时分析和自动预报与预警。(4) 隧道施工现场监控采用远程无线视频监控系统,实时监控掌子面工程进展情况,合理安排工程进度和进行安全管理。通过在洞内布设视频监控装
8、置和对洞内环境监测仪器来实现远程监控。主要对土压力,洞内岩层振动速度和断面位移几方面进行监控。然后通过数据传输,把采得的样品传输到洞外进行系统分析来指导工程的顺利进行。1) 对土压力的监控,本次工程采用振弦式采集器来进行采样分析。2) 视频监控方面,本次工程采用TMIGS隧道多元信息预警与安全管理系统。3) 洞内振动速度监测,本次工程采用成都中科测控有限公司的仪器携带两支三向传感器进行监控。4) 洞内断层监控,采用BJSD-6型激光隧道断面检测仪。洞内系统基本工作原理如下图所示:动态信息化施工流程图3、 项目构成通过现场布设仪器对隧道内的几项基本要素进行检测:有隧道洞顶的沉降和位移监测;隧道收
9、敛监测;隧道底板底鼓监测;钢架内应力及所承受的荷载量测;围岩压力量测;锚杆轴力量测;隧道爆破振动检测;隧道施工现场视频监测。隧道内采集到的仪器数据通过隧道内布设的无线网络传输到洞外,考虑到隧道长约两2公里,这里采用5个传输距离为500米的无线路由器进行数据传输,以确保信息的安全准确传输。隧道内具体布设如下:图1系统原理图3.1视频监控图2视频监控原理图管理人员可以方便地在屏幕上监视到各个点的摄像机传来的图像来观察工地现场情况,大大减少了安全监管的人员、路途、时间成本。十分方便和快捷。可以是实时图像,也可以是以前的回放图像。可以现场指挥,领导可以远程根据现场的图像,与现场人员进行沟通语音沟通,进
10、行实时的现场指挥。可以和安全报警相结合,形成更加完善的一个管理方案。录像回放功能,使查找故障原因更加有据可依、定位准确、效率更高。将隧道建设中的各个实施现场的情况传输给隧道外的监控室管理人员。以便于这些管理人员在预防安全事故、进行安全监管、安全事故事后追查等方面提供有效和及时的信息。并在将来可以通过视频会议等快捷方式来实现及时协调、及时解决。在隧道施工工地的进行视频监控,掌子面设置摄像机,无论白天还是黑夜有灯光的情况下,摄像机所监控地点的情况在监控终端都能清晰辨认。所有图像进行24小时的存储,要达到15天的存储容量。在监控室可以远程读取和控制前端的摄像机。摄像机使用数量共计4台,4个监控点。图
11、像清晰、稳定。图像存储,以便日后回放和问题查找。支持双向语音通讯,可以进行远程指挥。支持权限控制。不同级别的管理人员的操作权限不同。要考虑到工地环境较恶劣的因素,能够提供较好的图像质量。视频监测设计原则稳定性:由于是用于安全生产,其重要性不言而谕,因此,在选择方案时我们主要选择比较稳定可靠,可以在较为恶劣环境工作的设备。系统所选用的产品是当前主流技术的产品,取得有相关部门的检测认证,质量可靠,以保证系统在将来的长期使用过程中运行稳定、故障率低、灵敏可靠。简单性:因为使用这个系统的人员在计算机操作水平上相差较大。因此,为了使这个系统能够更加为用户所接受和迅速使用起来,在易用性方面我们做了充分的考
12、虑。系统具有良好的人机界面,操作简便,并且有较好的容错性。功能描述本地监管功能:工地现场施工视频可以传输到地面上,供安全生产管理人员观看,监管人员可以远程控制摄像头的拍摄角度。远程监管功能:项目安全生产管理人员可以远程视频检查掌子面实时施工的情况。语音通信功能:通过语音传输系统,管理人员可以与隧道内的施工人员进行沟通和指导。权限控制功能:通过安全技术和访问权限控制对什么人能够访问该系统进行管理,而把非法用户挡在外面。图像存储功能:可按每天、每周、或选择某天/时间段进行录像。用户可按时间、地点、摄像机名称等查询录像。运维管理功能:通过运维软件、通讯网络和各种通讯手段来把所有监控设备、系统维护人员
13、进行统一的调配,以实现对整个监控系统的有效维护、升级和服务。视频监测总体描述监控中心位置设在隧道外的值班室,摄像机的分布情况如下图:全系统实际要使用的摄像头数量为4个。处于隧道内 共3个摄像机,可旋转,分别监视掌子面施工、排水、沟槽3个位置。并且,可以随着掌子面的推进,随时移动。因此,这3台摄像机采用放置在三脚架上。隧道门口放置1台摄像机,监视隧道洞口。摄像机以电线线缆接入值班室。施工现场的前端系统主要包括将各个掌子面施工的情况通过低照度长焦摄像机进行图像采集并实时传输到地面。语音系统采用成熟可靠的电话程控方式,并采用振铃方式,以防止工地噪声造成电话呼叫听不到的问题。工点监控室部分主要是接收并
14、显示前端系统传输上来的信号供工地监管人员及时发现情况,及时反映和处理,并进行监控数据存储。工点监控室的硬盘录像机进行全程实时录像,录像数据至少可保留15天。监控室可以对视频图像进行切换、画面分割和组合控制,而且还可以对本标段各监视点的录像内容进行高清晰回放查看,为各点事件调查,时间分析提供有效工具。监控室的视频图像通过光纤专线传输到项目处监控中心。传输的视频图像达到与工点监控室同样的视频质量,同时视觉上基本无延时。工点监控室可以通过耳麦与项目处分控中心联络。具有可持续供电电源,延时至少1小时。网络传输和访问系统:这个系统主要提供标段监控系统到主管项目处的信号传输。视频监测方案优势和特点整个系统
15、应用了最新的多媒体监控理论,结合先进的计算机软、硬件技术和网络技术,不仅继承了传统监控系统的所有功能,并在此基础上实现了许多全新的技术突破,将监控所涉及的图像、报警、设备状态和控制数据进行智能化综合管理;建立了基于TCP/IP通讯协议,应用局域网技术的分级分控管理体系,实现了与现有计算机网络的完美结合和高度的资源共享。产品选用上,选用成熟、可靠、国内外领先、兼容性好、先进的产品,同时也考虑成本因素。例如:核心设备之一硬盘录像机,我们选用linux嵌入系统,稳定可靠。操作方便:采用的软件和设备都非常易于掌握,更有利于真个系统的推广和应用。安全监管与日常办公紧密结合:监控网与日常办公网结合,将安全
16、监管紧密结合到日常管理当中。系统建设与后期维护相结合:系统初期建完能够使用不是唯一目的,而是要能经历时间的考验,所以,我们在方案中充分而详细地考虑了实施、移线和维护的方案,为后期系统的运行打下良好基础。系统详细设计方案整个系统基本包含2个不同类型的用户,一个是安全管理人员,一个是项目处监控中心人员。 (施工点)前端监控系统工作原理:摄像机设备将地下各个掌子面施工的实际情况,通过标准信号传到光端机,光端机将信号进行编码,上传到工点监控室。主要使用长变焦低照度高清晰摄像机,每个前端摄像点根据现场实际需要进行三脚架支撑、安装相应环境的防护罩,地下自建线缆有漏电保护措施。另外,前端监控摄像机要根据施工
17、作业面的实际进展情况的变化而移动,由项目管理处根据实际情况通知进行移位,以保持较好的监控效果。所涉及的主要设备:摄像机:信号制式:PAL 图像元件:1/4Ex-View HAD CCD 镜头 27倍电动变焦 自动聚焦 (f=3.25-88.0mm) 视频输出:1.0Vp-p 75 水平清晰:480TVL( 彩色 ) / 570TVL( 黑白 )信噪比: 50dB对焦:自动 / 手动聚集范围:WIDE (0.01m),TELE (1.0m) 同步:内同步 行频:15.625KHz 场频:50Hz 信噪比:不低于 52dB 最低照度:彩色:1Lux 黑白:0 Lux(IR ON)/0.005 Lu
18、x(IR OFF) 清晰度:540TV 线 总/有效像素:470K/440K 控制:变焦/聚焦 DC 控制(PTZ) 云台控制功能:隐私遮挡8区 图像捕捉:1 帧图像 冻结 旋转 翻转 镜像 变焦速度:慢速/中速/快速 变焦/聚焦预置:128 个预置点设置/调用(EEPROM 存储) 摄像机地址网关:0-255(总线 256) 聚焦模式:自动/键控自动/手动 白平衡:自动(ATW)/室内/室外/手动/键控自动 曝光模式:自动/光圈手动 /AGC 手动 /DSS 手动 移动侦测:开/关(灵敏度:0-1516 种模式 ) 电子快门:1/50 to 1/50,000 防闪烁模式:手动 开/关 光圈控
19、制:自动/手动 自动增益控制:自动/手动 宽动态(背光补偿):开/自动/关 /WDR 工作温度/湿度:-10C-50C/0%RH80%RH 储存温度/湿度:-20C-60C/0%RH85%RH 电源:DC12V 功率:最大 5.1W 亚安防护罩YA4512、云台YP3040:预制位功能电源:AC24V10%,50/60Hz功率:25W 加热器30W水平速度:7.5/s垂直速度:6/s旋转范围:水平0355(可调),垂直+6-90通讯方式:RS485/曼码通讯协议:Pelco-P、Pelco-D、AD、YAAN、行业标准等多协议,波特率可选防雷功能:电源接口4000V;通讯、视频接口2000V最
20、大负载:10Kg承载方式:顶载环境温度:-3565相对湿度:95%防护等级:IP66监控室工作原理:前端系统的信号经光端机解码,传到硬盘录像机,硬盘录像机可将视频和声音信号传输到电视上显示,并有语音通信能力。也可以支持其他管理终端来远程访问、监视,画面指标见下,但视觉感觉应比较清晰、尽量无躁点。语音对讲系统:除视频摄像头外,我们还为前端、监控室、值班室配置电话,可以实现施工现场与地上工点监控室的通话,主要技术参数:系统主处理器高性能工业级嵌入式微控制器操作系统嵌入式LINUX系统资源多操作,可同时多路录像、同时录像回放、同时网络操作操作界面人性图形化菜单会话界面 输入设备前面板按键、鼠标操作、
21、遥控器操作、网络模拟前面板输入法支持数字和英文大小写字符的输入,可扩展中文输入快捷功能菜单中对于相同设置可进行快捷复制粘贴操作;右键菜单列出了画面分割等常用的功能;鼠标双击直接切换画面压缩图像压缩MPEG-4/H.264音频压缩PCM 视频系统视频输入4路复合视频(NTSC/PAL) BNC(1.0VP-P,75)视频输出1路PAL/NTSC,BNC(1.0VP-P,75)复合视频信号 1路VGA输出支持视频输出在TV和VGA之间切换视频标准PAL(625线,50场/秒),NTSC(525线,60场/秒)视频记录速度实时模式:PAL每路1帧/秒-25帧/秒可调和NTSC每路1帧/秒-30帧/秒
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- 隧道 施工 监控 系统 方案
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