XXXX地铁在线安全监测系统初步设计北京华测智创科技有限公司二O一零 年 四 月审核：叶绍勋主设：薛甲山设计：葛金秋 毛会勇郝朝军 姚如镇目 录1、概述 (1)1.1 项目背景 (1)1.2 项目概况 (1)2、监测内容 (2)2.1 监测项目 (2)2.2 监测项目设计 (2)3、系统构成 (3)3.1 系统功能 (3)3.2 系统特点 (3)4、设备选型 (5)4.1 变形监测设备选型 (5)4.2 应变监测设备选型 (9)4.3 轨道动态监测设备选型 (9)4.4 周边建筑物监测设备选型 (12)4.5 采集设备及采集软件 (13)5、设备安装 (16)5.1 变形监测设备安装 (16)5.2 应变监测设备安装 (21)5.3 动态监测设备安装 (23)5.4 周边建筑物监测设备安装 (23)6、通讯及供电系统设计 (25)6.1 通讯系统设计 (25)6.2 供电系统设计思路 (25)6.3 市电供电 (25)7、防雷系统设计 (27)7.1 直击防雷 (27)7.2 感应防雷 (29)8、监控中心设计 (30)8.1 设计原则 (30)8.2 总体布局 (30)8.3环境基本要求 (31)9、售后服务及培训计划 (32)9.1 售后服务 (32)9.2 培训方案 (33)10、项目概算 (35)10.1 项目效益分析 (35)10.2 项目主要产品预算清单 (35)1、概述1.1 项目背景近些年来，我国城市轨道交通建设进入了迅猛发展时期，全国目前有北京、上海、南京等10个城市的地铁线路已经投入运营，杭州、成都、南昌等地正在进行地铁建设的施工，全国还有10多个城市在争先恐后的申请建设地铁工程。
随着各地如火如荼地发展地铁交通，接踵而来的地铁施工事故也频频敲响了安全生产的警钟。
地铁施工事故原因可能不尽相同，地质、勘察、设计、施工、监理等过程，每个方面的疏忽都可能酿成安全事故，但有一点是可以肯定的，事故折射出的是安全施工监测技术和手段的不足，以及施工安全管理和监管力度的欠缺。
地铁施工中的高技术含量和高风险性无不需要强烈的安全意识、周密的安全管理和严格的安全监管来实现，地铁工程很大程度上就是一项考验安全管理的工程。
而坍塌等事故频发，不仅仅是技术上的失误，也是安全意识的坍塌。
为了随时了解地铁施工状态，对突发事故进行提前预警，维护地铁施工的安全和社会稳定，让类似于杭州地铁塌方这样的悲剧不会再次上演，对地铁施工安全监测迫在眉睫。
1.2 项目概况略2、监测内容2.1 监测项目1）变形监测主要监测环片的沉降、倾斜及环片之间缝隙的变化；轨道的沉降、横向位移以及隧道的收敛情况。
自动化的监测方式主要采用静力水准仪、固定式测斜计/尺、裂缝计等组网进行在线监测；2）应力应变监测主要监测环片的受力应变情况，主要采用表面应变计；3)轨道动态监测主要监测列车通过时轨道的振动变形情况，自动化的监测方式主要采用应变片、速度、加速度传感器、动位移计等；4）施工期周边建筑物变形监测建筑物沉降、地下管线沉降及差异沉降、道路及地表沉降自动化监测主要采用GPS、静力水准仪等设备组网在线监测建筑物倾斜自动化监测主要采用固定式测斜仪等设备组网在线监测建筑物裂缝自动化监测主要采用裂缝计等设备进行组网监测综合以上内容，地铁在线监测项目及采用设备汇总如下表：监测项目及指标 监测设备变形监测 静力水准仪、固定式测斜计/尺、裂缝计、收敛计 应力应变监测 表面应变计轨道动态监测 应变片、速度/加速度传感器、拾振器、动位移计 周边建筑物监测 GPS、静力水准仪、固定式测斜计、裂缝计2.2 监测项目设计根据项目实际情况，本项目选择XX/XX进行监测3、系统构成地铁在线监测系统主要有以下几部分组成：1) 数据感知部分（各监测指标各类型传感器）；2) 数据采集部分（采集单元）；3) 数据传输部分（有线、无线）；4）控制分析部分（监控中心软件、显示）。
系统拓扑结构示意图见图1.3.1 系统功能1）实现基于计算平台安全监测系统，重要关键部分可实现24小时连续观测，满足高精度地铁隧道、基坑监测的需要。
2）能够进行长期、稳定、不间断运行，数据传输和发布具有保密性和可靠性，真正做到无人值守，放心又省心。
3）具有远程数据传输、远程状态浏览、远程系统设置以及数据管理、用户管理、安全管理等功能；能进行超短基线解算、已知点符合归算、坐标计算、精度估算。
4）通过计算机实现数据处理分析为工程施工提供及时的反馈信息；能够掌握基坑围护结构和相邻环境的变形和受力情况，对可能出现的险情和事故提出警报，确保整个地铁施工及运营过程中的安全。
5）当施工及运营过程中发生潜在危险的时候，可以实现提前预报警，提前采取预防措施，减少事故的发生概率。
3.2 系统特点1）数据采集快可根据客户的要求进行指定时间采集、按时间表采集等各种采集方式；2）监测精度高HC地铁监测系统都采用长期应用证明稳定的国内、国外传感器、保证了监测精度；3）硬件层次少系统组成简单、结构清晰、运行稳定、维护方便；图1地铁在线监测拓扑图4）分析手段多能生成各种报表、曲线、图片； 5）信息发布快能对监测数据进行初步的分析和简单的评价，并可根据事先设定的预警值进行报警，报警可实现手机短信、邮件、声光报警器等方式。
感知系统采集系统传输系统控制分析系统4、设备选型4.1 变形监测设备选型1、静力水准仪静力水准仪选择HC-4100型1)技术指标HC-4100系列静力水准仪主要技术参数测 量 范 围(mm)： 50-400分 辨 力(mm/F)： ≤0.25温度测量范围（℃）： -20~80温度测量精度（℃）： ±0.12）系统工作原理静力水准仪是由一系列智能液位传感器及储液罐组成，储液罐之间由连通管连通。
基准罐置于一个稳定的水平基点，其他储液罐置于标高大致相同的不同位置，当其他储液罐相对于基准罐发生升降时，将引起该罐内液面的上升或下降。
通过测量液位的变化，了解被测点相对水平基点的升降变形；边坡地滑仪通过测量两个长距离点之间的位移变化情况，来反映边坡整个断面上的位移变化情况。
2、固定式测斜仪/尺1）HC-5100固定式测斜仪主要技术参数如下：功能 详细指标标准量程 ±15°测量精度 ≤0.1%F.S灵敏度 ＜10弧秒（±0.005mm/m）温度范围 -20~+80°C供电电压 12V输出电压 ±3V@±10°直径×长度 ＆32×187mm耐冲击 2000g2）9750固定式测斜尺主要技术参数如下：9750 电浆式铝梁倾斜计/杆式沉陷计放置在方型铝合金梁内部，铝梁可以水平或垂直安装，两端锚固在结构物上，从而可以在一个长的跨距上进行一个精确的测量。
电浆式铝梁倾斜计可以使用手动测读仪或采用自动化数据集录器采撷数据。
其精确度可以检测小于1弧秒 (0.005 mm/m) 的倾角变化。
量测范围：±40´ (arc min) / ±1° / ±3° / ±5°操作温度：-20℃ 至 +65℃灵敏度：0.03% F.S.重复性漂移：<0.3% F.S.非线性：<0.5% F.S.水平梁长度：1m / 2m / 3m3）工作原理多支测斜仪/尺串联后，将这些仪器产生的位移变化量进行累加即可获取整个剖面的垂直位移变形曲线,固定式测斜仪用于内部位移监测的工作原理如下图所示。
3、裂缝计1）HC-2400型裂缝计主要技术参数规 格 代 号 HC-2400最大外径外形尺寸（mm） φ20×184 φ20×218 φ20×280 φ26×580 测量范围（mm） 20 50 100 200综合误差（%F·S） ≤1最小读数K（mm／F） ≤0.006 ≤0.015 ≤0.03 ≤0.06 温度测量范围（℃） -25～60温度测量精度（℃） ±0.5温度修正系数b（% F·S／℃） ≈0.05绝缘电阻（MΩ） ≥50纵向刚度G（N/mm） 0.25～1.252）工作原理裂缝计内部包含一组振动钢弦敏感组件，钢弦一端被固定，另一端则连接到弹簧拉力棒，现场裂缝变形时带动了拉力棒的移动， 使弹簧改变了钢弦的振动频率，这个振动频率的大小与裂缝开合大小成比例关系。
读数仪或自动化集录系统可以测读裂缝计振动频率数据。
然后通过计算公式可得出裂缝的大小、及裂缝的变化趋势等情况。
4、收敛计9430净空变位计或电子式收敛计的内部包括一根振动钢弦组件固定于一组经过高温热处理之伸缩弹簧组件，当仪器前端之伸缩杆件受外力影响而伸缩时，内部钢弦的张力将因此递增或衰减，其共振频率随之改变。
使用振弦式读数仪或自动化集录器可以测得该共振频率进而精确推算出其变位量。
本产品主要用于测量两个标定点之间的长度变化，包括：◆ 隧道中收敛位移监测。
◆ 开挖中基地附近建筑物的位移监测。
◆ 桥梁、桥墩等工程结构物的变形监测。
主要技术指标量测范围：50mm、100mm (其他范围可定制)操作温度：-20℃ 至 +80℃变位计本体长度：352mm、505mm感应线长度：3m感应频率范围：1200 ～ 3500Hz灵敏度： 0.025% F.S.非线性：< 0.5% F.S.主要特点◆ 仪器具备高精准度、高分辨率。
◆ 结构坚固、稳定性高。
◆ 电缆线长度不影响测量准确性。
◆ 可以实现自动化量测目的、减少人工成本。
◆ 取代传统收敛尺可减少人为目测失误机会。
4.2 应变监测设备选型应变监测设备选择9000系统振弦式应变计。
1）9000系列振弦式支撑应变计主要技术指标量测范围：3000με（微应变）灵敏度：1με（微应变）非线性：＜0.5%F.S.操作温度：-20℃至+80℃热敏电阻：3KΩ应变计长度：170mm（VG-9000）265mm（VG-9050）感应线长度：2m（24AWG-4芯-PVC外被）感应频率范围：450~1000Hz2）工作原理9000 系列振弦式设计原理是将一根钢弦的两端固定于中空金属管中，当金属管受外力或温度影响而变形时，钢弦的张力将因此递增或衰减，其共振频率随之改变。
使用振弦式读数仪或自动化集录器可以测得该共振频率进而推算出其应变量。
4.3 轨道动态监测设备选型轨道动态监测设备选择加速度传感器和动态应变仪1）TST-126加速度传感器TST126磁电式速度传感器是一种用于超低频或低频振动测量的多功能仪器，它主要用于地面和结构物的脉动测量，一般结构物的工业振动测量，高柔结构物的超低频大幅度测量和微弱振动测量。