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一、系統(tǒng)概述
橋梁安全監(jiān)測系統(tǒng)基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術(shù)，結(jié)合各種傳感器構(gòu)建橋梁監(jiān)測系統(tǒng)。監(jiān)測橋梁運營階段各監(jiān)測指標(biāo)參數(shù)數(shù)值、變化趨勢，通過合理的計算和分析對橋梁工作狀態(tài)進(jìn)行評估和預(yù)報，以確保橋梁管理者隨時隨地了解橋梁的安全運行狀況。
橋梁安全監(jiān)測系統(tǒng)包括：結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測、墩臺沖刷監(jiān)測、水下安全監(jiān)測三個部分?？蓪χ卮蠊こ探Y(jié)構(gòu)（橋梁、隧道、邊坡、大壩、塔吊及船舶等大型結(jié)構(gòu)）進(jìn)行實時安全監(jiān)測、及時識別結(jié)構(gòu)的累積損傷并評估其使用性能和壽命，對可能出現(xiàn)的災(zāi)害提前預(yù)警，建立相應(yīng)的安全預(yù)警機制，不僅對于提高結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性具有重大的科學(xué)意義，而且可以降低結(jié)構(gòu)的運行和維護(hù)費用，具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
全套系統(tǒng)分為現(xiàn)場傳感器子系統(tǒng)、現(xiàn)場監(jiān)控室和遠(yuǎn)程總控室三個部分組成，如下圖所示：
現(xiàn)場傳感器子系統(tǒng)包括應(yīng)變傳感器子系統(tǒng)、溫度傳感器子系統(tǒng)、裂縫傳感器子系統(tǒng)、振動傳感器子系統(tǒng)四個部分，分別感知現(xiàn)場應(yīng)變、溫度、裂縫、振動等物理數(shù)據(jù)。
二、橋梁安全監(jiān)測點位布設(shè)
三、橋梁安全監(jiān)測內(nèi)容
四、系統(tǒng)功能
1、24 小時實時監(jiān)測：對橋梁變形、受力、環(huán)境等全自動化在線監(jiān)測，實時掌握橋梁整體施工/運行的安全狀態(tài)、從整體上把握橋梁健康和安全狀態(tài)。
2、多重分級預(yù)警：數(shù)據(jù)異常時，系統(tǒng)會觸發(fā)相應(yīng)三級報警機制，第一時間以短信、傳真、廣播等形式通知用戶。
3、應(yīng)急預(yù)案處理：從專家?guī)熘苯犹崛∠鄳?yīng)處理辦法，及時采取人員介入、封鎖道路等辦法，將安全隱患消除在萌芽狀態(tài)。
4、荷載監(jiān)測：橋面受荷載的影響力最為直接，因此，應(yīng)力監(jiān)測可以了解作為主要承力構(gòu)件的受力狀態(tài)，及時診斷橋梁的病害，為控制車輛荷載和橋梁結(jié)構(gòu)的疲勞分析提供數(shù)據(jù)支撐。
5、應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測：關(guān)鍵受力部位可能會產(chǎn)生裂縫，裂縫的發(fā)展趨勢是判斷結(jié)構(gòu)承載能力的重要指標(biāo)，通過安裝磁電式傳感器，可以完成對橋梁振動的長期監(jiān)測。
6、行業(yè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)形成：制定出適合結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的安全評價標(biāo)準(zhǔn)體系，形成行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。
五、平臺展示
四川合睿達(dá)自主開發(fā)的橋梁在線監(jiān)測系統(tǒng)云平臺，其主要功能是控制系統(tǒng)各個模塊自動運行，接收、顯示、保存、查詢、打印報警信息，系統(tǒng)主要功能：橋梁沉降監(jiān)測管理功能、橋梁監(jiān)測地圖信息、橋梁監(jiān)測傳感器、系統(tǒng)設(shè)備信息、視頻圖像信息、預(yù)警信息查詢、集成深部位移監(jiān)測信息查詢、發(fā)布信息設(shè)置、開放平臺接口。
一、方案背景
隨著我國城市發(fā)展和建筑施工的要求，基坑施工工程越來越多。目前大城市基坑施工的開挖越來越深，最深的已經(jīng)達(dá)到二十多米。由于基坑工程的復(fù)雜性、施工風(fēng)險高、施工難度大等特點。使其成為建筑的三大危險源之一。一旦發(fā)生事故，就會造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和嚴(yán)重的人身傷亡。因此，相關(guān)單位對基坑的監(jiān)測工作越來越重視。而目前只根據(jù)地質(zhì)勘察資料和土工實驗，定點觀測等簡單的技術(shù)手段，已經(jīng)不能滿足當(dāng)前各方對基坑監(jiān)測的要求。
四川合睿達(dá)在結(jié)合基坑監(jiān)測實際應(yīng)用的基礎(chǔ)上，認(rèn)真研究相關(guān)技術(shù)規(guī)范?？偨Y(jié)了現(xiàn)有技術(shù)及產(chǎn)品的優(yōu)缺點，開發(fā)出了一套深基坑監(jiān)測方案?？蓪φ麄€基坑施工過程進(jìn)行實時采集、無線傳輸、數(shù)據(jù)匯總分析、超限預(yù)警報警等功能。本深基坑監(jiān)測方案兼容性高，功能強大，可兼容市場上多種類型的傳感器。在各種深基坑監(jiān)測項目中得到了廣泛的應(yīng)用并得到了一致的好評。
二、示意圖
采集儀功能特點：
1. 振弦、RS485、RS232、ADC等多種采集方式
2. 超低功耗，自帶電池，可實現(xiàn)24小時不間斷采集
3. 高效穩(wěn)定的4G、北斗通信網(wǎng)絡(luò)，可以保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的及時傳輸
4. 支持多種類型的傳感器，即插即用
5. 完善的超限報警功能，避免事故發(fā)生
6. 強大的數(shù)據(jù)分析軟件，多種類型的分析模式，監(jiān)測結(jié)構(gòu)一目了然。
三、系統(tǒng)監(jiān)測內(nèi)容
根據(jù)現(xiàn)場實際情況，勘查選取實際監(jiān)測項
1. 位移監(jiān)測：監(jiān)測基坑壁體的表面位移情況
2. 沉降監(jiān)測：監(jiān)測基坑壁的沉降情況
3. 裂縫監(jiān)測：監(jiān)測基坑壁裂縫后續(xù)是否開裂
4. 孔隙水壓：監(jiān)測基坑內(nèi)部的水壓力情況
5. 內(nèi)部形變：監(jiān)測基坑壁內(nèi)部的位移情況
6. 土壓監(jiān)測：監(jiān)測基坑壁墻體承壓情況
7. 錨桿拉力：監(jiān)測錨桿受力情況
8. 墻體內(nèi)力：監(jiān)測基坑壁與回填物的受力情況
9. 地下水位：監(jiān)測基坑地下水情況。
四、拓?fù)鋱D
五、應(yīng)用價值
及時了解基坑情況，對潛在災(zāi)害進(jìn)行提前預(yù)警，對突發(fā)事件應(yīng)急報警，降低基坑事故生命財產(chǎn)重大損失和惡劣社會影響。
六、系統(tǒng)組成
1. 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
地質(zhì)災(zāi)害一體化智能監(jiān)測站由機箱、遙控終端機RTU、太陽能板、蓄電池、各類傳感器、防雷器等組成，采用太陽能供電，根據(jù)不同應(yīng)用的場合選擇相應(yīng)的傳感器，及時采集降雨量、表面位移、深部位移等要素，并按規(guī)定格式上傳。
2. 數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)
數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)可采用GPRS/3G/4G、無線電臺、無線網(wǎng)橋、衛(wèi)星、LORA等方式，具體根據(jù)當(dāng)?shù)鼐W(wǎng)絡(luò)情況及應(yīng)用選擇。
3. 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)
數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)可連續(xù)實時接收監(jiān)測站上傳的數(shù)據(jù)，設(shè)備遠(yuǎn)程管理、數(shù)據(jù)召測等功能，可與第三方SQL SERVER、ORACLE數(shù)據(jù)庫進(jìn)行對接，提供各種應(yīng)用數(shù)據(jù)支持。
4. 監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)
分析預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)足夠的數(shù)據(jù)分析處理能力，分析要多角度、手段豐富，自動生成變形歷時曲線、變形分布圖和多因素相關(guān)圖；能綜合其他相關(guān)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析與評價；能根據(jù)預(yù)設(shè)警界值進(jìn)行風(fēng)險判別。
結(jié)合基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫，提供基于GIS的地質(zhì)災(zāi)害信息管理與決策支持系統(tǒng)，建立地質(zhì)災(zāi)害防治決策支持的數(shù)據(jù)庫、模型庫、方法庫、知識庫及管理平臺，建立有效的分析和決策機制。以地質(zhì)災(zāi)害的空間圖形信息和屬性信息為基礎(chǔ)，依托數(shù)學(xué)評價、預(yù)測和預(yù)報模型以及GIS系統(tǒng)的空間分析能力，形象地進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害和處理方案的風(fēng)險評估，為職能部分有效控制、防治、處置地質(zhì)災(zāi)害、降低地質(zhì)災(zāi)害造成的損失提供科學(xué)決策依據(jù)，并根據(jù)預(yù)警等級采用短信、網(wǎng)頁、郵件、廣播、LED屏、大屏幕等方式自動發(fā)布預(yù)警、告警信息。
5. 其他輔助系統(tǒng)
包括預(yù)警廣播系統(tǒng)、應(yīng)急系統(tǒng)、信息發(fā)布（LED發(fā)布或短信）、指揮系統(tǒng)、決策系統(tǒng)等。
七、設(shè)備介紹
1、孔隙水壓力監(jiān)測站
孔隙水壓力監(jiān)測站主要采用一體化滲壓監(jiān)測站，結(jié)合深部位移監(jiān)測實施，對坡體的孔隙水壓力進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測數(shù)據(jù)可通過2G/3G/4GINB-oTLORa/北斗/有線等通信方式實時傳輸?shù)奖O(jiān)測中心。
2、視頻監(jiān)測站
視頻監(jiān)控站能將被監(jiān)控現(xiàn)場的實時圖像和數(shù)據(jù)等信息準(zhǔn)確、清晰、快速地傳輸?shù)奖O(jiān)測中心，管理中心通過視頻監(jiān)控站，能夠?qū)崟r、直接地了解和掌握各被監(jiān)控現(xiàn)場的實際情況。同時，中心值班人員根據(jù)被監(jiān)控現(xiàn)場發(fā)生的情況做出相應(yīng)的反應(yīng)和處理，因此能有效地管理地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測設(shè)備的運行情況及其周邊現(xiàn)場情況.
3. GNSS位移監(jiān)測站
GNSS監(jiān)測站是管理人員就時掌控滑坡體形變和位移變化量的依據(jù)，各監(jiān)測點長期連續(xù)跟蹤觀測衛(wèi)星信號，通過數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)（3G/4G/有線）實時傳輸GNSS監(jiān)測數(shù)據(jù)到監(jiān)測中心，并結(jié)合各參考站的觀測數(shù)據(jù)與起算坐標(biāo)通過控制中心軟件準(zhǔn)實時解算處理，最終得到各監(jiān)測點的三維坐標(biāo)。從而計算位表面位移，以及沉降位移量。
七、監(jiān)測平臺
四川合瑞達(dá)結(jié)合自身專業(yè)優(yōu)勢，自主研發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警平臺，利用智能傳感技術(shù)、GNSS技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)結(jié)合專業(yè)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測設(shè)備，構(gòu)建了實時監(jiān)測、預(yù)警預(yù)報、信息管理、群測群防、輔助決策的綜合解決方案，廣泛應(yīng)用于滑坡、泥石流、崩塌、地面崩塌、地面沉降和地裂縫等重點地質(zhì)災(zāi)害隱患點實時在線的自動監(jiān)測。
地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警平臺由站點管理、實時監(jiān)控、圖像監(jiān)測、預(yù)警管理、信息管理、統(tǒng)計分析、隱患點管理、系統(tǒng)管理組成。
八、應(yīng)用案例
一、監(jiān)測背景
隧道是地下的穿越工程，地質(zhì)及水文條件復(fù)雜多變，隧道因地質(zhì)條件惡化、火災(zāi)、結(jié)構(gòu)損傷、退化和失穩(wěn)、自然災(zāi)害等影響，可能會出現(xiàn)隧道拱形變形、邊墻開裂、襯砌損壞、隧道滲水、隧道凍脹、圍巖超應(yīng)力等病害。所以對現(xiàn)役運營隧道或施工期隧道進(jìn)行健康診斷和病害預(yù)防及控制非常關(guān)鍵。
傳統(tǒng)人工監(jiān)測手段難以全方位保證隧道施工和運行的安全，因此對隧道在施工期和運營期的安全性和穩(wěn)定性進(jìn)行實時監(jiān)測就顯得十分重要。
二、主要監(jiān)測項
1、變形監(jiān)測
2、受力監(jiān)測
3、地下水監(jiān)測
4、環(huán)境監(jiān)測
5、裂縫監(jiān)測
三、系統(tǒng)優(yōu)勢
1、高效：在線實時監(jiān)測，對隧道的結(jié)構(gòu)變形、沉降、位移等影響施工安全的參量進(jìn)行24小時在線監(jiān)測。
2、直觀：通過實時數(shù)據(jù)結(jié)合隧道三維模型直觀展示各個部位的變化情況，使用戶快速了解隧道的變化趨勢，以及及時的預(yù)防整治。
3、定制：根據(jù)隧洞類型和現(xiàn)場情況，提供不同的定制方案，無網(wǎng)環(huán)境也能實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)上云，一但有網(wǎng)自動同步數(shù)據(jù)至云平臺。
4、智能：通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，結(jié)合回歸算法對數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，判斷監(jiān)測對象的發(fā)展勢態(tài)，為后期隧道的設(shè)計施工提供有效的指導(dǎo)。
四、應(yīng)用案例展示
危房即危險房屋,據(jù)《城市危險房屋管理規(guī)定》,危險房屋是指結(jié)構(gòu)已嚴(yán)重受損或承重構(gòu)件已屬危險構(gòu)件,隨時有可能決失結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和承載能力,不能保證居住和使用安全的房屋。
一、危房產(chǎn)生原因
1、地基因滑移,或因承載力嚴(yán)重不足,或因其他特殊地質(zhì)原因,導(dǎo)致不均勻沉降引起結(jié)構(gòu)明顯傾科、位移、裂縫、扭曲等,并有繼續(xù)發(fā)展的趨勢。
2、地基因毗鄰建筑增大荷載,或因自身局部加層增大荷載,或因其他人為因素,導(dǎo)致不均勻沉降,引起結(jié)構(gòu)明顯傾料、位移、裂縫、扭曲等, 并有繼續(xù)發(fā)展的趨勢。
3、基礎(chǔ)老化、腐蝕、酥碎、折斷,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)明顯傾料、位移、裂縫、扭曲等。
因此，為了房屋的安全性，建立危房交時監(jiān)測系統(tǒng)是非常必要的。實時監(jiān)測系統(tǒng)需要通過多種高精度傾角儀實時監(jiān)測建筑的傾斜、沉降、裂縫等數(shù)據(jù)交量,以更專業(yè)的硬件設(shè)備保障危房數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)采集。
建筑變形測量是測量技術(shù)與工程建設(shè)緊密結(jié)合的產(chǎn)物,其任務(wù)是測定建筑物、構(gòu)筑物使用期間形狀與位置的變化特征，獲取可靠的變形信息,為按房質(zhì)量安全管理提供信息支持和技術(shù)服務(wù)。
二、系統(tǒng)監(jiān)測內(nèi)容
危房在線監(jiān)測系統(tǒng)對房屋的主要監(jiān)測內(nèi)容有:
（1）、傾斜監(jiān)測：監(jiān)測房屋整體或局部產(chǎn)生相對于鉛垂萬向的角度傾斜情況。
（2）、不均勻沉降監(jiān)則：監(jiān)測房屋垂直方向的不均勻沉降，或者一片區(qū)域的房屋地基處于起伏變化狀態(tài)等情況。
（3）、位移監(jiān)測:監(jiān)測承重結(jié)構(gòu)體產(chǎn)生水平或垂直方向的位移改變。
（4）、裂縫監(jiān)測:監(jiān)測房屋墻體、混凝土結(jié)構(gòu)、地基結(jié)構(gòu)的裂縫情況。
三、監(jiān)測所用傳感器
四、數(shù)據(jù)展示
一、系統(tǒng)概述
邊坡在線監(jiān)測一直是工程修建中的一個重要環(huán)節(jié)。如果略過監(jiān)測，極大可能會造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和不良的社會影響，甚至交通中斷?；隆⒈浪俏：Τ潭葍H次于地震的較大地質(zhì)災(zāi)害，與地震相似具有突發(fā)性的特點，滑坡、崩塌在我國分布非常廣泛。當(dāng)下，邊坡安全監(jiān)測缺乏系統(tǒng)的技術(shù)研究，管理手段不規(guī)范，監(jiān)測技術(shù)落后，缺乏綜合考慮，導(dǎo)致人民群眾生命財產(chǎn)的損失，造成惡劣的社會影響。
邊坡滑坡監(jiān)測方案由傾角儀、固定式測斜儀、雨量計、水位計、水壓計、沉降計及地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測平臺組成，能因地制宜，集成深部位移監(jiān)測、滑體地下水滲壓監(jiān)測、滑坡后緣拉張裂縫位移監(jiān)測、雨量監(jiān)測、地表水位監(jiān)測、壓力監(jiān)測、地表水入滲監(jiān)測等多種監(jiān)測設(shè)備，為有關(guān)部門更全面地分析滑坡誘因，提前預(yù)警或工程治理設(shè)計，提供全面而準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐?？梢园堰吰略诰€監(jiān)測分為四層：感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺層、應(yīng)用層。
二、主要監(jiān)測內(nèi)容
邊坡工程由于巖石特性的不均勻性，地質(zhì)構(gòu)造的復(fù)雜性，力學(xué)作用和機理復(fù)雜影響等因素，導(dǎo)致其具有很強的不確定性和復(fù)雜性，邊坡的變形失穩(wěn)機理復(fù)雜。
三、系統(tǒng)架構(gòu)
四、技術(shù)架構(gòu)
五、設(shè)備布設(shè)
六、功能實現(xiàn)
1、24小時實時監(jiān)測：通過對邊坡表面沉降、深層沉降、應(yīng)力應(yīng)變等實時在線監(jiān)測，實時掌握邊坡的結(jié)構(gòu)變化
2、報表推送：監(jiān)測結(jié)果實時顯示發(fā)布，定期將監(jiān)測報表推送給用戶
3、多重分級預(yù)警：建立三級報警機制，當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)異常時，第一時間以短信、傳真、廣播等形式通知用戶，實現(xiàn)綜合預(yù)警功能。
4、應(yīng)急預(yù)案處理：從專家系統(tǒng)中直接提取相應(yīng)處理方法，及時采取人員介入、封鎖道路等措施，將安全隱患消除在萌芽狀態(tài)
5、結(jié)構(gòu)趨勢分析：通過對邊坡的監(jiān)測數(shù)據(jù)分析與安全評價，可實現(xiàn)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性趨勢分析
6、歷史資料存儲：監(jiān)測數(shù)據(jù)的存儲，為今后同類工程設(shè)計、施工提供類比依據(jù)。
七、數(shù)據(jù)展示
