【精品】鋼網(wǎng)架結構安全監(jiān)測方案

1、封閉網(wǎng)架干煤棚鋼結構工程安全監(jiān)測方案山西和信基業(yè)科技股份有限公司2018年7月目 錄1緒 論11.1運營安全監(jiān)測的目的和必要性12監(jiān)測規(guī)劃12.1制定依據(jù)及參考文獻12.2監(jiān)測部位12.3監(jiān)測內(nèi)容22.3.1網(wǎng)架受力變形22.3.2頂部橫斷面水平位移22.3.3基礎不均勻沉降32.3.4基礎水平向位移32.3.5風速風向32.4監(jiān)測方案的制定原則32.5監(jiān)測系統(tǒng)組成及功能43監(jiān)測點布置方案43.1網(wǎng)架受力變形監(jiān)測43.2頂部橫斷面水平位移監(jiān)測53.3基礎不均勻沉降53.4基礎水平向位移53.5風速風向53.6布點圖53.7各類監(jiān)測點數(shù)量統(tǒng)計74軟硬件系統(tǒng)74.1硬件及軟件的選用原則74.2硬件

2、系統(tǒng)84.2.1靜力水準儀84.2.2單點變位計114.2.3管內(nèi)固定式測斜探頭154.2.4表貼式應變計194.2.5風向風速儀204.2.6綜合采集模塊214.2.7總線采集模塊224.2.8無線傳輸模塊234.2.9全密封標配機箱234.3軟件系統(tǒng)264.3.1結構安全監(jiān)測系統(tǒng)架構264.3.2結構安全監(jiān)測系統(tǒng)功能2933 / 36精品DOC1 緒 論1.1 運營安全監(jiān)測的目的和必要性為保證運營期鋼結構的各種工作狀態(tài)滿足設計要求，評估設計的某些指標是否能夠完全滿足安全要求，有必要在運營初期的一個時間段內(nèi)，如竣工后3個日歷年，重復歷經(jīng)3個春夏秋冬季節(jié)更替的各種作用，監(jiān)測在自然環(huán)境下結構的應

3、力和可能受到的損失等關鍵數(shù)據(jù)，對設計指標進行驗證或者修正，建立完整的鋼結構安全監(jiān)測系統(tǒng)，進行實時在線監(jiān)測，對可能出現(xiàn)的不利后果，做出預警并及時反饋給委托方、設計和相關部門，供有關部門決策參考。2 監(jiān)測規(guī)劃2.1 制定依據(jù)及參考文獻1）鋼結構設計規(guī)范（GB50017-2003）2）建筑結構荷載規(guī)范（GB50009-2012）3）建筑工程施工過程結構分析與監(jiān)測技術規(guī)范（JGJ/T3022013）4）施工圖紙5）地上鋼結構工程安裝方案6）鋼結構施工過程模擬過程計算7）鋼結構安裝專項方案8）鋼結構工程安全監(jiān)測項目合同文件9）建筑變形測量規(guī)范（JGJ 8-2007）10）工程測量規(guī)范（GB50026-2

4、007）11）鋼結構工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范（GB50205-2001）2.2 監(jiān)測部位根據(jù)文件對以下部位進行監(jiān)測：項目序號測試內(nèi)容變形1網(wǎng)架受力變形2頂部橫斷面水平位移3基礎不均勻沉降4基礎水平向位移風力5風速風向雪荷載2.3 監(jiān)測內(nèi)容運營期監(jiān)測的主要內(nèi)容：項目序號測試內(nèi)容位移1網(wǎng)架受力變形2頂部橫斷面水平位移3基礎不均勻沉降4基礎水平向位移風力5風速風向2.3.1 網(wǎng)架受力變形產(chǎn)生結構損傷或性能退化的因素有許多，如設計時復雜問題的簡化，工程質(zhì)量控制不到位，部分設計超過設計標準要求，強風、火災等突發(fā)性災害的作用以及惡劣環(huán)境的侵蝕等。若對結構上存在的這些損傷或結構性能退化不能及時了解并解決，通過一

5、段時間的積累必將大大縮短結構的壽命甚至導致結構的突發(fā)性災變。監(jiān)測結構網(wǎng)架的受力變形情況，能夠全方位的判定整個結構的安全級別。2.3.2 頂部橫斷面水平位移為保證結構的安全性、耐久性和使用性，監(jiān)測鋼結構屋架重點受力區(qū)域；掌握其各階段的安全狀況，通過對結構性能進行檢查、評估或監(jiān)測，預測結構的性能變化和剩余壽命并做出維護決定。2.3.3 基礎不均勻沉降 測量結構在受地理地質(zhì)等無法規(guī)避的因素影響下造成的結構體的不均勻沉降，能反映結構在運營中的整體安全性。2.3.4 基礎水平向位移監(jiān)測結構的承載基礎的深層水平位移變化，判定出可能帶給結構體的影響，保證安全的預見性。2.3.5 風速風向由于結構在一般情況下

6、，除恒荷載外，受到風荷載的作用最為頻繁。其它活荷載如雪荷載、地震荷載等作用次數(shù)較少。統(tǒng)計風速數(shù)據(jù)，準確掌握結構承受的實際荷載，對后期診斷風荷載對結構的影響有重要的作用。2.4 監(jiān)測方案的制定原則監(jiān)測過程經(jīng)歷的時間較長，現(xiàn)場和氣候條件復雜，影響因素多，工人的技術水平和素質(zhì)參差不齊，竣工后運營監(jiān)測的時間也較長（3個日歷年），監(jiān)測結果受諸多因素的影響，因此，在制定本項目安全監(jiān)測方案時，整個監(jiān)測方案（傳感器、實時采集系統(tǒng)、實時數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、實時數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲與備份系統(tǒng)、智能診斷與預警系統(tǒng)、相應的軟件、供電、監(jiān)測部位、測點布置、監(jiān)測內(nèi)容、監(jiān)測方法、工作流程等）應遵循以下原則：1）可靠耐久性：運營

7、階段的惡劣環(huán)境和較長時間的監(jiān)測，要求整個監(jiān)測系統(tǒng)的軟硬件必須具有很好的可靠性和耐久性，因此選擇國內(nèi)外成熟的產(chǎn)品和技術，并根據(jù)本項目的實際情況，進行技術改造、升級和創(chuàng)新，達到可靠性和耐久性的要求，以滿足監(jiān)測目標和功能的實現(xiàn)。2）科學性：監(jiān)測部位、測點布置、監(jiān)測內(nèi)容等的確定，必須具有代表性，監(jiān)測數(shù)據(jù)能夠反映結構力學性能的全貌，根據(jù)監(jiān)測結果可以對結構的力學狀態(tài)和安全性進行定性和定量的判斷。3）可操作性和易維護性：整個監(jiān)測系統(tǒng)應易于操作和維護，使現(xiàn)場工作人員容易掌握，避免因復雜操作帶來困難和失誤。大部分部件具有可維修和方便更換的特點，以保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的穩(wěn)定、真實和可信。4）經(jīng)濟性：所確定的整個監(jiān)測方案，

8、既能代表當前國內(nèi)外技術的發(fā)展水平，也能完全滿足本項目安全監(jiān)測的性能要求，又不能太昂貴。盡量節(jié)約經(jīng)濟成本，最大限度地滿足監(jiān)測的性能要求。2.5 監(jiān)測系統(tǒng)組成及功能監(jiān)測系統(tǒng)由以下五個子系統(tǒng)組成：傳感器子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與傳輸子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理與存儲子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析與管理子系統(tǒng)、結構預警與評估子系統(tǒng)。詳見軟硬件系統(tǒng)介紹。3 監(jiān)測點布置方案所有安全監(jiān)測的監(jiān)測點選取均是在原施工監(jiān)測點中選取，以便保證所監(jiān)測點的數(shù)據(jù)具有前后有連貫性和對比性。3.1 網(wǎng)架受力變形監(jiān)測布網(wǎng)和變形是緊密聯(lián)系在一起的，在網(wǎng)架上布設網(wǎng)點時，結合變形點的位置來確定網(wǎng)點的位置，應當盡可能布設于穩(wěn)定且便于監(jiān)測的位置。在煤倉網(wǎng)架1的頂部中間左側

9、均等二等分選取2個斷面，在煤倉網(wǎng)架2的頂部中間右側均等二等分選取2個斷面。在網(wǎng)架1和網(wǎng)架2的斷面1拱形頂部中間左側均等分布3套布點位置，每套布點設12個測點分別對上懸桿、下懸桿、腹桿的應力進行監(jiān)測，在網(wǎng)架1和網(wǎng)架2的斷面2拱形頂部中間右側均等分布3套布點位置，每套布點設12個測點分別對上懸桿、下懸桿、腹桿的應力進行監(jiān)測。共計安裝4個斷面，每個斷面采集3套應力變化數(shù)據(jù)，每套布設12個測點，總計設備個數(shù)為144個。3.2 頂部橫斷面水平位移監(jiān)測在煤倉網(wǎng)架1的頂部中間位置安裝1個單點變位計，同理，在煤倉網(wǎng)架2的頂部中間位置安裝1個單點變位計。共計2個單點變位計。3.3 基礎不均勻沉降水準基點的布設：

10、水準基點作為垂直位移觀測的基準，可設在穩(wěn)固的基巖（基礎部位）上（例如選擇在伸縮縫位置處），布設1個以便于對水準基點的校核。沉降監(jiān)測點布設：結合周邊地質(zhì)結構及環(huán)境，獨立的支護墩由鋼結構和混凝土凝結成一體，因此在煤倉網(wǎng)架1的整體支護墩的中部左側均等分布設2個監(jiān)測位置，在煤倉網(wǎng)架2的整體支護墩的中部右側均等分布設2個監(jiān)測位置在觀測點應當埋設穩(wěn)固，點的高度及朝向便于觀測。共計需安裝4個觀測點和1個基準點。3.4 基礎水平向位移依據(jù)實際網(wǎng)架的受力情況，在受力較大的桿件進行監(jiān)測軸力，在煤倉網(wǎng)架1中部位置的網(wǎng)架基部外端橫斷面位置布設監(jiān)測點2個，安裝2個管內(nèi)固定式測斜探頭，同理，在煤倉網(wǎng)架2中部位置的網(wǎng)架基部

11、外端橫斷面位置布設監(jiān)測點2個，共四個監(jiān)測點，共8個探頭。3.5 風速風向在煤倉網(wǎng)架1或2的頂部位置選擇安裝一個風速風向儀，來測量煤倉網(wǎng)架的風速風向。3.6 布點圖整體布點圖：煤倉網(wǎng)架受力變形監(jiān)測斷面布點圖：煤倉網(wǎng)架受力變形監(jiān)測布點圖：煤倉網(wǎng)架基礎水平向位移布點圖：3.7 各類監(jiān)測點數(shù)量統(tǒng)計各類監(jiān)測點的數(shù)量統(tǒng)計見表。 各類監(jiān)測點數(shù)量表測試內(nèi)容產(chǎn)品名稱產(chǎn)品型號總數(shù)量網(wǎng)架受力變形表貼式應變計JMZX-212HAT144頂部橫斷面水平位移單點變位計JMDL-4620A2基礎不均勻沉降靜力水準儀JMYC-6205AD5基礎水平向位移管內(nèi)固定式測斜探頭JMQJ-7415AD8風速風向單通道風速風向采集模塊

12、JMZX-1I14 軟硬件系統(tǒng)4.1 硬件及軟件的選用原則運營監(jiān)測所需的主要硬件及軟件分別如表所示，部分設備及軟件可以與長期運營監(jiān)測系統(tǒng)共用。硬件選用的基本原則是：（1）功能要求：設備的各項參數(shù)應該滿足監(jiān)測所需。儀器的測量范圍應該可以覆蓋參數(shù)的變化范圍，并有一定的冗余；儀器的精度及分辨率要足夠高，使得監(jiān)測對象的測量值足夠精確并有足夠高的信噪比；（2）可靠耐用：設備應具備很好的穩(wěn)定性和可靠性。由于監(jiān)測時間較長，在整個期間儀器要保持良好的工作性能。（3）可操作性：監(jiān)測系統(tǒng)的安裝及運行應盡量避免影響結構運營。由于監(jiān)測系統(tǒng)的安裝必須借助于結構運營的系統(tǒng)才能完成。因此傳感器系統(tǒng)的布置要合理可行。另一個方

13、面，實際的運營環(huán)境可能會損害硬件（特別是數(shù)據(jù)傳輸電纜）的正常運行。因此傳輸系統(tǒng)采用無線傳輸?shù)姆绞??；谏鲜鲆蟛㈩櫦暗浇?jīng)濟性，運營監(jiān)測系統(tǒng)所需硬件應該選用具備國內(nèi)領先水平的合格產(chǎn)品。4.2 硬件系統(tǒng)結構安全監(jiān)測硬件系統(tǒng)由傳感器子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與傳輸子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理與存儲子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析與管理子系統(tǒng)、結構預警與評估子系統(tǒng)構成。硬件系統(tǒng)主要硬件設備清單如下表所示：主要硬件設備清單項目序號測試內(nèi)容產(chǎn)品名稱產(chǎn)品型號位移1網(wǎng)架受力變形靜力水準儀JMYC-6205AD2頂部橫斷面水平位移單點變位計JMDL-4620A3基礎不均勻沉降靜力水準儀JMYC-6205AD4基礎水平向位移管內(nèi)固定式測斜探頭JMQJ

14、-7415AD應力5桿件應力表貼式應變計JMZX-212HAT4.2.1 靜力水準儀l 產(chǎn)品概述 壓差式靜力水準儀是本公司推出的一款高精度的壓差式靜力水準傳感器，相比傳統(tǒng)的靜力水準儀，該產(chǎn)品采用進口元件和工業(yè)化設計，具有體積小、響應速度快和長期穩(wěn)定性好的特點。多個傳感器通過水管連接，組成靜力水準測試系統(tǒng)，廣泛應用于路面線形沉降和剖面沉降、大壩線形沉降以及橋梁撓度的精密測量。l 工作原理 l 傳感器原理： 傳感器將壓力敏感元件安裝在不銹鋼腔體內(nèi)，壓力敏感元件采用單晶硅片上擴散一個惠斯通電橋，被測介質(zhì)（氣體或液體）施壓使橋壁電阻值發(fā)生變化（壓阻效應），產(chǎn)生一個差動電壓信號。此信號經(jīng)專用放大器，將量

15、程相對應的信號轉化成標準模擬信號輸出。 l 系統(tǒng)原理： 壓差式靜力水準儀測試系統(tǒng)由多個安裝在不同測點的壓差式靜力水準儀組成，其中一個安裝在不動點作為參考點。通過連通水管將每個傳感器連接。整個系統(tǒng)灌滿水，系統(tǒng)兩端配備水箱，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。通過測量測點傳感器與參考點傳感器之間的壓力差值，計算相對參考點的位移變化。系統(tǒng)采用測試壓力變化的方法，相比傳統(tǒng)液位測量，響應速度更快，系統(tǒng)體積更小，使用更方便。系統(tǒng)示意圖壓差式靜力水準儀是本公司推出的一款高精度的壓差式靜力水準傳感器，相比傳統(tǒng)的靜力水準儀，該產(chǎn)品采用進口元件和工業(yè)化設計，具有體積小、響應速度快和長期穩(wěn)定性好的特點。多個傳感器通過水管連接，組成靜

16、力水準測試系統(tǒng)，廣泛應用于路面線形沉降和剖面沉降、大壩線形沉降以及橋梁撓度的精密測量。l 產(chǎn)品安裝: 1：測點和線路布置方案， 根據(jù)結構和現(xiàn)場的實際情況設計測點和線路布置的方案，參考點的選取尤為重要，原則上選擇 穩(wěn)定不變的結構點布置。 2：安裝工具和部件準備。 純凈水 、防凍液、水管、傳感器、安裝配件 、萬用表、扳手、水泵、電源模塊、筆記本等。 3：傳感器安裝 為確保傳感器的變化在量程范圍內(nèi)，保證所有傳感器基本安裝在同一水平面上。 將傳感器自由在參考點和各個測點，通過水管連接成系統(tǒng)，系統(tǒng)兩端與大氣連通。系統(tǒng)一端注水，另一端接一大水箱，水箱高度應比所有的測點和參考點的位置略高(注意考慮測點的位移

17、變化，液位高不能超過傳感器量程）。 從系統(tǒng)的一端通過抽水水泵往系統(tǒng)內(nèi)注水，注水直至系統(tǒng)另一頭出水，停止注水。 按水管接的順序依次搖晃傳感器將氣泡往后排(搖晃傳感器時開水泵注水),直至將所有氣泡排出，同時沿線檢查是否有漏水點。 確保整個系統(tǒng)灌滿水后，固定注水端的注水管與水箱連接，水箱注滿水。 確定測點傳感器安裝的高度，根據(jù)測點的結構選用 支撐板的安裝方式。鋼結構可采用焊接方式?；炷两Y構 采用膨脹螺栓固定方式。兩者均通過調(diào)節(jié)在通絲螺桿的位 置調(diào)整傳感器至合適的高度，擰緊固定，如圖所示。 連接傳感器至采集模塊，根據(jù)設計方案布置通訊設備和線路。系統(tǒng)設備、水管、導線等做好防護和標識，防止現(xiàn)場工作破換系

18、統(tǒng) 。注意水管和導線不能拉扯過緊，需考慮測點的位移變化情況留有余量。4.2.2 單點變位計JMDL-46XX系列單點變位計用于觀測兩觀測點軸向的位移。l 特點1) 采用電感調(diào)頻原理設計制造，具有高靈敏度、高精度、高穩(wěn)定性、溫度影響小的優(yōu)點，適用于長期觀測。2) 位移計內(nèi)置存貯芯片，具有智能記憶功能，出廠時已將傳感器型號、編號、標定系數(shù)等參數(shù)永久存貯在傳感器內(nèi)，并可保存600次您所需要的測量結果，含測量時間、測點溫度（溫度型）、絕對位移值、相對位移值、零點值等。3)采用全數(shù)字檢測，信號長距離傳輸不失真，抗干擾能力強。4)絕緣性能良好，防水耐用。5)配備本公司振弦測試儀即可直接顯示位移值，測量直觀

19、、簡便、快捷。6)配本公司生產(chǎn)的自動綜合測試系統(tǒng)可實現(xiàn)無人職守測量或進行遠程監(jiān)控。7)安裝方便，錨固簡單l 構造單點變位計是由傳感器、傳遞桿、傳遞桿保護管、錨固頭等部分組成的。組成圖見下圖：錨固頭錨固采用灌水泥漿錨固方式，傳感器采用并聯(lián)連接方式，傳遞桿采用8不銹鋼管（桿）。l 性能指標品 名型 號特 點量 程靈 敏 度智能數(shù)碼位移傳感器JMDL-4610A智能記憶型100mm0.01mmJMDL-4620A智能記憶型200mm0.05mmJMDL-4640A智能記憶型400mm0.1mml 儀器埋設安裝Ø 安裝前儀器試驗在安裝之前，需要對傳感器進行檢查，以確定其完好無損。其電纜連接方

20、法見說明書中的電纜連接。 Ø 鉆孔軸向位移測量造孔（1）在預定部位，按設計要求的孔徑、孔向和孔深鉆孔。鉆孔軸線彎曲度應不大于鉆孔半徑，以避免傳遞桿（絲）過度彎曲，影響傳遞效果?？紫蚱顟∮?°，孔口應保持穩(wěn)定平整。鉆孔結束后應把孔沖洗干凈，并檢查孔的通暢情況。儀器組裝及安裝準備按照設計的測點深度，將錨頭、位移傳遞桿和護管與傳感器嚴格按本使用說明書進行組裝。傳遞桿采用螺栓連接，連接一定要牢固，可用防松膠鎖固。其傳遞系統(tǒng)的桿件護管應膠接密封。組裝好后，運往埋設現(xiàn)場，調(diào)好傳感器工作點（一般調(diào)至滿量程的70%左右）。埋設在拱部上斜或上垂孔內(nèi)的位移計，要充分估計儀器安裝埋設時孔口承

21、受的荷載（儀器自重和灌漿壓力）。若孔口巖面較好，可用錨栓和鋼筋作擔梁支撐；巖面差的孔口需專門搭設構架作孔口支撐，直至鉆孔注漿固化后方能將構架拆除。儀器安裝 在現(xiàn)場組裝的位移計，經(jīng)檢測合格后，送入孔內(nèi)，安裝運輸時，支撐點間距應不小于2m，曲率半徑不得小于5m，入孔速度應緩慢。 傳遞桿入孔后，固定安裝基座，并使其與孔口平齊，水平和上仰孔孔口，插入孔口灌漿管之后，用水泥砂漿密封孔口。 孔口水泥砂漿固化后，若檢測正常，開始封孔灌漿。漿液灰砂比為1:1,水灰比為0.380.4。上仰孔灌至不進漿后，繼續(xù)灌10分鐘后閉漿，確保最深測點錨頭處漿液飽滿。灌漿結束，應進行檢測。 安裝完畢，可以測儀器初值。測初始讀

22、數(shù)，每隔30分鐘測一次，以連續(xù)三次所讀數(shù)值差小于1%F·S的平均值作為觀測基準值。Ø 邊坡滑動位移測量固定羊角叉在預定部位，將羊角叉插入泥土，確保測量過程中不出現(xiàn)松動現(xiàn)象。儀器組裝及安裝準備按照設計的測點標距，將錨頭、位移傳遞桿和護管與傳感器嚴格按本使用說明書進行組裝。傳遞桿采用螺栓連接，連接一定要牢固，可用防松膠鎖固。其傳遞系統(tǒng)的桿件護管應膠接密封。組裝好后，運往埋設現(xiàn)場，調(diào)好傳感器工作點（一般調(diào)至滿量程的70%左右）。儀器安裝 在現(xiàn)場組裝的位移計，經(jīng)檢測合格后，將安裝座的孔套入羊角叉，用螺母鎖緊。 位移傳遞桿需用泥沙蓋住，進行保護，防止出現(xiàn)損壞情況。 安裝完畢，可以測儀

23、器初值。測初始讀數(shù)，每隔30分鐘測一次，以連續(xù)三次所讀數(shù)值差小于1%F·S的平均值作為觀測基準值。Ø 連接和集線箱（1）直接連接：振弦檢測儀配備傳感器連接插口（D9），對于配備插頭的位移計可直接插入儀表進行測量。 注：位移計可焊接DB-9插頭，連接方法為1紅線，2黃線，3蘭線，4綠線。（數(shù)字對應DB-9插頭上標識的數(shù)字）（2）夾線連接：振弦檢測儀配備連接線，可將連接線與位移計用夾子將顏色相同的線一一對應連接。（1紅線-紅線、2黃線-黃線、3蘭線-蘭線、4綠線-綠線）（3）與集線箱連接：將位移計四根導線對應連接于集線箱的輸入端，連接方法為：A-紅線、B-黃線、C-蘭線、D-綠

24、線。4.2.3 管內(nèi)固定式測斜探頭l JMQJ-7415型管內(nèi)固定式測斜探頭（帶滑輪），是本公司使用微電子機械系統(tǒng)研發(fā)生產(chǎn)的雙軸傾角傳感器作為敏感元件，結合智能芯片技術生產(chǎn)的一種固定式測量傾角的儀器。用以觀測橋梁、建筑、鐵路等結構相對于水平的雙軸傾斜角度，適用于常規(guī)大地測量方式難以觀測到的隱蔽部位的變形量，配合自動化系統(tǒng)可進行長期測試。l 固定式測斜儀內(nèi)部由角度敏感元件（雙軸傾角傳感器），以及智能電子芯片組成，由一個直徑為70mm高度為35mm的金屬圓筒封裝，安置在一塊厚5mm的長方形金屬板之上。外部是一根四芯屏蔽線引出，其中紅線為電源正極線，黃線為電源負極線；蘭線為通訊線A極，綠線為通訊線B

25、極。l 通常在安裝固定式測斜儀還需要安裝附件，如三角支架、水平托尺等。這些要根據(jù)現(xiàn)場情況合理配置。l 如右圖所示，固定式測斜儀（帶滑輪）安裝在測斜管中，當測斜管發(fā)生變形，測斜儀可以測量測斜管垂直方向相對于重力軸線的傾角，使用安裝位置的幾何尺寸，就可以計算出測斜管的水平方向的變形，從而達到測量埋設有測斜管的結構體的水平位移的目的。l 同理固定式測斜也可以安裝到其他結構體上，通過測量結構傾角的變化了解結構的變形。固定式測斜儀可以通過兩種方式測量：電腦直接測量，將12V直流電源正極接到測斜儀紅線，負極接到黃線；從電腦接出的RS485轉換器A+接到測斜儀蘭線，B-接到綠線。在電腦中使用本公司的軟件就可

26、以測試；總線采集模塊自動化測量，將固定式測斜儀的紅、黃線接到模塊的電源輸出端，蘭、綠線接到模塊的RS485輸出端。模塊的電源輸入端接12V直流電源，RS485輸入端可直接連接電腦接出的RS485轉換器，或其他端口（如無線通訊模塊等），使用電腦控制軟件可直接測試測斜儀，或設置總線采集模塊實現(xiàn)無人職守自動測試。l 固定式測斜儀（帶滑輪）安裝，是直接下到測斜管中，儀器通過有可轉向的連接頭，與加長桿相連，布置于測斜管的不同區(qū)域，測量該處的傾斜。鉆孔下PVC管探頭連接1探頭連接2下探頭4.2.4 表貼式應變計應力是反映結構是否安全的最直接指標，尤其是關鍵部位桿件或節(jié)點的應力。因此，根據(jù)運營過程鋼結構性能

27、仿真計算結果和設計要求，選取內(nèi)力較大的位置進行監(jiān)測，如單層球殼應力較大位置、曲面網(wǎng)架及其下部支撐彩帶等重點部位進行監(jiān)測，考察作業(yè)過程形成的應力對結構安裝完成時應力的影響以及結構正常使用的運營狀態(tài)應力水平，以判斷結構的安全度。應力監(jiān)測擬選用長沙金碼生產(chǎn)的智能記憶型振弦式應變計JMZX-21HAT，如圖所示。 振弦應變傳感器考慮到布線需簡單易行，且容易維護，因此采用平面布線原則，同一個環(huán)面的測點通過導線與數(shù)據(jù)采集儀相連。數(shù)據(jù)采集儀連接一個數(shù)傳電臺，信號由無線發(fā)射器發(fā)射并傳輸?shù)娇刂浦行倪M行處理和分析。4.2.5 風向風速儀用途：結構在一般情況下，除恒荷載外，受到風荷載的作用最為頻繁。統(tǒng)計風速數(shù)據(jù)，準

28、確掌握結構承受的實際荷載，對后期診斷風荷載對結構的影響有重要的作用。JMZX-1I單通道風速風向采集模塊能測量風速和風向，并將測量的數(shù)據(jù)存儲。對于自動測試布線困難復雜，需長期監(jiān)測的應用場合，是一種理想選擇。該傳感器的參數(shù)指標：量程：1-40m/s和0-360° ：0.1m/s和2°內(nèi)置智能芯片 數(shù)字輸出 機械式測量原理 穩(wěn)定性好 抗干擾能力強4.2.6 綜合采集模塊JMZX-8A、JMZX-16A、JMZX-32A是本公司生產(chǎn)的一種全自動無人值守的弦式傳感器數(shù)據(jù)采集模塊，分別可接8支、16支、32支智能或非智能型弦式傳感器（應變計、應力計、壓力盒、滲壓計、溫度計、位移計）等

29、，可廣泛應用于橋梁、建筑、鐵路、大壩、實驗室等工程領域的全自動檢測。l 接線柱儀器接線柱分前后面板，儀器前面板為傳感器輸入口，每支傳感器占4個接線柱，分兩排連接（JMZX-8 只有一排），其中下排接振弦連接線（標注A、B），上排接溫度電阻連接線（標注C、D），儀器后面板上有四個接線柱，其中兩個接直流電源（12V）；兩個接總線（RS485）。l 自檢儀器后面板上有一個按鈕及一個指示燈，按一下按鈕，指示燈亮，則儀器工作正常，如指示燈不亮，應先檢查電源是否正常（9V以上）；如果電源正常則可能儀器存在故障，請送廠家修理。此外，儀器在向總線發(fā)送數(shù)據(jù)時指示燈也會亮，表明儀器正在工作。l 測量本儀器測量及參

30、數(shù)設置均需通過計算機及相應程序操作。4.2.7 總線采集模塊JMJK-II型總線控制模塊是一種采集總線型傳感器或總線型設備的自動化采集模塊，完成總線型設備的的自動化測量。配接的主要設備有位移計、測縫計、量水堰儀、靜力水準儀、引張線儀、索力拾振模塊等總線型傳感器及設備。本模塊據(jù)內(nèi)置微控制系統(tǒng)，具有自動識別本公司傳感器的類型、根據(jù)不同類型對傳感器傳回的數(shù)據(jù)進行處理、存儲傳感器零點、讀取傳感器編號等功能。同時，模塊內(nèi)置時鐘及存儲芯片，可用上位機軟件對模塊進行自動測量設置，模塊根據(jù)所設參數(shù)自動采集傳感器數(shù)據(jù)并保存于模塊內(nèi)。一、 主要性能指標1、 輸出接口 RS485總線2、 電源 ： 輸入：12V D

31、C±20% 輸出：12V DC±20% 3、 待機功耗：無線：30mA有線：2mA4、 自動測量時間間隔：最小10分鐘5、 存貯容量：85000條記錄6、 采集速率：1秒/點7、 使用環(huán)境：-2070二、 接口定義1、 輸入12V：外部電源輸入端口。+與外部12V+聯(lián)接，-與外部12V-聯(lián)接。2、 輸出12V：模塊輸出電源接口，與傳感器連接，給傳感器供電。+與傳感器紅色線（電源+）連接，-與傳感器黃色線（電源-）連接。3、 輸入RS485：模塊與上位機通訊端口。+與RS485+連接，-與RS485-接連。4、 輸出RS485：模塊與傳感器通訊端口。+與傳感器藍色線（通訊+）

32、連接，-與傳感器綠色線（通訊-）連接。4.2.8 無線傳輸模塊JMTX-2014無線傳輸模塊，將通訊模塊的輸入和采集模塊的信號連接，通過安裝在模塊內(nèi)的手機卡，利用測試軟件，將模塊采集到的數(shù)據(jù)，傳輸?shù)街付娔X，實現(xiàn)無線自動化遠程監(jiān)測。4.2.9 全密封標配機箱l 無線遙測：配備無線收發(fā)儀與電腦連接后組成無線遙測系統(tǒng)。無線收發(fā)儀負責電腦與采集單元之間的無線數(shù)據(jù)通訊與管理，無線收發(fā)儀可脫機操作，當無線數(shù)據(jù)傳輸距離太遠或信號不好時可以移動收發(fā)儀至現(xiàn)場下載數(shù)據(jù)，然后上傳至辦公室電腦。l 功能強大的采集模塊：采集模塊是本系統(tǒng)的二次儀表，接受主機下達的命令，完成各類傳感器的信號采集和與電腦的無線或有線數(shù)據(jù)傳

33、送，采集單元的任意通道均可配接弦式應變計、鋼筋應力計、壓力盒、錨索計、荷載傳感器、滲壓計等鋼弦傳感器，電感調(diào)頻類的柔性位移傳感器、位移計、測縫計及電壓輸出型的半導體溫度傳感器。對于智能型的傳感器還可自動識別各通道所接傳感器的型號，編號，顯示相對應的物理量（應變，應力，壓力，拉力、位移、溫度等）。采集模塊可完全獨立工作，內(nèi)部時鐘控制電路可依據(jù)設置好的狀態(tài)參數(shù)定時測量，并將定時巡檢的數(shù)據(jù)存貯在采集單元內(nèi)部的電子硬盤中，當接收到上位機下達的命令后將數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機，沒有條件組成自動化監(jiān)測系統(tǒng)時也可用手提電腦到各采集模塊點下載定時測量的數(shù)據(jù)，從而完成長期無人值守的監(jiān)測。采集單元交、直流電源兩用，當沒有

34、交流電時（或外置蓄電池電容量不夠時），內(nèi)置的可充電電池仍可維持37天定時測量并將定時測量的數(shù)據(jù)存貯在內(nèi)部電子硬盤中，保證數(shù)據(jù)連續(xù)且不丟失。l 該系統(tǒng)可任意配接多個采集模塊。由采集單元編號地址控制，最小系統(tǒng)8通道，最大系統(tǒng)16384通道。l 可任意實時叫點測量，也可任意設定自動巡檢的間隔時間（10分鐘10000分鐘），或按日程設定每天定時測量的時間。l 每個采集單元可獨立存貯85000點的測量數(shù)據(jù)，每點的測量數(shù)據(jù)包括傳感器編號（只限智能型傳感器）、通道號、測量時間、物理量和溫度值等。l 系統(tǒng)故障自診斷，保障系統(tǒng)及數(shù)據(jù)的可靠性且方便維護。l 無線載波傳輸距離開擴地530km，手機模塊為全國移動信號

35、覆蓋區(qū)。l 上位機與系統(tǒng)軟件是整個系統(tǒng)的指揮系統(tǒng)，完成系統(tǒng)管理、系統(tǒng)參數(shù)設定、系統(tǒng)指令的下達與數(shù)據(jù)實時采集、定時測量數(shù)據(jù)的上載傳輸、數(shù)據(jù)分析與處理、數(shù)據(jù)庫管理、顯示或打印數(shù)據(jù)報表、繪制各參數(shù)變量隨時間的走勢圖等，也可依據(jù)用戶要求繪制布點圖及各類功能遠程網(wǎng)絡監(jiān)測管理軟件等。系統(tǒng)有5種數(shù)據(jù)傳輸方式可供選擇：485總線；移動（或聯(lián)通）無線數(shù)據(jù)點對點數(shù)據(jù)傳輸功能；移動GPRS（或聯(lián)通CDMA）無線數(shù)據(jù)互聯(lián)網(wǎng)；光纖；混合型傳輸（以上4種方式的任何組合傳輸方式，例如在無手機信號區(qū)域采用有線傳輸，后進入移動網(wǎng)傳輸），這樣極大的提高了系統(tǒng)的靈活性。計算機作為自動化測量系統(tǒng)的上位機，與系統(tǒng)軟件組成監(jiān)測指揮系統(tǒng)，

36、通過不同的數(shù)據(jù)傳輸方式與各采集模塊（MCU）聯(lián)系，完成系統(tǒng)管理、系統(tǒng)參數(shù)設定、指定系統(tǒng)的指令下達與數(shù)據(jù)實時采集、定時測量數(shù)據(jù)的上載傳輸、數(shù)據(jù)分析與處理、數(shù)據(jù)庫管理、顯示或打印數(shù)據(jù)報表、繪制各參數(shù)變量隨時間的走勢圖、數(shù)據(jù)存儲等?？蓮V泛應用于橋梁、建筑、鐵路、大壩、實驗室等工程領域長期無人值守測量，特別適用于高空、高危、環(huán)境惡劣的場所。4.3 軟件系統(tǒng)封閉煤倉安全監(jiān)測系統(tǒng)平臺是基于北斗衛(wèi)星導航定位技術、GIS等技術，以GPRS/3G/電臺/Zigbee/北斗為通信手段，融合千尋定位、多種監(jiān)測傳感器（變位計、靜力水準儀、固定測斜探頭、風速風向計、應變計等），用于現(xiàn)場煤倉結構微小變化監(jiān)測數(shù)據(jù)的獲取、分

37、析、管理與集成，以實現(xiàn)災害監(jiān)測、災害預警與輔助決策等功能。本系統(tǒng)主要建設對封閉煤倉內(nèi)的綜合結構監(jiān)測與控制，主要實現(xiàn)以下幾個方面：（1）通過在封閉煤倉結構安裝溫變位計、靜力水準儀、風速風向儀、表面式應力應變計、固定測斜探頭來對結構和環(huán)境進行實時動態(tài)監(jiān)管，主要包括對能基礎水平位移、基礎不均勻沉降、風荷載、結構應力形變、拱頂水平位移等進行實時數(shù)據(jù)感知監(jiān)測；（2）對前端監(jiān)測的數(shù)據(jù)進行分析，當發(fā)現(xiàn)有異常時，自動給出報警提示；（3）通過建立監(jiān)控中心，及時地掌握各個煤倉內(nèi)的風荷載環(huán)境情況及結構實時的變化狀態(tài)。集中化管理封閉煤倉報警信息，實現(xiàn)對報警的統(tǒng)計和分析，實現(xiàn)環(huán)境異常與其它控制設施的聯(lián)動控制。4.3.1

38、 結構安全監(jiān)測系統(tǒng)架構結構安全監(jiān)測系統(tǒng)主要包括下列五個子系統(tǒng)：² 傳感器子系統(tǒng)² 數(shù)據(jù)采集與傳輸子系統(tǒng)² 數(shù)據(jù)處理與存儲子系統(tǒng)² 數(shù)據(jù)分析與管理子系統(tǒng)² 結構預警與評估子系統(tǒng)這四個子系統(tǒng)將運行于四個層次：第一層次是傳感器子系統(tǒng)的各傳感器在線拾取結構物關鍵部位的信號；第二層次是將采集到的傳感器信號轉換成數(shù)字信號存儲在本地工業(yè)用計算機內(nèi)，同時通過遠程傳輸手段輸送到數(shù)據(jù)處理與管理子系統(tǒng)；第三層次是由計算機服務器與工作站組成的計算機系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)的后處理、歸檔、顯示及存儲，并根據(jù)安全評估系統(tǒng)的指令為其提供特定格式和內(nèi)容的數(shù)據(jù)以及處理結果；第四層次是用來為

39、各應用子系統(tǒng)提供可靠的數(shù)據(jù)交換與存儲平臺，方便開發(fā)與使用；第五層次是安全評估系統(tǒng)根據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)送來的數(shù)據(jù)進行分析、統(tǒng)計、閾值判別給出評估意見及報警信息。傳感器子系統(tǒng)由各高精度傳感器組成，用來收集網(wǎng)架各部位的健康參數(shù)，根據(jù)現(xiàn)場情況，選擇最適合的傳感器組合，在全面反映煤倉網(wǎng)架健康狀態(tài)的同時，避免數(shù)據(jù)冗余。數(shù)據(jù)采集與傳輸子系統(tǒng)，負責將各傳感器的監(jiān)測數(shù)據(jù)收集起來，并將所有數(shù)據(jù)發(fā)送至監(jiān)測中心服務器，并將非電子信號轉換為電子信號并打包。數(shù)據(jù)采集與傳輸子系統(tǒng)采用網(wǎng)絡授時功能，確保監(jiān)測數(shù)據(jù)具有統(tǒng)一的時間基準，以避免不同傳感器時間誤差導致的數(shù)據(jù)時間差異的情況發(fā)生。本系統(tǒng)采用的數(shù)據(jù)采集模塊可兼容市面主流的各種高精度

40、傳感器，避免了不同傳感器多重建網(wǎng)、多重傳輸?shù)膯栴}，降低了成本根據(jù)監(jiān)測現(xiàn)場條件，選擇無線數(shù)據(jù)傳輸方式，將監(jiān)測數(shù)據(jù)安全、及時地傳送至監(jiān)測中心。數(shù)據(jù)處理與存儲子系統(tǒng)：數(shù)據(jù)處理分為三部分：預處理、二次處理、后處理。數(shù)據(jù)預處理工作由數(shù)據(jù)采集模塊完成，以對信號進行調(diào)理、濾波、A/D轉換，以及進行簡單的統(tǒng)計處理，并將信號通過系統(tǒng)主干光纖網(wǎng)絡傳輸給數(shù)據(jù)處理與控制服務器。現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集模塊同時管理本地NAS存儲，當上位機或主干網(wǎng)故障時，現(xiàn)場采集單元通過降檔控制繼續(xù)執(zhí)行數(shù)據(jù)采集工作，并保證經(jīng)預處理的采集數(shù)據(jù)在本地NAS保存30天。數(shù)據(jù)二次處理工作在服務器上進行，主要計算方法，如: 傅立葉變換、HHT 變換和小波變換

41、等及其他方法，對數(shù)據(jù)進行算法處理。數(shù)據(jù)后處理主要進行監(jiān)測數(shù)據(jù)的高級分析，如:實時模態(tài)分析、特征量與環(huán)境因素之間的相關性分析等。分析數(shù)據(jù)來自動態(tài)數(shù)據(jù)庫和已備份的原始數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)分析與管理子系統(tǒng)將搭建在系統(tǒng)運營商，主要將所有監(jiān)測數(shù)據(jù)進行收集、存儲、處理、分析，并將分析結果以圖形或報表的形式展示出來。本系統(tǒng)采用基于B/S架構、“胖中心、瘦客戶端”模式設計，以便于用戶在不同場合采用不同設備訪問查看鋼結構物的實時狀況。數(shù)據(jù)分析與管理在服務器后臺運行，連接并控制各結構物的現(xiàn)場采集盒，并經(jīng)由現(xiàn)場采集模塊與現(xiàn)場安裝的傳感器和采集設備通訊。數(shù)據(jù)分析與管理的數(shù)據(jù)來源是結構物信息數(shù)據(jù)庫和動態(tài)數(shù)據(jù)庫，結構物信息數(shù)據(jù)庫

42、用于存儲采集到的原始數(shù)據(jù)、處理結果、評估報告、鋼結構物運營檔案等相關信息。動態(tài)數(shù)據(jù)庫用于保存結構物當前的原始數(shù)據(jù)和預處理結果。信息數(shù)據(jù)庫中的信息通過定期存檔、備份作永久保存，以保持數(shù)據(jù)連續(xù)性。結構預警與評估子系統(tǒng)是基于結合物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云系統(tǒng)等現(xiàn)代化技術，以無線傳輸為通信手段，融合多種監(jiān)測傳感器，用于現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)的獲取、分析、管理與集成，建立風險風控系統(tǒng)分析結構物的隱患點和危險源，準確評估出目前結構物的動態(tài)安全系數(shù)，并能對結構物進行趨勢評估。結構預警與評估子系統(tǒng)主要有以下功能：Ø 呈現(xiàn)區(qū)域/企業(yè)的安全狀態(tài)分析評估結果，并支持實時查詢詳細數(shù)據(jù)；Ø 對異常事件進行預報預警，提

43、醒監(jiān)管部門對異常事件進行及時監(jiān)管；Ø 實時對預測的問題和已發(fā)現(xiàn)的問題進行提示，實現(xiàn)問題實時有效查詢與監(jiān)督管理；Ø 運營服務系統(tǒng)主要對系統(tǒng)運營、數(shù)據(jù)監(jiān)管起到整體把控的作用；Ø 中心會將數(shù)據(jù)分析后的危險源，進行列舉，便于監(jiān)管部門對危險源進行管理；Ø 中心會將數(shù)據(jù)分析后的重大隱患做出提示，推送給監(jiān)管者，并提出解決方案，為監(jiān)管者對隱患進行整治提供科學有效的數(shù)據(jù)支持和專家級的解決方案；Ø 異常信息管理結構安全監(jiān)測系統(tǒng)是由數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)通過底層傳輸網(wǎng)絡采集數(shù)據(jù)并通過傳輸系統(tǒng)上傳數(shù)據(jù)，二者通過上層傳輸系統(tǒng)與數(shù)據(jù)處理與分析系統(tǒng)進行雙向傳輸，數(shù)據(jù)資源整合存儲系統(tǒng)

44、對接收到的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)包進行數(shù)據(jù)解析、整合處理、存儲，數(shù)據(jù)清洗系統(tǒng)對采集的數(shù)據(jù)進行異常數(shù)據(jù)的分析、剝離，確保數(shù)據(jù)的正確性、完整性。采用人工智能與機器深度學習設定與實際情況相匹配的閾值，進行分級有效預警，排除傳感器的頻報、誤報。系統(tǒng)建立結構物的各種工作狀態(tài)下的數(shù)值模擬，實現(xiàn)數(shù)控中心式的管理，同時辨識結構物各階段過程的風險，對風險的衍變加以分析，識別出隱患與事故，從源頭切斷事故的發(fā)生，最終實現(xiàn)對結構物空間安全的科學、有效管理。系統(tǒng)架構圖如下：系統(tǒng)架構圖4.3.2 結構安全監(jiān)測系統(tǒng)功能結構安全監(jiān)測系統(tǒng)功能介紹：（1）首頁結構物安全狀況以直觀的圖形方式顯示，包括當前結構的安全分值、安全等級，通過對現(xiàn)場環(huán)境、病害、監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，按照安全性、耐久性