自動(dòng)反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)在基坑降水-回灌精細(xì)化控制的應(yīng)用

1、    自動(dòng)反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)在基坑降水-回灌精細(xì)化控制的應(yīng)用    周望張雷常來(lái)劉永強(qiáng)李志力【摘 要】管理施工精細(xì)化需要降水運(yùn)行的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和控制，南京市公共工程建設(shè)中心研發(fā)出自動(dòng)反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)，并應(yīng)用于南京和燕路過(guò)江隧道降水施工中，取得了良好效果，為其他類似工程積累了經(jīng)驗(yàn)，提供了參考?！綼bstract】the refinement of management construction requires real-time monitoring and control of every link of precipitation operation

2、. nanjing public engineering construction center has developed an automatic feedback regulation system， which has been applied in the precipitation construction of nanjing heyan road tunnel crossing the river， and achieved good results， which has accumulated experience and provided reference for oth

3、er similar projects.【關(guān)鍵詞】自動(dòng)反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng);基坑降水;精細(xì)化控制【keywords】automatic feedback regulation system; foundation pit dewatering; fine managementtu74                                          【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】a 

4、                              1673-1069（2019）09-0139-021 引言隨著數(shù)字化、信息化、智能化的發(fā)展以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的日趨成熟，對(duì)降水運(yùn)行的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和控制成為可能。監(jiān)控測(cè)量技術(shù)及可視化技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)F(xiàn)場(chǎng)降水運(yùn)行數(shù)據(jù)直觀地展示到計(jì)算機(jī)或手機(jī)終端上，利用郵件或app軟件推送，在監(jiān)測(cè)值超過(guò)閾值的情況下及時(shí)向相關(guān)單位人員進(jìn)行報(bào)警，有效對(duì)基坑降水運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行控制，確保基坑開(kāi)挖安全。目前，許多降

5、水單位對(duì)基坑降水自動(dòng)化控制進(jìn)行研究，取得了一定成果。但目前對(duì)于降水監(jiān)測(cè)與控制的集成化不足，大多僅利用某個(gè)單一監(jiān)測(cè)量對(duì)降水運(yùn)行進(jìn)行自動(dòng)控制，尚少見(jiàn)利用多監(jiān)測(cè)量綜合分析進(jìn)行降水智能控制的案例。實(shí)際上，降水工程是一個(gè)系統(tǒng)性、整體性的工程1，受整體多因素共同影響制約，僅僅針對(duì)其中某一局部或某一因素的自動(dòng)控制無(wú)法達(dá)到降水運(yùn)行協(xié)調(diào)有序進(jìn)行的目的，降水過(guò)程中依然離不開(kāi)大量人員參與控制。因此，建立一套能夠?qū)⒆詣?dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)收集到的坑內(nèi)坑外降水井、觀測(cè)井、回灌井水量、水位數(shù)據(jù)以及周邊沉降數(shù)據(jù)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖工況、天氣條件等多因素進(jìn)行邏輯運(yùn)算，從而自動(dòng)調(diào)節(jié)降水設(shè)備功率或回灌流量的自動(dòng)反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)十分必要。2 工程實(shí)踐在南

6、京和燕路過(guò)江隧道工程實(shí)踐中，研發(fā)出一套自動(dòng)反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)，這套自反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)由信息采集系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三部分組成。信息采集系統(tǒng)將水量、水位以及周邊沉降等數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、分類存儲(chǔ)，傳輸至信息處理系統(tǒng)2。信息處理系統(tǒng)將數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的控制量（如降水水位深度、沉降速率、水位下降速率等）對(duì)控制系統(tǒng)發(fā)出指令?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)信息處理系統(tǒng)的指令通過(guò)調(diào)整水泵功率、閥門大小等手段對(duì)出水量、水位、沉降進(jìn)行控制，并由信息采集系統(tǒng)將控制后的數(shù)據(jù)反饋給信息處理系統(tǒng)，信息處理系統(tǒng)自動(dòng)根據(jù)控制結(jié)果調(diào)節(jié)控制指令，從而起到自動(dòng)反饋調(diào)節(jié)的作用。該工作現(xiàn)場(chǎng)的信息采集系統(tǒng)由自動(dòng)監(jiān)測(cè)水位計(jì)、電磁流量計(jì)組成。為了及

7、時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)情況，同時(shí)避免重要信息被過(guò)多數(shù)據(jù)淹沒(méi)，采樣頻率設(shè)置為每分鐘一次。獲取的數(shù)據(jù)可以實(shí)時(shí)顯示在網(wǎng)站和移動(dòng)app上，如圖1所示。通過(guò)對(duì)某些水位敏感區(qū)域進(jìn)行分析后，當(dāng)這些區(qū)域的水位異常時(shí)（如超過(guò)設(shè)定的某個(gè)閾值或階段變化值），云平臺(tái)會(huì)將報(bào)警信息發(fā)送至用戶手機(jī)短信或微信上，現(xiàn)場(chǎng)管理人員及相關(guān)技術(shù)人員收到報(bào)警信息后可及時(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行處理?，F(xiàn)場(chǎng)信息控制系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)工作站組成，可實(shí)時(shí)顯示采集的數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析，存儲(chǔ)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的歷史水位變化曲線，并能將某個(gè)時(shí)間段的水位數(shù)據(jù)導(dǎo)出到excel中。通過(guò)預(yù)設(shè)的程序進(jìn)行邏輯運(yùn)算，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)下發(fā)指令?，F(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)主要控制水位和出水量。水位的控制采用遙感浮球閥控制3，如圖2

8、所示。井內(nèi)水位低于浮球位置，浮球給遙感閥門壓力信號(hào)，遙感浮球打開(kāi)閥門排水口開(kāi)始排水，井內(nèi)水位高于浮球位置，浮球給遙感閥門壓力信號(hào)，遙感浮球關(guān)閉閥門排水口停止排水。出水量控制采用高精密可控變頻控制箱控制，通過(guò)調(diào)節(jié)輸出電流大小及功率，對(duì)工程涉及的降水井統(tǒng)一進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，保證各區(qū)域降水滿足工程需要。除此之外，由于場(chǎng)地臨近長(zhǎng)江，滲透系數(shù)大，水量補(bǔ)給快，水位恢復(fù)非?？?，1分鐘水位恢復(fù)超過(guò)10%，因此，一旦停電水泵停止運(yùn)行，坑內(nèi)水位大幅上升，淹沒(méi)基坑內(nèi)施工機(jī)械和人員造成的后果無(wú)法估量，影響基坑的安全。因此，需要保證一路工業(yè)用電停電后另一路工業(yè)用電能及時(shí)使用，保證停電1分鐘內(nèi)能將確保降水井的電源得到更換，確

9、保在基坑開(kāi)挖過(guò)程中降水不得長(zhǎng)時(shí)間中斷。針對(duì)這一難題，本工程采用電源智能切換系統(tǒng)，市電電源和備用電源均連接至“tu-mg”中央智能控制器上，中央智能控制器控制“tgm-e”全自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)在市電電源停電時(shí)立即切換至備用電源?？紤]到所有水泵一次性瞬間啟動(dòng)電流較大會(huì)對(duì)供電網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生沖擊，設(shè)計(jì)時(shí)將支路開(kāi)關(guān)設(shè)置延時(shí)啟動(dòng)，分路分時(shí)啟動(dòng)各支路接觸器，這樣在無(wú)人值班的狀態(tài)下，能保證水泵的正常啟動(dòng)運(yùn)行。3 結(jié)論整個(gè)工程共涉及114口降水井、57口觀測(cè)井以及217口坑外回灌井，井?dāng)?shù)量多，各井啟動(dòng)時(shí)間不一，各工程段需要控制的水位深度不一，控制內(nèi)容復(fù)雜。自動(dòng)反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)在本工程中的應(yīng)用，充分體現(xiàn)了施工精細(xì)化管理控制理念。利用最新的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和智能處理計(jì)算，不僅能夠讓施工各方有效協(xié)調(diào)，保證了項(xiàng)目的順利實(shí)施。同時(shí)，也節(jié)約了人力成本和能源消耗，控制了基坑外側(cè)地面沉降變形，取得了良好的環(huán)境效益和社會(huì)效益。【參考文獻(xiàn)】【1】瞿成松.基坑降水系統(tǒng)及其應(yīng)用j.上海國(guó)土資源，2010，31（4）：48-52.【2】曾華，張國(guó)強(qiáng).深基坑降水的自動(dòng)控制研究與應(yīng)用j.地質(zhì)裝備，2007（06）：28-31.【3】李太玲，李務(wù)倫，郭培合.基坑降水自動(dòng)控制系統(tǒng)的探討j.中國(guó)煤炭地質(zhì)，2010，22（02）：46-48.中小企業(yè)管理與科技