自动化监测及信息管理系统的设计与开发.docx

自动化监测及信息管理系统的设计与开发高爱林 自动化监测及信息管理系统的设计与开发 高爱林 昊 昊赵敏 (北京城建勘测设计研究院有限责任公司) 摘要本文阐述了如何利用先进的计算机信息技术、自动化监测技术、无线传输技术，优化自 动化监测流程，形成“监测一传输一解算一展示一报警”的一体化的自动过程，实现自 动化监测及信息管理的综合系统。系统可对广地域、多工点实现集约化监测及管理，让 政府、业主监管部门，社会专家、监测单位等能够及时、准确的掌握监测信息。 关键词 自动化监测无线传输静力水准信息系统 1 概述 近年来，随着城市建设的加快，高风险土建施工不断出现，存在的风险包括基坑、隧道 等结构自身的，也包括对周边建构筑物、管线、桥梁等环境的高风险影响。高风险工程的出 现，对监控量测的要求逐渐提高。监控量测分为人工监测、自动化监测两种类型。人工监测 较为灵活、成本低，但实时性不强，且监测条件较苛刻。因施工风险不断提高，对监测的实 时性要求越来越高，另外高温、高压、地铁、高速路行车等外部条件比较恶劣的前提下，人 工监测已不能满足高精度、高频率的监测需求。因此，对自动化监测提出了更高的要求，包 括监测仪器的选择、监测数据传输方式、监测数据的展示等。 目前，自动化监测已经广泛用于大坝建设‘¨、滑坡等地质灾害监测∞_33等工程中，在既 有地铁监测中也有了部分应用 ，如在地铁施工采用静力水准监测隧道结构及轨道结构沉 降、变位计监测尖轨及基本轨变形、测量机器人监测隧道结构水平位移等。但目前各种自动 化监测应用往往是一种传感器独立运行，采用有线或无线点对点的传输方式，没有进行集成 管理。以北京地铁既有线监测为例，每一个工点、每一种监测设备均分别采用单独的控制软 件，采用单独数据采集单元进行管理，不利于工程技术人员对多个工点集中管理，且不利于 业主、政府等管理部门集中监管。 随着信息化技术的发展，以数字化信息为核心的信息系统对土木工程领域原有的设计模 式、检测和监测技术产生了深远的影响。信息系统的自动化、网络化以及分布式数据库技 术，为解决现存地铁监测工作的不足提供了重要途径[5]。 本文阐述了整合多种自动化监测仪器、选择高效便捷的无线传输方式以及完善的数据展 示平台，解决工程中对自动化监测要求逐渐提高的难题问题，形成“监测一传输一解算一展 示～报警”的一体化的自动过程，实现自动化监测及信息管理的综合系统。 2系统结构及功能设计 ＼ 根据系统各组成部分所实现的功能，系统共包括现场监测传感器及数据采集单元i(简称 1】5 DAU，布置于监测现场)、无线传输系统、自动化监测控制程序、WebService服务程序、监 测数据发布系统、监测数据配置系统六部分(系统结构框架图如图1所示)。 DAU，布置于监测现场)、无线传输系统、自动化监测控制程序、WebService服务程序、监 测数据发布系统、监测数据配置系统六部分(系统结构框架图如图1所示)。 (1)现场监测传感器及数据采集单元 现场监测传感器及数据采集单元布设于监测现场。监测传感器完场监测原始数据的采集 工作，数据采集单元即为参考文献1-33中集中器，主要组成部件有：智能数据采集模块、 不间断电源、通信模块、防潮加热器和多功能分线排等，其主要功能包括①按照设定的频率 控制自动化监测传感器进行现场监测；②接受控制程序数据传输指令上传监测原始数据； ③接受控制程序关于加测、调整监测频率等指令，并按照指令控制自动化监测传感器进行现 场监测；④内置蓄电池，且内存较大，能够独立进行现场监测；⑤对现场监测传感器进行管 理等。 (2)无线传输系统 随着移动通信技术的不断发展，采用GPRS／CDMA 1x通信方式的移动数据通信网络已 经覆盖了全国各地，网络运行稳定，GPRS理论带宽可达171．2kbps，实际应用带宽大约在 40～100kbps，在此信道上提供TCP／IP连接；CDMA lx理论带宽可达300kb／s，目前的实 际应用带宽大约在100kb／s左右(双向对称传输)。GPRS／CDMA 1x移动数据网络的信道 可提供TCP／IP连接，可以用于INTERNET连接、数据传输等应用。目前，电力系统自动 化、工业监控、交通管理、气象、环保、管网监控、金融、证券等行业已大量应用。利用 GPRS／CDMA 1x网络平台实现数据信息的透明传输，同时考虑到各应用部门组网方面的需 要，在网络结构上实现虚拟数据专用网，特别适合中心对多点、点多分散的中小数据量的传 输。该传输方式具有高速、永远在线、透明数据传输等特点。 无线传输部分在该系统为监测数据及控制指令的传输介质，以一对多的方式，实现对多 个工点的集中管理，且融合GPRS＼CDMA两种数据方式，操作更灵活。 (3)自动化监测控制程序 该系统作为服务程序运行在服务器上，通