地鐵隧道全站儀自動化監(jiān)測的技術(shù)難點問題思考

吳文龍 齊曉東 張楠 王紫晨 李陽

摘 要：由于在地鐵旁的進(jìn)行開挖可能會導(dǎo)致地鐵外部的負(fù)荷發(fā)生變化，這樣容易對地鐵的結(jié)構(gòu)安全造成一定的影響，所以為了確保地鐵在使用過程中的安全問題，有必要對地鐵的結(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)它在運(yùn)行中出現(xiàn)的異常，然后對原因進(jìn)行分析并采取有效的防治措施，進(jìn)行隧道結(jié)構(gòu)監(jiān)測對于預(yù)防工程事故的發(fā)生以及地鐵的正常運(yùn)營具有十分重要的作用。

關(guān)鍵詞： 地鐵隧道；全站儀；自動化監(jiān)測；技術(shù)難點；問題思考

隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展以及城市化的不斷推進(jìn)，城市人口在不斷增加，人口密度不斷增大，這個城市交通帶來了巨大的壓力，城市交通擁堵在一定程度上也制約了城市的經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。為了能夠解決巨大的交通壓力，許多城市開始建立地下軌道交通來作為解決措施。但是隨著城市建設(shè)不斷發(fā)展，在地鐵隧道周圍出現(xiàn)了許多高層建筑，這些都可能對地鐵隧道的安全性以及穩(wěn)定性造成一定的威脅，這也將影響到整個城市的交通系統(tǒng)。為了能夠確保地鐵在運(yùn)行過程中的安全性，確保人們的人身安全，所以需要對地鐵隧道的結(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)測。但是由于傳統(tǒng)的隧道結(jié)構(gòu)監(jiān)測方法成本過高、時效性差、精度不高、缺乏可行性等因素，已經(jīng)逐漸被新興的監(jiān)測技術(shù)所取代。為了能夠在地鐵隧道監(jiān)測過程中及時了解軌道的結(jié)構(gòu)情況，進(jìn)行信息化的監(jiān)測，確保地鐵隧道在使用的過程中不會出現(xiàn)安全問題，能夠?qū)ν话l(fā)狀況迅速作出反應(yīng)，所以地鐵隧道的監(jiān)測中一般是人工監(jiān)測與自動化監(jiān)測相結(jié)合，提高了監(jiān)測的準(zhǔn)確性、及時性。

1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)概述

1.1系統(tǒng)的需求分析

目前已經(jīng)有許多城市的地鐵在進(jìn)行無人值守的自動監(jiān)測工作，隨著自動化監(jiān)測技術(shù)的不斷推廣，站點的壓力越來越大，雖然人們對站點的穩(wěn)定性又提出進(jìn)一步的要求，傳統(tǒng)的監(jiān)測模式一般是單任務(wù)單測站，這顯然不能滿足系統(tǒng)監(jiān)測的需求，也在一定程度上制約了系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)大。因此，能夠擁有一套對監(jiān)測項目進(jìn)行統(tǒng)一控制管理的系統(tǒng)，可以減少許多工作負(fù)擔(dān)，因此建立自動化監(jiān)測系統(tǒng)勢在必行。

與此同時，根據(jù)項目的實際需求對自動化監(jiān)測系統(tǒng)也提出了以下需求：第一，能夠在地鐵運(yùn)行期間對地鐵隧道內(nèi)的變形監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行自動化采集；第二，要求數(shù)據(jù)服務(wù)器便捷穩(wěn)定；第三，能夠利用無線網(wǎng)絡(luò)對多個項目、任務(wù)進(jìn)行遠(yuǎn)程的控制以及接收；第四，組建客戶端以及服務(wù)器架構(gòu)的自動化監(jiān)測平臺；第五，及時對變形監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理；第六，將所采集到的數(shù)據(jù)、研究成果進(jìn)行科學(xué)管理；第七，能夠使得圖形報表實現(xiàn)自動化顯示和輸出，以及報告草稿的自動生成。[1]

1.2系統(tǒng)的總體架構(gòu)分析

系統(tǒng)的總體架構(gòu)主要是由三部分組成，分別是服務(wù)器、控制端以及客戶端，各個部分能夠通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，主要表現(xiàn)如下：

服務(wù)器主的作用主要是數(shù)據(jù)的物理儲存中心、控制端與客戶之間的交互平臺，它具有固定IP地址，服務(wù)器主要包括了數(shù)據(jù)庫、通訊軟件以及服務(wù)器管理軟件等?？刂贫藙t是對于安裝了控制軟件的聯(lián)網(wǎng)電腦，通過互聯(lián)網(wǎng)對現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備的查詢、控制、輸出、結(jié)果等。客戶端就是地鐵隧道的監(jiān)測現(xiàn)場，比如無線通信裝置、工控機(jī)、電纜等，用于監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集以及與客服端管理軟件的通訊等。[1]

2.監(jiān)測系統(tǒng)的組成部分

2.1索佳NET05AXII測量機(jī)器人

由于地鐵在運(yùn)營期間的項目監(jiān)測特點，使得地鐵在采用監(jiān)測技術(shù)時只能采用自動化監(jiān)測，系統(tǒng)安裝調(diào)試也只能在地鐵運(yùn)營窗口進(jìn)行，那個實施的時間并不是很長。而工程監(jiān)測采用索佳NET05AXII測量機(jī)器人，它不僅僅可以對目標(biāo)進(jìn)行自動識別拍照，還具有自動測量的功能，它的側(cè)角精度以及測距精度都十分準(zhǔn)，而且索佳NET05AXII測量機(jī)器人憑借其目標(biāo)照明以及激光指向功能，能夠在第一時間發(fā)現(xiàn)目標(biāo)、照準(zhǔn)目標(biāo)，在一定程度上有助于安裝調(diào)試速度的提高。[2]

2.2監(jiān)測棱鏡

目標(biāo)棱鏡的設(shè)置一般位于基準(zhǔn)點以及變形點上，當(dāng)目標(biāo)距離不同時，所采用的棱鏡也不同，當(dāng)距離較遠(yuǎn)時采用標(biāo)準(zhǔn)圓棱鏡，距離較遠(yuǎn)時采用L型棱鏡。棱鏡一般是被固定在隧道壁上，棱鏡面朝向測站點，并做好棱鏡的防水工作，同時對一些固定在睡覺下方的監(jiān)測點，為了防止定位不被碰動，可以采用角鋼對棱鏡進(jìn)行保護(hù)。[3]

2.3通信控制系統(tǒng)

在進(jìn)行自動化監(jiān)測時，監(jiān)測系統(tǒng)一般都是采用GPRS無線網(wǎng)絡(luò)控制全站儀，在一些沒有網(wǎng)絡(luò)信號的區(qū)間內(nèi)，可以采用光纖延長到無線網(wǎng)絡(luò)的區(qū)間到無限網(wǎng)絡(luò)的區(qū)間，再經(jīng)由GPRS進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程通信，除此之外，還支持變成的電源控制管理。[3]

2.4南方SMOS監(jiān)測系統(tǒng)軟件

南方SMOS監(jiān)測系統(tǒng)軟件在地鐵隧道全站儀自動化監(jiān)測中常被使用，喜歡比較專業(yè)的實時自動監(jiān)測軟件，支持多種品牌的測量機(jī)器人，能夠?qū)Χ喾N限差進(jìn)行實施的監(jiān)測報警，能夠通過對數(shù)據(jù)的分析、軟件的控制，利用實時差分進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，這在一定程度上緩解各種外界因素以及場內(nèi)環(huán)境所帶來的影響，使得測試出來的數(shù)據(jù)更加真實，能夠更加精確地展示出各個測站點的數(shù)據(jù)變化。同時南方SMOS監(jiān)測系統(tǒng)軟件還具有多種功能，可以進(jìn)行電源管理、儀器參數(shù)遠(yuǎn)程檢查設(shè)置、測站檢查等，使得監(jiān)測系統(tǒng)更加的穩(wěn)定準(zhǔn)確。[4]

3. 技術(shù)難點問題以及解決的措施方案

地鐵隧道是一個比較狹長的空間，地下列車一般每間隔5分鐘就會在軌道中高速運(yùn)行，除了克服地鐵復(fù)雜的環(huán)境還要確保地鐵的正常運(yùn)行，這些因素使得地鐵隧道自動變形監(jiān)測系統(tǒng)相較于其他工程的監(jiān)測系統(tǒng)更加困難，更加需要技術(shù)的支持。與此同時，因為這些制約因素給地鐵變形監(jiān)測帶來了一定的技術(shù)難度，使得地鐵自動變形監(jiān)測手段在一定程度上有著其他常規(guī)測量說不可比擬的優(yōu)越性。

除此之外，南方SMOS監(jiān)測系統(tǒng)軟件在一定程度上控制了人工成本，能夠在無人值守的情況下進(jìn)行24小時自動監(jiān)測，誰能夠?qū)崟r掌握監(jiān)測數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析、報表輸出、圖形以及自動報警等，即使列車在正常運(yùn)行的情況下也不會影響對數(shù)據(jù)的自動測量。

結(jié)束語

綜上所述，在地鐵隧道全站儀自動化監(jiān)測中，采用索佳NET05AXII測量機(jī)器人，無論是精度還是可靠性，都能滿足系統(tǒng)監(jiān)測的長期需求，也為監(jiān)測系統(tǒng)在今后的運(yùn)行之中打下一定的基礎(chǔ)，而索佳NET05AXII測量機(jī)器人因為具有激光指向功能和目標(biāo)照明功能，所以能夠在地鐵正常運(yùn)行的情況下快速發(fā)現(xiàn)目標(biāo)并照準(zhǔn)目標(biāo)，從而提高了安裝的調(diào)試速度，南方SMOS監(jiān)測系統(tǒng)軟件則是可以對異常情況進(jìn)行監(jiān)控報警。全站儀自動化監(jiān)測系統(tǒng)的廣發(fā)使用，可以給地鐵的安全運(yùn)行提高保障，也促進(jìn)了隧道交通的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]范可歆.基于智能型全站儀的地鐵隧道變形自動化監(jiān)測技術(shù)及應(yīng)用[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2017，（23）：5554-5554.

[2]吳石軍.基于智能型全站儀的地鐵隧道變形自動化監(jiān)測技術(shù)及應(yīng)用[J].鐵道勘察，2017，（2）：7-10.

[3]黃鴻偉.地鐵隧道全站儀自動化監(jiān)測的技術(shù)難點問題及解決方案[J].測繪通報，2016，（8）：149-151.

[4]蔡干序，李鈺城.地鐵保護(hù)區(qū)自動化監(jiān)測精度分析[J].現(xiàn)代測繪，2017，（6）：35-38.

[5]陳喜鳳，黃騰，劉嶺， 等.GeoMoS在地鐵保護(hù)區(qū)自動化監(jiān)測中的應(yīng)用[J].測繪工程，2013，（2）：64-69.