MSS50移動模架智能監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)方案

劉興峰 山東恒堃機械有限公司

一、工程概況及移動模架簡介

海南鋪前大橋是海南省“兩橋一路”的重要組成部分和關(guān)鍵性控制工程之一。大橋位于海南文昌市鋪前鎮(zhèn)與?？谒写逯g，長度3.96km。設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為雙向六車道一級公路設(shè)計，設(shè)計速度80Km/h。本項目箱梁設(shè)計采用MSS50移動模架法施工。

MSS50移動模架全長166.98米，總重1114.4噸。主要由主梁、鼻梁、橫梁、牛腿倒運系統(tǒng)、前吊梁、后吊梁、內(nèi)模、外模、推進小車和豎向千斤頂?shù)冉M成。

二、移動模架智能監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)方案

（一）設(shè)計原則

MSS50移動模架作為一種橋梁現(xiàn)澆設(shè)備，在混凝土澆筑施工過程中，各主要構(gòu)件要承受施工載荷和自重產(chǎn)生的力，同時產(chǎn)生一定的變形，受力和變形均不能超過設(shè)計值，需要進行實時監(jiān)控；在模架移動過孔過程中，運動構(gòu)件的動作同步性、協(xié)同性，對施工安全至關(guān)重要，也需要進行實時監(jiān)控；移動模架為大型施工設(shè)備，其受力構(gòu)件、運動構(gòu)件較多，澆筑工況和過孔工況需監(jiān)控的部位分散在設(shè)備各處，監(jiān)控難度較大。

以往的移動模架設(shè)備，沒有配備專用的監(jiān)控系統(tǒng)，設(shè)備監(jiān)控完全靠施工人員巡視檢查，在檢測的準(zhǔn)確性、實時性、便捷性上不能滿足施工需求。

根據(jù)本項目及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求，結(jié)合設(shè)備的具體情況，利用成熟先進的現(xiàn)代控制技術(shù)、傳感技術(shù)和公司自身豐富的工程經(jīng)驗，充分考慮整體系統(tǒng)的先進性、實用性、可靠性、操作簡易性、經(jīng)濟性，并提出切實可行的設(shè)計、實施方案，以保證移動模架工作的可靠性和作業(yè)質(zhì)量，進而確保整個項目的順利完成。

該系統(tǒng)可實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)采集、施工流程控制、施工流程動畫監(jiān)控、報警處理、斷電終止誤操作、各工況視頻顯示等主要功能。

（二）系統(tǒng)設(shè)計方案

監(jiān)控系統(tǒng)主要由監(jiān)控中心、視頻監(jiān)控子系統(tǒng)、設(shè)備受力監(jiān)控子系統(tǒng)、三大部分組成。

1.監(jiān)控中心。設(shè)備現(xiàn)場配備專門的監(jiān)控中心。監(jiān)控室寬敞舒適，視野良好，配有辦公桌、椅子和空調(diào)。監(jiān)控室內(nèi)放置有一臺監(jiān)控上位機、兩臺顯示器、硬盤錄像機以及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換線等設(shè)備。

監(jiān)控室是對整個監(jiān)控系統(tǒng)進行查看和管理的中心。管理人員可通過一臺顯示器對視頻監(jiān)控子系統(tǒng)進行查看和管理；通過另外一臺顯示器可以查看和管理設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控子系統(tǒng)和應(yīng)力監(jiān)控子系統(tǒng)。

2.視頻監(jiān)控子系統(tǒng)。視頻監(jiān)控系統(tǒng)能全面、直觀的觀察模架各個工控的運行情況和箱梁施工過程。視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要由攝像機、交換機、無線網(wǎng)橋、硬盤錄像機、監(jiān)控中心、網(wǎng)絡(luò)及電源連接線組成。

根據(jù)模架的施工特點，攝像機的布置情況如下：

（1）加長鼻梁兩端各設(shè)一臺，可觀察牛腿倒運及模架過孔情況；（2）前鼻梁1處設(shè)置一臺，觀察底模板及橫梁情況；（3）鼻梁1上方，標(biāo)高高于橋面2米處，設(shè)一臺高清球機，全面觀察箱梁施工情況及模架過孔情況。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用了光纜、無線網(wǎng)橋和網(wǎng)絡(luò)云傳輸三種通訊方式。與監(jiān)控室同側(cè)的攝像機通過光纜與硬盤錄像機連接，另外一側(cè)的攝像機通過交換機和無線網(wǎng)橋與硬盤錄像機連接，在現(xiàn)場監(jiān)控中心上能查看監(jiān)視畫面，并進行相關(guān)設(shè)置和管理。云端球機通過4G網(wǎng)絡(luò)遠程傳輸，在遠程的監(jiān)控中心（項目部或公司的電腦）可查看球機的監(jiān)控畫面，并進行相關(guān)設(shè)置和管理。

（三）設(shè)備受力監(jiān)控子系統(tǒng)

系統(tǒng)結(jié)合結(jié)構(gòu)在澆筑和過孔時的受力特點，進行關(guān)鍵構(gòu)件的應(yīng)力監(jiān)控和主梁撓度監(jiān)控，通過監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)，判斷設(shè)備的受力情況及構(gòu)件的應(yīng)力是否在安全范圍之內(nèi)。

設(shè)備受力監(jiān)控子系統(tǒng)由監(jiān)控傳感器、自動化測試系統(tǒng)、上位機和專用系統(tǒng)軟件組成。

結(jié)合結(jié)構(gòu)在澆筑和過孔時的受力特點，進行構(gòu)件應(yīng)力和主梁撓度監(jiān)控。在鼻梁、主梁支點平衡梁和主梁跨中的最大受力處安裝合理布置了28個傳感器進行應(yīng)力監(jiān)控；在主梁支點和主梁縱向跨中布置了4套靜力水準(zhǔn)儀進行撓度監(jiān)控。同一測點并列布置兩個應(yīng)變計，1個應(yīng)變計故障時，另外1個可正常測量數(shù)據(jù)。這種布置使系統(tǒng)更加穩(wěn)定、可靠。

圖1：結(jié)構(gòu)受力及撓度監(jiān)控傳感器布置圖

受力監(jiān)控子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊采用了總線電纜傳輸、基于ZIGBEE的現(xiàn)場無線網(wǎng)絡(luò)傳輸和基于GSM/GPRS的電信網(wǎng)絡(luò)傳輸三種數(shù)據(jù)通訊方式。

傳感器通過總線電纜將數(shù)據(jù)傳輸?shù)阶詣訙y試系統(tǒng)，自動測試系統(tǒng)通過ZIGBEE無線網(wǎng)絡(luò)和電信網(wǎng)絡(luò)分別將數(shù)據(jù)傳輸?shù)浆F(xiàn)場監(jiān)控中心和遠程監(jiān)控中心。

三、結(jié)語

該方案結(jié)合MSS50移動模架造橋機的整機性能、結(jié)構(gòu)特點和具體操作細節(jié)來進行設(shè)計，并配備了遠程監(jiān)控功能，對模架的各個工況，及各個動作進行必要的監(jiān)控，實時掌握設(shè)備的信息，并能夠主動對設(shè)備操作進行監(jiān)控，以確保設(shè)備的安全使用，避免人為操作及其他因素造成的安全事故，最大限度保障了設(shè)備的安全和施工的順利進行，對各類型移動模架安全監(jiān)控有一定的借鑒意義。