大桥沉降自动化监测方案

巷坑大桥沉降自动化监测方案

（2015年）

2015年3月

1.工程概况

2.监测需求及目的

高速列车运行速度快，对桥梁及轨道平整度要求极高，巷坑大桥地处***部位，桥梁的沉降事关列车运行安全，因此原先在各桥墩设置了人工观测水准点。为不影响列车正常运行，提高工作效率，快速、精确掌握大桥沉降变形，实时监控桥梁安全运行，在原人工测点附近安装自动化沉降监测仪器设备，并配置自动化采集装置，通过通信网络连接至管理中心的监控计算机，实现监测数据的自动化采集、存储、计算和图表处理。同时为了监测现场环境温度，可在现场布置温度计。本次可采用南瑞公司RJ-20型智能型精力水准仪用来监测大桥沉降，采用南瑞公司生辰的NZWD型温度计监测现场环境温度，所有传感器均接入DAMS-IV型分布式监测系统实现自动化监测。

3.自动化监测方案

3.1系统原理

整个系统采用了南瑞公司的DAMS—IV型分布式监测系统。由传感器、数据采集单元(DAU)、计算机、信息管理软件及通讯网络构成。各测量控制单元(DAU)对所辖的仪器按照监控主机的命令或设定的时间自动测量，并转换为数字量，暂存于DAU中，并根据系统监控主机的命令向主机传送所测数据(可远程无线传输)。监控主机根据一定的判据对实测数据进行检查和在线监控。监控主机主要是对存储的数据进行处理和分析，并向各级主管部门发送有关安全方面的信息。

3.2仪器选型及技术指标

（1）静力水准仪

智能型静力水准仪广泛应用于桥梁、大坝、船

闸、边坡及地下洞室、地铁、隧洞、矿山、高层建

筑、地基、核电站等不同部位、块体的相对垂直位

移变化进行精密自动化测量。仪器结构简单、适应

环境能力强、测量精度高、长期稳定可靠。

主要技术指标：

量程：20mm或50mm；

灵敏度：0.01mm；

精度：0.1mm；

环境温度：－30˚C～＋60˚C；

相对湿度：≤100%

（2）温度计

选用南瑞集团公司研制生产的NZWD型铜电阻式温度计，可接入自动化系统进行自动化测量，技术指标如下：

测量范围：-30℃～+70℃

测温精度: ±0.3℃。

分辨力：≤0.05℃

电阻温度系数：5℃/Ω

（3）数据采集单元

数据采集单元具有智能化结构、强环境适应性、可外接至少8个传感器、壁挂式安装、设置多种参数、低功耗设计等特点。

主要技术指标：

相应数据采集单元也与之配套地选用该系统

的DAU2000型数据采集单元，由DAU2000型数

据采集单元箱体、NDA专用不间断电源、NDA通

信模块、防潮加热器和多功能分线排等部分组成。

（1）NDA1705型智能传感器数据采集智能模块

NDA1705型数据采集智能模块用于自动采集

RS485信号输出的智能传感器信号。每个模块均具有

独立的CPU、存储单元、测试单元、通讯单元、防护

单元等，各模块间互不影响、独立工作。采用先进的

测试技术，并通过电磁兼容测试，具有测量精度高、抗干扰能力强、长期运行稳定的优点。可用于水利水电工程、市政交通工程、矿山工程等结构物监测仪器的

自动化测量。

主要技术指标：

规格型号NDA1705

通道数8个独立的RS485信号通道

量程同传感器

精度0.05%FS

分辨率0.01%FS

测量方式定时、单检、巡检、选测，可任设测点群

测量间隔时间1分钟～99天可调

测量时间1秒～5秒／通道

通信接口RS-485

存储容量>100次

工作温度 -10 ℃～+50 ℃ ， -25 ℃～+60 ℃ 可选

（2）NDA1103数据采集智能模块

NDA1103型数据采集模块用于自动采集温度计输出的传感器信号。

3.3监测点布置

与人工测点布设位置相同，在大桥左右两侧各增设1条静力水准，每条线路布置测点10个，基准点1个，上下游共计22个测点（含基点）。传感器测点布置在原人工水准测点附附近的防护墙外侧，采用侧面固定支架安装的方式。因隧洞岩体相对较为稳定，因此可分别以CPIII340301、CPIII340302作为垂直位移的相对基准点。

另外为了监测现场环境温度，共布置温度计5支，分别位于两侧基点、主跨跨中及1#桥墩处，用来监测现场环境温度。

3.4采集装置配置

现场共设置智能型数据采集单元（DAU2000）2套，内置NDA1705智能数据

采集模块4块，纳入了22台静力水准智能型监测传感器。内置NDA1103数据采集模块1块用于采集温度计数据。

3.5系统供电及通信

因工程现场处于野外山区，受供电和通信条件限制，因此采用太阳能设备供电；另外需设置了1台NDA3100通讯模块、2台GSM无线Modem，用于远程无线通信。

3.6中心站软件

中心站采用南瑞DSIMS4.0大坝安全信息管理网络系统软件，其与自动化数据采集单元配套，具有数据在线采集、电测成果计算、测点数据的报表、图形输出、采集馈控、远程召测、信息报送等六个主要部分。各部分有独立的用户界面，既可以和安全监测信息管理及综合分析系统协同工作，又可单独运行。如下图：

DSIMS 安全监测管理系统软件主要功能：

在线监测主要包括数据采集、测值计算整编、在线快速安全评估三个主要部分。三部分各自有独立的用户界面，既可以协同工作，又可单独运行。

数据采集通过不同的途径获取观测数据，包括自动化观测的数据和人工观测的数据，本系统中获取系统观测数据的途径有两种：①自动化数据采集②人工数据输入。

测值计算整编，一次采集完成后，根据现场仪器的实际布设情况计算整编本次监测的监测数据。

快速安全评估，一次采集完成后，利用该次实测数据对大坝的安全状况作一个简便、快速的评估，为大坝管理人员提供一个启示性的信息，引起他们的重视，进而开展更详细的安全分析和评估工作。

数据采集完成后进行测值计算整编，然后对本次测值进行在线评估服务。缺省方式为自报方式，自动完成整个过程。

系统功能图如下图所示：