才茂通信隧道安全远程监测系统方案

▋概述

在全国范围内的加强基础交通建设的大背景下，高速铁路及高速公路发展不断提速，越来越多的铁路线和公路线建设陆续开工。在发展道路建设不可避免地会遇到诸如山区和丘陵等复杂的地理环境，开掘隧道是在上述地区铁路和公路建设经常会遇到的问题。隧道建设方案作为最直接，也是采用最多的穿行方案，可以有效地发挥缩短行车里程，提高线型标准、保障运营安全，保护生态环境等特点。现实情况看，隧道建设是一项艰苦、危险性较高的工程，如何高效率得在保证施工安全前提下，提高隧道掘进的质量和速度，越来越多的工程建设单位通过建立监控系统来降低和保障工程的安全性，尤其是近两年快速获得应用的先进的数字无线网络监控正在隧道建设中发挥越来越重要的作用。随着隧道的广泛应用，对施工过程中的建设安全情况进行第一手的掌握，及项目建成后对路况的实时监控情况成为重点关注的对象。

▋系统介绍

在隧道行业的监控系统应用中，以目前无线网络监控系统为代表的方案更具实用性和高效性。针对隧道无线监控解决方案中，紧密结合隧道建设过程和监控运营管理的多方面应用需求，在保证适应各种隧道内部复杂环境的基础上，采用当前最成熟的微波通讯和移动4G/3G无线网络通信技术，该方案采用先进的无线网络传输系统和领先的视频技术实现了专业的隧道安防系统，实现了各级主管对现场的及时掌控，是远在千里之外的施工现场、进度、人员状况，在项目部、公司总部办公室，以及主管人员的移动终端（手机、IPAD）等及时准确的显示出来。随时随地可以掌控不同现场的进度情况。在管理方面提高了工作效率，节约了到处巡回查看现场的差旅费用、车船费用等。带来的不仅是管理效率的改变，长远来说也是对管理成本的节约。

为保障各个无线监控点的有效带宽和整个无线链路的稳定性，我们根据现场具体情况采用不同的设计，这样就很好的保证了复杂情况下网络的带宽，一体化的设计又为安装带来了方便。在隧道无线监控系统中，隧道建设和管理部门可以高效率地提高安全生产的指数，可以在诸如隧道建设阶段的挖掘车掘进、铺顶车安全性，以及后期的交通监控、环境监控、通风控制、照明控制、电视、视频监控、火灾报警、横通道门监控、中央监控等环节上为管理部门提供巨大的帮助。

▋监测内容

隧道常常是位于剥蚀山丘与沟谷地貌区，围岩自稳性较差；并且隧道存在许多水平薄岩层，拱部容易形成大面积掉块，爆破振动过大也容易产生坍塌现象。为了保障隧道安全施工及运行，结合隧道实际情况；使用土压力盒、孔隙水压计、钢筋计、多点位移计、内埋式应变计、便携式读数仪、表面应变计、32通道振弦采集仪、无线4G/3G传输模块、振弦测试系统等，完成了隧道的拱顶下沉、周边收敛、地面沉降、位移变形等隧道的结构安全监测，确保了隧道施工安全和施工进度。 

系统实现功能:

1.  在线监测信息查询；
2.  自动生成监测成果报表；
3.  自动生成监测数据变化过程曲线；
4.  自动生成变形分析与预报曲线；
5.  隧道围岩安全状况自动预警与报警，采用系统信息发布终端提示预/报警、手机短信报警两种方式；
6.  在线监测系统自诊断功能；
7.  云平台融合异构数据，实现隧道群监测同一平台管理。

▋系统特点

1.  具备超强的抗干扰能力，有效抵御隧道爆破的毁坏性，
2.  实现24小时无人值守、连续监测施工中隧道变形，真正指导当前及下一步的施工；
3.  可循环使用，大大降低监测成本；
4.  隧道围岩安全状况自动预警与报警，采用系统信息发布终端提示预/报警、手机短信报警二种方式；
5.  在线监测系统自诊断功能；
6.  云平台融合异构数据，实现隧道群监测同一平台管理。

▋监测达到的效果

  1.  通过对围岩的超前预报，及时提出合理的施工方案，保证施工安全和工程质量，加快施工进度，缩短工期。
  2.  通过监控量测了解各施工阶段地层与支护结构的动态变化，判断围岩的 稳定性、支护、衬砌的可靠性；
  3.  用现场实测的结果弥补理论分析过程中存在的不足，并把监测结果反馈设计，指导施工，为修改施工方法，调整围岩级别、变更支护设计参数提供依据；
  4.  通过监控量测对施工中可能出现的事故和险情进行预报，以便及时采取措施，防患于未然；
  5.  通过监控量测，判断初期支护稳定性，确定二次衬砌合理的施作时间；
  6.  通过监控量测了解该工程条件下所表现、反映出来的一些地下工程规律和特点，为今后类似工程或该施工方法本身的发展提供借鉴，依据和指导作用。

▋方案的设计原则

本方案遵循技术先进、功能齐全、性能稳定、节约成本的原则。并综合考虑施工、维护操作因素，并对以后的发展、扩建、改造、移动等因素留有扩充的余地。具有以下原则：

(1) 先进性与适用性

本系统采用纯数字高压缩低带宽高清视频信号传输，利用高带宽数字无线调制技术共同配合实现了在复杂的施工环境下的链路传送，避免了大型机械对线路造成的损伤。

(1) 经济性与便捷性

充分考虑用户实际需要和信息技术发展趋势，根据客户需要，针对不同位置单独设计不同的组合与电气组合，无需大规模布线，同时具备可复制和可重复利用，在一个工地施工完毕可继续在下一个工地继续使用。

(2) 可靠性与安全性

系统的设计充分考虑到现场电路和作业环境，每一个地方都做了直流稳压处理，可保证在大型电器、电弧焊等作业时产生电涌情况下对设备不造成损伤。同时，在配电柜内我们设计了直流备用电源UPS，在现场突然断电情况下，可保证设备连续5个小时的工作时间，以保证系统的运行安全。

(3) 开放性

所有系统传输以TCP/IP协议为基础，是不同的设备可借助我们搭建的网络平台进行数据的传递，例如门禁、定位、传感等。

(4) 可扩充性

系统设计中考虑到今后技术的发展和使用的需要，具有更新、扩充和升级的可能。并根据今后该工程的实际要求扩展系统功能，同时，本方案在设计中留有冗余，以满足今后的发展要求。

▋监测意义

（1）将监测数据与预测值相比较，判断前一步施工工艺和施工参数是否符合预期要求，发现可能发生危险的先兆，判断工程的安全性，以便提前采取必要的工程措施，防止工程破坏事故和环境事故的发生，保证工程顺利进行，以确定和调整下一步施工，确保施工安全。

（2）将现场测量的数据、信息及时反馈，以修改和完善设计，使设计达到优质安全、经济合理，进行信息化施工。

（3）将现场测量的数据与理论预测值比较，用反分析法进行分析计算，使设计更符合实际，便于指导今后的工程建设。