自动化监测技术在运营地铁线路中的应用探讨

（1 辽 宁省有色地质局一 〇七队 辽宁大连116113；2大连市自来水集团设计有限公司 辽宁大连116011）

（1 辽 宁省有色地质局一 〇七队 辽宁大连116113；2大连市自来水集团设计有限公司 辽宁大连116011）

传统的人工检测技术应用于运营地铁线路的变形监测已非常局限，本文将传统的人工检测和自动化监测技术进行了比较，重点介绍了全站仪自动监测系统和静力水准自动监测系统两种自动化监测系统的应用。

人工监测全站仪自动监测静力水准自动监测

1 引言

截至到2015年底，大连轨道交通的总运营里程累计达到170公里，主要有地铁1号线、地铁2号线、快轨3号线、快轨旅顺南路、快轨九里线等5条轨道交通线路。鉴于地铁在国民生活和生产中的重要性，以及地铁事故所可能造成的重大后果，如何保障地铁在运营期间的安全成为地铁运营部门面对的一个重要任务。从可持续发展的角度出发，运营中地铁变形是城市管理不可忽视的重要环节，我们必须对其进行系统、科学、现代、专业的监测，确保公共场所及重大建筑的安全运营，保障社会的稳定发展。

2 传统检测的局限

传统的人工检测均由人工定期用常规仪器到现场进行测量，检测工作量大，受人工、天气、现场条件等因素的影响，存在许多人为误差。各项技术参数不能实时监测，汇总分析滞后，难以及时掌握地铁运行中存在的风险和问题，这些都将影响地铁的管理水平和安全运营。

由于地铁隧道在一天中的三分之二以上的时间是处于全封闭的运营状态，绝对不允许检测人员进入隧道内工作，所以要求必须在隧道内设置自动化监测系统代替人工操作，实现对隧道水平、垂直位移的连续、精确监测。

传统检测和自动化监测比较

3 自动化监测技术在运营地铁线路中的应用

目前国内外远程自动化监测系统主要有近景摄像测量系统、光纤监测系统、全站仪自动监测系统、静力水准自动监测系统、多通道无线遥测系统、巴赛特结构收敛系统。以下主要介绍全站仪自动监测系统和静力水准自动监测系统两种监测技术。

3.1 全站仪自动监测系统

一个完整的全站仪自动监测系统是指在无需操作人员干预的条件下，实现自动观测、记录、处理、存储、报表编制、预警预报等功能，它由一系列的软件和硬件构成，整个系统配置包括：自动化全站仪、棱镜、通讯电缆及供电电缆、计算机与专用软件。

自动化全站仪能够自动整平、自动调焦、自动正倒镜观测、自动进行误差改正、自动记录观测数据。以瑞士徕卡公司生产的TCA系列自动全站仪为例，它又被称为“测量机器人”，其独有的ATR模式，使全站仪能进行自动目标识别，操作人员一旦粗略瞄准棱镜后，全站仪就可搜寻到目标，并自动瞄准，不再需要精确瞄准和调焦，大大提高工作效率。具体观测方法为：通过控制软件，在每个观测周期开始前，利用布设好的基准点，测四个测回推算出测站点的坐标，然后，对所有的点进行自动观测，得到观测点的坐标，实现地铁运营期间24h实时监测。

实时监控软件GeoMos?Monitor是专门用于监测的，与TCA全站仪配套的变形测量软件，它既可按操作者设定的测量过程和选定的基准点、观测点进行相应的测量处理，也可快速建立三维坐标、位移量以及其它相关数据库，实现数据的快速存储、检索、编辑，可实时显示量测数据，并进行实时处理或后处理，能实时或事后显示图形。利用和GeoMos的软件接口，对测量数据进行后处理，按要求的格式将监测点的位移变化转化为标准图表的形式直观地表达出来，绘制出监测报表和位移曲线，自动实现数据分析、报警以及报表生成的功能。

3.2 静力水准自动监测系统

静力水准自动监测系统是依据连通管原理的方法，用电容传感器，测量每个测点容器内液面的相对变化，再通过计算求得各点相对于基点的相对沉陷量。

该系统主要有测量、数据发射和数据采集及分析三个部分组成。静力水准仪安装后，将各静力水准仪导线联接至数据箱，通过无线传输或网线直接联接至电脑（可多台电脑同时查看），随时输出测量指令或设定定时测量指令，静力水准仪自动测量容器内的水位变化情况，通过一定的公式，解算为水位的升降量，从而形成报表。静力水准仪采集数据结束后，通过数据处理及分析软件得出监测点相对基准点的沉降变化量及变化速率，之后绘出累计变沉降量-时间曲线和变化速率-时间曲线，进而分析运营地铁的变形情况。?

静力水准仪用于沉降的精密监测，灵敏度高，精度高。其缺点是易受外界影响，如列车振动、温度变化幅度大引起数据漂移等；安装调试复杂（系统距离愈长调试愈复杂）。由于采用连通管原理，系统的距离与数据的滞后性也有一定得关系。另由于长期使用，仪器内需要及时补液。

4 结语

自动化监测系统具有集成化、一体化的特征，并具有遥测、遥控、数据远程传输、预警、一体化网络功能。通过自动化监测系统可以对既有线的地铁运营异常、潜在或突发事故实现实时监控，大量监测数据自动传输至监测中心,进行数据存储、查询和比较验证，借助监测系统的配套软件,可迅速对数据进行分析,对运营线结构健康状态进行评估，及时向运营单位反馈信息,确保地铁安全、不间断运营。

[1]JGJ8—2007.《建筑变形测量规范》 [S].?

[2]GB50308-99.《地下铁道、轻轨交通工程测量规范》 [S].

[3]刘军，张飞进，高文学，等.远程自动连续监测系统在复杂地铁工程中的应用［J］.中国铁道科学，2013,28（3）：140-144.

自动化监测技术在运营地铁线路中的应用探讨

■陈辉1赵洪峰2

X830.2[文献码]B

1000-405X（2016）-10-243-1