基于云平台的城市隧道自动化监测信息系统架构设计与实现

系统架构设计与实现

摘要：

地铁隧道修建在城市主要枢纽的位置，其安全性和稳定性非常重要，应结合先进信息化方法，实施自动化监测技术。本文结合和平大道南延（中山路～张之洞路）工程，北接和平大道、南联武金堤路地铁地铁隧道工程，基于项目实际监测目的和监测内容，充分运用云平台数据汇聚技术，就地铁隧道自动化监测技术、架构设计与实现展开了分析。

关键字：城市隧道 云平台 自动化监测 1工程及监测现状

和平大道南延（中山路～张之洞路）工程，北接和平大道、南联武金堤路，是武昌顺江方向的骨干通道，沿线经过昙华林、司门口商圈、黄鹤楼风景区等老武昌城段。该通道的形成将有效改善武昌古城交通出行条件、缓解中山路-白沙洲大道交通压力、形成武昌顺江方向的交通骨干通道。目前隧道施工监测以人工测量为主，该种测量方法的优势在于简单、技术成熟可靠，但存在时效性差、监测效率低、成本较高、危险性较大等弊端。

2 监测目的

（1）主要目的是实时监测盾构施工对地铁5号线隧道结构造成的变化，并对隧道变形趋势做出分析，确保隧道结构处于安全状态，保证列车的正常运营。在变形超预（报）警值的情况下及时通知相关单位，以便采取相应的应急措施。同时隧道结构监测数据可为施工、设计方提供参考依据，指导信息化动态施工。

（2）根据本工程盾构区间与轨道交通位置关系以及《城市轨道交通运营管理办法》有关规定，为保证轨道交通结构的安全，应对其进行全方位监测。通过

监测工作的实施，掌握在该项目施工过程中既有轨道交通工程结构的变化，为建设方及轨道交通相关方提供及时、可靠的数据和信息，评定施工对既有轨道交通工程结构的影响，及时判断既有轨道交通工程的结构安全，对可能发生的事故提供及时、准确的预报，避免恶性事故的发生。

（3）鉴于本工程的复杂性，本工程施工可能会对轨道交通结构等周边环境产生一定的影响甚至破坏，如产生裂缝、错位、沉陷、和坍塌等。 同时，在工程施工期间不仅要考虑到工程自身的安全，同时也要考虑到周边环境的安全和稳定。轨道保护监测为工程建设方提供可靠的数据和信息，监测的数据和资料可以按照安全预警办法发出预警和报警信息,即可以对安全和质量事故做到防患于未然，又可以对各种潜在的安全和质量做到心中有数。

（4）监测的数据和资料可以丰富设计人员和专家对地区类似工程的经验,以利专家解决工程中所遇到的工程难题。

（5）通过监测信息反馈和施工中的地质调查，及时调整施工技术参数和采取相应的工程措施，优化施工工艺，达到工程优质、安全施工、经济合理、施工快捷的目的，并为今后类似工程提供借鉴。

（6）通过监测结果分析及相关原始数据的采集，为工程科技攻关和科研创新提供理论依据。

3 监测内容

根据相关标准规范及项目实际本工程需对影响范围内的地铁5号线区间进行监测，本项目监测里程范围为X1+180-X2+050（对应的隧道里程DK13+3.518-DK12A+773.650），监测对象包括司昙区间隧道、昙华林站轨行区及昙华林车站和司门口车站。主要监测项目有：

（1）隧道内拱顶的沉降监测；

（2）隧道侧面水平位移监测（兼做内径收敛）； （3）隧道内轨道的沉降监测；

（4）地铁车站及其附属设施沉降监测； 4 系统设计

地铁车站结构变形采用人工监测的方式进行观测。地铁区间隧道部分由于通视条件及工作时间的，为了保证监测的精度和减少人员上地铁隧道引发的人身安全风险，将对施工影响范围内地铁5号线司昙区间隧道及昙华林站轨行区采用基于云平台的全自动智能监测方法。

变形监测系统由六部分组成：监测站、计算机房、基准点、传递点、变形点和测量机器人。

（1）监测站：根据现场条件，选择自动变形监测系统监测站。该站需建观测墩， 安置测量机器人，并保证有较好的通视条件。

（2）计算机房：计算机房要有较好的供电条件，机房内的计算机通过通讯电缆或数据电台和监测站全站仪相联。

（3）基准点：在变形区以外，需建至少三个稳定的基准点。基准点（三维坐标已知）应位于变形区域之外的稳固不动处，点上放置正对基站的单棱镜（采用强制对中装置）。

（4）传递点：用于同一隧道两台到三台设备之间的参考坐标传递，选择在两台台仪器共同监测范围的断面处或新增断面处。呈背靠背形式布置。

（5）变形点：根据实际需要，在变形体上选择若干变形监测点，每个监测点上安置有对准监测站的单棱镜。

（6）数据采集结束，软件即可进行网的平差处理，获得控制网及监测点的最终成果，并以各种直观的图形、报表输出，从而轻松实现了从外业数据采集到内业最终成果输出的内外业一体化，极大地降低了测量人员的劳动强度，显著地提高了测量的工作效率。该系统能自动评价测量成果、显示变形趋势，由数据库完成本期观测值与基准值及上一期观测值的对比分析后，输出变形点成果表、位移量成果表、位移量图和变化趋势图等。

5结论

综上所述，智能化、不易干扰、可持续监测、可快速传递相关数据信息且基于云平台的自动监测技术在地铁隧道施工中应用的最大优势。地铁运行的稳定性和安全性将会越来越重要，地铁自动化监测的社会重视度也必然会随之增加。为了保证地铁隧道的安全运行，在落实地铁隧道施工时，相关人员需要重视自动化监测技术的应用，以便于在提高地铁运行监测质量的同时促进地铁隧道施工工程发展。

参考文献： 1.

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桂龙，戴小鹏，申聪，等.基于树莓派和onenet云平台的智能家居系统的设计[J].淮阴工学院学报，2018，1（1）：33-34.