DB42Designspecificationforstructuralsafetyautomaticmonit2020-12-04發(fā)布湖北省住房與城鄉(xiāng)建設廳湖北省市場監(jiān)督管理局I 1 1 1 2 4 6 7 9 本文件按照GB/T1.1-2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》的規(guī)定起化監(jiān)測是管廊結構安全的重要保障。本文件是對城市本文件實施應用中的疑問，可咨詢湖北省住房和城鄉(xiāng)建設廳，聯(lián)系電話郵箱郵箱：441276821城市綜合管廊結構安全自動監(jiān)測設計規(guī)程GB837.15爆炸性氣體環(huán)境用電設備第15部分:危險場所電氣安裝(煤GB3837.14爆炸性氣體環(huán)境用電設備第14部分:危險場所GB/T20633承載印制電路板GB/T22239信息系統(tǒng)安全等級保護基本GB50058爆炸危險環(huán)境電力裝置設計GB50303建筑電氣工程施工質量驗收GB50838城市綜合管廊工程技術HJ918環(huán)境振動監(jiān)測技術規(guī)范結構安全監(jiān)測structuralsafetymoni結構安全監(jiān)測系統(tǒng)structuralsafetymonitoring2對結構的豎向、傾斜、裂縫、斷面收斂等指標變化進行的量測工振動監(jiān)測vibrationmon模擬信號傳感器analogsignals輸出信號為電壓、電流、頻率等模擬信號的4.1.1城市綜合管廊結構安全自動監(jiān)測系統(tǒng)應進行專項設計，據(jù)監(jiān)測項目及現(xiàn)場情況對結構的整體或局部建立監(jiān)測系統(tǒng)，宜與管廊的施工期監(jiān)測和運行維4.1.2城市綜合管廊結構安全自動監(jiān)測系統(tǒng)應有適當?shù)谋Ｗo措施和可維護性，并能保證系統(tǒng)設計使用34.1.3城市綜合管廊結構安全自動監(jiān)測系統(tǒng)軟件應與硬件相匹配，且具有兼容性、可擴展性、易維護4.1.4城市綜合管廊結構安全自動監(jiān)測系統(tǒng)的安裝方式不得對管廊結構本體造成損害，且不應妨礙管4.1.5城市綜合管廊結構安全自動監(jiān)測系統(tǒng)設計，除應符合本文件的規(guī)定外，尚應符合國家現(xiàn)行標準4.2系統(tǒng)組成與架構4.2.1城市綜合管廊結構安全自動監(jiān)測系統(tǒng)包含傳感器、信號采集與數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲與管理4數(shù)據(jù)分析與安全預警系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析與安全預警系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析安全預警數(shù)據(jù)存儲與管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)存儲與管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲硬件遠程管理平臺網絡傳輸硬件數(shù)據(jù)傳輸網絡傳輸硬件信號采集硬件信號采集與數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)供電設備傳感器硬件連接管線數(shù)據(jù)采集軟件控制信號采集硬件信號采集與數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)供電設備傳感器硬件連接管線傳感器5.1一般規(guī)定5.1.1城市綜合管廊結構安全自動監(jiān)測在采用自動化監(jiān)測系統(tǒng)的基礎上，宜與現(xiàn)場巡查、視頻監(jiān)控等5.1.2監(jiān)測內容及測點布置應根據(jù)具體項目需求和實際運用環(huán)境確定。5.2監(jiān)測內容5.2.2常規(guī)監(jiān)測內容可按表2執(zhí)行5★★★▲★▲▲★▲5.3監(jiān)測方法5.3.1城市綜合管廊監(jiān)測方法應結合工程結構特點、現(xiàn)場安裝環(huán)境條件等因素綜合確定，監(jiān)測方法應5.3.2沉降監(jiān)測方法可采用連通管測量、幾何水準測量、電子測距三角高程測量等方法，對應監(jiān)測設5.3.3傾斜監(jiān)測可通過測量相互垂直的兩個方向上的傾斜分量來獲得城市綜合管廊結構傾斜累計值和5.3.4裂縫和變形縫監(jiān)測方法可通過接觸式或非接觸式設備獲得裂縫監(jiān)測數(shù)據(jù)。5.3.5應力應變監(jiān)測可通過安裝在結構內部或表面的應變計或其他傳感器進行監(jiān)測，試驗和臨時監(jiān)測5.3.6斷面收斂監(jiān)測應根據(jù)斷面凈空情況布置5.4監(jiān)測測點布置a)在管廊結構沿線間隔布置監(jiān)測點，且受力最不利處或已損傷處必須布置；b)應充分考慮地質條件和環(huán)境條件；f)超過2個艙室的管廊宜在兩側艙室獨立布置沉降5.4.2沉降和傾斜監(jiān)測測點應符合以下規(guī)定：a)至少選擇一個管廊艙室進行連續(xù)沉降和傾斜監(jiān)測；b)沉降和傾斜監(jiān)測測點的縱向間距宜不大于30m，但在c)沉降和傾角監(jiān)測點在結構橫斷面上宜選擇在結構頂板或側壁位置進行布置；e)每組監(jiān)測在一個典型結構單元段首、末端應布設不少于2個監(jiān)測點；65.4.3沉降監(jiān)測基準點應布設在結構中相對穩(wěn)定區(qū)域，且每6復核。裂縫監(jiān)測測點應符合以下規(guī)定:5.4.4變形縫監(jiān)測測點應選取關鍵斷面進行監(jiān)測，在艙室頂板、承重側壁上布設，每組應對稱布設至a)振動測點宜布設在結構主要振型振幅較大部位，并避開節(jié)點位置，且相鄰測點間距不宜大于b)當外部環(huán)境增加新的震源時，應在對應管廊6.1.3傳感器應能在復雜環(huán)境條件下正常工作，元器件和防護配件應具有高防護性、高穩(wěn)定性、6.1.4傳感器設置應充分考慮管廊結構形式及內部管線布置，做到安裝便捷、穩(wěn)a)應根據(jù)具體的項目要求和實際應用條件選擇合理的傳感器類型；b)傳感器應具有良好的穩(wěn)定性和抗干擾能力；d)應根據(jù)傳感器性能及現(xiàn)場條件等因素選擇傳感器合理安裝方式；7a)傳感器工作狀態(tài)點宜在滿量程的20%?80%內，且最大工作狀態(tài)點b)應根據(jù)監(jiān)測參數(shù)和傳感器類型選擇適當?shù)牟蓸宇l率；d)傳感器應具有良好而穩(wěn)定的靈敏度和信噪比；e)傳感器應具有良好而穩(wěn)定的分辨率，且不應低于所需監(jiān)測參數(shù)的最小單位量級；g)傳感器測量值應具備較小的時漂和溫漂。6.3.2傳感器除應符合第6.3.a)不同類型傳感器的供電方式應根據(jù)實際情況和監(jiān)測要求確定；b)傳感器應滿足結構實際使用環(huán)境的要求；c)結構安全監(jiān)測系統(tǒng)的設計年限應根據(jù)監(jiān)測需要確定；d)傳感器使用前應進行必要的標定、校準或自校；6.4.1傳感器應具備穩(wěn)定的直流供電，系統(tǒng)應配備備用電源，保證傳感器斷電后工作時間不少于1287.1.1信號采集與傳輸模塊是一種對傳感器數(shù)據(jù)進行采集和傳輸?shù)焦芾砥脚_的模塊，包含信7.1.3數(shù)據(jù)傳輸網絡應選用覆蓋范7.2.1信號采集方式應根據(jù)綜合管廊的結構形式、傳感器的類型、數(shù)量及布置方式等進行設a)傳感器相距較遠且較分散，宜選用分布式信號采集方式；b)傳感器相距較近且分布較集中，宜選用集中式信號采集方式；7.2.2信號采集硬件應根據(jù)傳感器種類、數(shù)量、信號特征、采樣頻率、數(shù)據(jù)吞吐量及對信號a)應遵循標準協(xié)議和標準接口，便于數(shù)據(jù)傳輸和存儲；b)應具備實時采集、本地存儲、自動傳輸?shù)裙δ?，應保證現(xiàn)場數(shù)據(jù)的真c)應滿足復雜環(huán)境下工作需求，具有防護功能，且應易于更換，更換時不影響軟件的使用。a)數(shù)字信號傳感器宜選用分布式信號采集硬件，并確定傳輸距離、傳輸帶寬和速率；d)模擬信號應進行光電隔離，以增強抗干擾能力。a)應實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時采集、自動存儲、緩存管理、即時反饋和自動傳輸?shù)裙δ埽籨)應能接受并處理信號采集參數(shù)的調整指令，并記錄和備份處理過程；f)可按不同的監(jiān)測內容、采樣次序、采樣頻率來完成對傳感器輸出的采樣與模數(shù)轉換。7.2.5信號采集硬件布置應根據(jù)監(jiān)測要求和信號傳輸距離要求確定，不應影響數(shù)據(jù)質量；信a)下穿河流、隧道、城市快速路、主干路、鐵路、軌道交通、高速公路、高層建筑、地下管線、c)周圍10m范圍內有可能影響管廊結構的新建工程施7.2.7當遇到下列特殊情況時，應b)監(jiān)測數(shù)據(jù)異?；蜃兓俾蔬^大時；9c)存在勘察未發(fā)現(xiàn)的不良地質條件，且影響管廊安全時；e)鄰近工程施工、超載、振動等周邊環(huán)境有較大改變時；7.2.9信號采集硬件宜使用工業(yè)可編程邏輯控制），a)具備可編程功能，可適配各類管廊結構物監(jiān)測所需使用的傳感器及物聯(lián)網平臺；b)具備RJ45網絡接口、工業(yè)RS485接口、電源浪涌保護設計等硬e)常用采集設備的選型和使用注意事項宜按本文件附錄C的規(guī)定進行。7.3.1物理傳輸方式應符合下列規(guī)定:a)數(shù)據(jù)傳輸線路及電源傳輸線路的布線應基于管廊現(xiàn)場情況，在保證滿足抗電磁干擾要求的同），c)光纖網絡或以太網絡等數(shù)據(jù)傳輸線路應按需設置必要的路由器；d)選用無線傳輸?shù)姆绞綍r，管廊內的無線信號傳輸能力應滿足傳輸要求；e)數(shù)據(jù)傳輸硬件的選擇除滿足上述規(guī)定外，還應符合GB50838中的規(guī)定。7.3.2接口與協(xié)議應符合下列規(guī)定:a)數(shù)據(jù)提供方和數(shù)據(jù)接收方之間的接口應具備完整性、規(guī)范性、開放性和靈活性；b)傳輸數(shù)據(jù)時，如突遇網絡異常或其他異常情況，具備斷點續(xù)傳和補全歷史數(shù)據(jù)的功能；c)交換內容組織格式采用JSON方式，字符編碼宜采用UTF-8格式；d)接口應支持至少TCP/IP、Https、Me)接口應支持雙向通訊，具備數(shù)據(jù)主動推送及遠程遙測功能；采集模塊的輸入電壓應兼容直流12V與24V，具備寬壓工作功8.1.1數(shù)據(jù)存儲與管理模塊應具備數(shù)據(jù)統(tǒng)一上傳、存儲、管理、瀏覽的功能，確保監(jiān)測數(shù)據(jù)完整性。8.1.2數(shù)據(jù)存儲與管理模塊應建立用戶等級制8.1.3數(shù)據(jù)存儲和管理模塊宜設置開放式數(shù)據(jù)接口，可與其他數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)無縫銜接。8.2.1監(jiān)測數(shù)據(jù)應當在系統(tǒng)運營期內完整保存，系統(tǒng)宜采用冷熱數(shù)據(jù)分離技術，熱數(shù)據(jù)的有效時間宜8.2.3數(shù)據(jù)應進行分層設計，原始傳感數(shù)據(jù)與分析處理后數(shù)據(jù)獨立存儲，保證原始傳感數(shù)據(jù)不得被任8.2.4數(shù)據(jù)資源需進行鑒權設計，敏感信息應強加密存8.3.1原始監(jiān)測數(shù)據(jù)應定期存儲、備份存檔，后處理數(shù)據(jù)宜保持不少于三個月在線存儲，重要數(shù)據(jù)宜8.3.2在應用程序調試完成后，應對數(shù)據(jù)庫進行試運行操作，包括功能測試和性能測試。試運行操作8.3.3應有一個或多個能勝任的授權用戶來管理數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和它所包含信息的安全。管理員應經9數(shù)據(jù)分析與安全預警模塊9.1一般規(guī)定9.1.1數(shù)據(jù)分析與安全預警模塊應能根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)對管廊結構安全狀態(tài)進行分析，并根據(jù)分析結果對9.1.2應建立明確的管廊結構預警指標，并建立預警機制。9.1.3預警指標的確定應根據(jù)工程特點、結構設計要求等制定，對于工況條件復雜的綜合管廊結構宜9.1.4數(shù)據(jù)分析及安全預警模塊應具備在線分析與實時報警能力。9.2數(shù)據(jù)分析9.2.1數(shù)據(jù)分析模塊應根據(jù)監(jiān)測數(shù)對管廊結構安全性和耐久性進行全面分析，當設計文件無明確要求9.2.2數(shù)據(jù)分析模塊應對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行對比、趨勢分析，同時利用人工巡檢數(shù)據(jù)進行復核，綜合評估9.2.3數(shù)據(jù)分析模塊應具備各項結構參數(shù)的時域趨勢變化趨勢功能及安全評價功能，評價標準參照結安全性分析系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)安全性分析數(shù)據(jù)分析模塊數(shù)據(jù)分析模塊維護建議分析報告維護建議分析報告適用性分析人工巡查信息適用性分析耐久性分析管廊結構資料耐久性分析9.2.5數(shù)據(jù)分析模塊應能在線生成監(jiān)測分析報告，并將報告發(fā)送至多級管理人員，監(jiān)測分析報告宜包b)監(jiān)測項目及依據(jù)；e)監(jiān)測數(shù)據(jù)圖表：監(jiān)測點布置、監(jiān)測數(shù)據(jù)的累計值、變化速率、時程曲線等；9.3.1應根據(jù)監(jiān)測項目預警等級和預警標準建立預警管理制度，預警管理制度應包括不同預警等級的9.3.2預警值和控制值應以綜合管廊結構設計文件制定的指標為準，當綜合管廊結構設計無具體要求80%控制值＜監(jiān)測數(shù)據(jù)≤100%控制值，或數(shù)據(jù)變9.3.3當監(jiān)測數(shù)據(jù)達到預警標準時，必須進行警情報送，并自動推送預警報告；當達到目標等級的控制值后應根據(jù)現(xiàn)場情況采取對應的控制措施；預警報告宜包含以a)警情發(fā)生的時間、地點、現(xiàn)場情況、嚴重程度等；c)監(jiān)測數(shù)據(jù)圖表：監(jiān)測項目的累計值及變化速率等；10.1.3硬件系統(tǒng)集成主要包括數(shù)據(jù)中心基礎設施的集成、網絡設備的10.2.1硬件系統(tǒng)集成應采用模塊化、單元化、標準化10.3.2數(shù)據(jù)服務接口的開發(fā)宜采用WebAPI、Web10.3.5若采用界面級別的集成，應10.4.2系統(tǒng)應根據(jù)用戶不同權限，生成不同報表內容，10.4.3系統(tǒng)應具備報表自動推送功能，可以按照用戶設置與），11.3.2監(jiān)測系統(tǒng)需要對合法用戶進行統(tǒng)一管11.3.3監(jiān)測系統(tǒng)需要確保不同的用戶按a)不因物理原因影響數(shù)據(jù)完整性，物理原因指停電、火災等；b)不因邏輯原因影響數(shù)據(jù)完整性，邏輯原因指修改某個字段等。a)數(shù)據(jù)信息安全包括后臺基礎庫信息安全和應用數(shù)據(jù)安全；A.1傳感器的分類和性能參數(shù)A.1.1綜合管廊結構健康監(jiān)測用傳感器和儀器類型按所監(jiān)測的參數(shù)可分為下列幾類：b)變形類監(jiān)測傳感器，包括沉降傳感器、傾斜傳感器、裂縫傳感器和斷面收斂傳感器；d)裂縫傳感器包括“電阻式”位移傳感器、“電感式（LVDT）”位移傳感器、“磁滯伸縮線性”e)應變傳感器包括振弦式、電阻式、光纖光A.1.3傳感器主要性能參數(shù)宜包括下列內容：g)重復性：傳感器在輸入量按同一方向做全量程多次測試時所得的輸入-輸出特性A.1.4綜合管廊結構健康監(jiān)測的測點布設A.2傳感器選擇A.2.1沉降傳感器A.2.1.1沉降傳感器宜根據(jù)監(jiān)測目的和要求進行選擇，當設計要求未明確A.2.1.2沉降傳感器可選壓差式傳感器，壓差式沉降傳感器和加速度傳感器的大樣圖及安裝圖如圖A.A.2.2傾斜傳感器A.2.2.1傾斜傳感器宜根據(jù)監(jiān)測目的和要求進行選擇，當設計要求未明確“固體擺”式傾斜傳度大“氣體擺”式傾斜傳“液體擺”式傾斜傳A.2.2.2傾角傳感器的大樣圖及安裝A.2.3振動傳感器振動傳感器宜根據(jù)監(jiān)測目的和要求進行選擇，當設器器器A.2.4裂縫傳感器A.2.4.1裂縫傳感器宜根據(jù)監(jiān)測目的和要求進行選擇，當設計要求未明確低大A.2.4.2裂縫傳感器的大樣圖及安裝A.2.5應變傳感器大小小高差差好差好好4）工作溫度：-20℃~70℃4）工作溫度：-20℃~70℃4）工作溫度：-20℃~70℃4）工作溫度：-20℃~70℃4）工作溫度：-20℃~70℃4）工作溫度：-20℃~70℃4）工作溫度：-20℃~70℃綜合管廊結構健康監(jiān)測用采集設備宜采用工業(yè)可編程邏輯控制器（PLC）或遠程終用戶可通過平臺遠程修改傳感器的采樣設置，包括傳感器數(shù)據(jù)的閾值、正常采集周期（未超當傳感器測值超過設定的閾值時，立即將所測數(shù)據(jù)報送至平臺。具定期將自動化信號采集儀配置信息和現(xiàn)場工況信息01mm(毫米)2XYZ3mm(毫米)45mm(毫米)6mg(加速度)RTU設備狀態(tài)格式如下：000_1{}}}01上傳數(shù)據(jù)格式采用字符串json格式，用key:value鍵值對表示。數(shù)據(jù)包（數(shù)據(jù)點、設備指令）均以字節(jié)流的形式進行），value:值類型可以為數(shù)值（如：23.3）、字符串（多個監(jiān)測指標，如傾斜儀數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)格式類型：1{"1533203552449":“36.5,42.6”}}…………數(shù)據(jù)格式類型：2{……Byten+…$cmd=xxx(指令類型)¶mA(參數(shù))=xxx¶$cmd=reqtime&time=YYYY-MM$cmd=settime&tim