涉铁工程自动化监测

自动化监测是相对于传统的人工监测而言的，是监测数据采集自动化及数据处理自动化监测技术和方法的实现。通过测量仪器或传感器，经过数据获取、信号处理、数据转换与通信，可将成百上千个测点上的监测数据传送到数据终端或数据处理中心，实现变形的持续监测、数据的自动记录、传输与处理。

监测自动化的需要一方面是人工监测占用人工成本的上涨；另一方面是基于技术和监测的需要，实现人工监测无法解决的问题，也是自动化监测技术的优点，如变形速度太快、监测点太多且需要同一时刻获得许多个测点上的变形、监测间隔太短（变形过程需要大量短时间间隔的观测数据描述）、监测环境噪声、高压、高热、高磁场等太恶劣或人无法到达、监测不能影响生产和运行管理等等。正如上述自动化监测的优点，可很好解决涉铁工程监测的需要，所以说涉铁工程监测非常适合使用自动化监测的方法进行。

涉铁工程自动化监测方法

自动化监测的技术方法比较多，除传统的大地测量和工程测量监测方法采用自动化的采集外，还有摄影测量方法、三维激光扫描等，比较有代表性的是基于信号转换的传感技术，可以把变形监测中需要确定的距离、角度、高差、倾角等几何量及其微小变化转化为电信号，按转换原理可分电感式、电容式、光电式、电阻式、压电式和压抗式等信号转换。由上述原理所制造的各种传感器有电感式传感器中的差动变压器、直线式感应同步器、电容式传感器、光栅式传感器、硅光电池、电荷耦合器(CCD，又称固态图像传感器)、数模转换器等。使用这些精密测量的传感技术方法，制造出了适用于监测的伸缩仪、应变仪、准直仪、铅直仪、测斜仪以及静力水准测量系统等。

《邻近铁路营业线施工安全监测技术规程》（TB10314-2021）中列了以下4种自动化监测方法：

1.全站仪自动化监测

全站仪测量机器人是一种能够自动寻找、识别、精确照准目标、自动测量、计算并且自动存储测量信息的完全代替人工测量的智能化仪器。测量机器人使用自照准原理和图像处理功能和发射红外光束，能够对测量目标自动分辨、寻找和测量，能够24小时全天候监测。在监测全过程中，系统应同步记录气象数据，温度最小读数为0.2℃，气压最小读数为50Pa，并及时进行数据的气象修正。全站仪自动化监测系统宜具备异常数据自动剔除、未测测点自动补测、观测限差自动检查、超限数据自动重测等功能，宜具备根据远程指令选取观测方向、设置观测时间、观测频率和观测测回数等性能。

2.静力水准仪自动化监测

静力水准仪一般采用的是连通器原理，根据储液罐液面高度变化来计算监测部位的位移变化，静力水准仪一般只应用在沉降监测中，即监测竖直位移。静力水准线路一般由基准点、观测点等组成，宜布设成附合水准线路。基准点应位于影响范围之外，且应采用水准测量法定期联测。

3.电水平尺自动化监测

    电水平尺本是作为机械量具用于测量物体倾斜的，后来土木工程师将其用来监测工程实体的线性不均匀沉降。其核心部分为一个高精度电解质倾斜传感器，利用化学势能平衡原理来进行水平偏差测量的仪器，它的显著特点是测角的灵敏度很高，可达1秒，相当 于在1m的直尺上由于两端有10um高差形成的倾角，而且其稳定性极好。要单支使用，也可多支串联形成尺链来使用。

4.卫星定位自动化监测

使用卫星精密定位技术原理，实现连续定期监测、数据自动处理并通过远程控制在线监测的技术方法。高速铁路设备设施的监测可采用测地型全频全模卫星接收机，普速铁路设备设施的监测可采用双频多系统接收机。监测过程中应采用多基站平差方案，基准站应不少于2个，应设置在邻近施工影响区外且稳固牢靠，不受周边干扰和影响。监测过程中宜同步记录接收机电压数据，实时监控接收机的电源状态。自动化监测系统宜具备异常数据自动剔除、观测限差自动检查、超限数据自动重测，根据远程指令设置接收机采样频率、数据定时上传周期等功能。

监测适用条件

监测项目		监测方法
		全 站 仪	静 力 水 准	电 水 平 尺	卫 星 定 位
高 速 铁 路	轨道及路基 水平位移	○	--	--	○
	轨道及路基 竖向位移	○	○	--	○
	桥墩 水平位移	○	--	--	○
	桥墩 竖向位移	○	○	--	○
	隧道结构 水平位移	○	--	--	--
	隧道结构 竖向位移	○	○	--	--
	框架桥、涵洞 竖向位移	○	○	--	○
	框架桥、涵洞 水平位移	○	--	--	○
	接触网支柱 竖向位移	○	○	--	--
	接触网支柱 倾斜	○	--	--	--
普 速 铁 路	轨道及路基 水平位移	○	--	--	○
	轨道及路基 竖向位移	○	○	○	○
	桥墩台 水平位移	○	--	--	○
	桥墩台 竖向位移	○	○	--	○
	隧道结构 水平位移	○	--	--	--
	隧道结构 竖向位移	○	○	○	○
	框架桥、涵洞 竖向位移	○	○	--	○
	框架桥、涵洞 水平位移	○	--	--	○
	接触网支柱 竖向位移	○	○	--	--
	接触网支柱 倾斜	○	--	--	--

监测特点

技术方法的适用性

自动化监测系统的选择应根据工程结构、地形地质条件、现场使用环境、工程技术等级选择，符合铁路运输企业的有关准入规定，获得试用评审或技术评审证书。系统现场施工安装便捷，便于维护和二次校准，且不干扰施工和交通，可实现远程监测与管理，技术参数稳定，经济指标优。监测频次不低于《铁路设计规范》中相关规定，满足工程设计需求，并结合工程本身，分阶段制定较为合理的监测频率；在工程现场发生变化后根据变形值和变形速率可快速作出相应的调整。同时，监测频率与投入的监测工作量和监测费用有关，在制定监测频率时既要考虑不能错过监测对象的重要变化时刻，也应合理布置工作量，控制监测费用，选择科学、合理的监测频率有利于监测工作的有效开展。

设备安装的安全性

自动化监测应建立独立的通信与供电系统，避免对列车运营产生影响。自动化监测系统各种设备应安装牢固，在列车运行期间的结构稳定性和螺栓的承载能力均能达到轨旁设备的安全要求，通过稳固性和抗拔力、抗剪力的安全性检算评估或第三方测试，且满足铁路建筑物限界要求，不能影响列车运营安全。对自动化监测系统的元件和导线做好保护工作，标设准确、安装稳固，以避免施工机械碰撞，人为因素的破坏。

数据采集的可靠性

自动化监测设备应性能稳定，传感器量程应满足工程需要。自动化监测采样频率应满足实际工程监测频率需要。监测的初始值采集应于邻近施工开始前完成，3天内监测点连续有效采集不应少于10次，数据稳定后，取平均值作为初始值。

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