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地铁既有线变形远程自动监测系统研制

作　者: 刘铁民
导　师: 雷斌；张保民
学　校: 西安工业大学
专　业: 控制工程
关键词: GPRS 远程监控测量机器人
分类号: U231.92
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

近接既有线的新建地下轨道交通工程及大型市政工程、工民建基坑工程的施工可能使地铁结构及轨道产生位移变形,从而可能对地铁安全运营产生影响；因此,在近接既有线的施工中对既有线路进行隧道结构及轨道变形等进行监测,对保证地铁安全运行具有重大意义。本文以所承担的广州地铁部分既有线变形监测任务为背景,介绍了变形监测常用的全站仪、静力水准仪、巴赛特收敛系统、固定式自动测斜仪等位移监测技术,方法并进行了比较,分析了各种方法在应用于海珠广场隧道变形监测中的优缺点,设计了采用徕卡全站仪检测机器人的监测方案并加以实现。针对现有系统不具备远程传输的缺点,分析了远程传输的方案、设计了相应的软硬件系统,实现了监测数据的实时远程传输,从而使整个系统的自动化水平达到了国内先进水平。系统以Leica TCA2003型全站仪(俗称测量机器人)为核心,设计了利用测量机器人的自动目标识别ATR(Automatic Target Recognition)功能进行变形监测的布设方式,借助其GEOCOM开发环境开发了基于GPRS的远程自动上报子系统。系统经1年运行,工作稳定、测量精度高、数据准确及时,得到业主肯定。论文主要以下几部分组成：首先,对目前国内外隧道变形监测方法及相关设备进行分析,结合目前隧道施工特点提出本系统研制的必要性。对本系统设计涉及的相关技术进行了详细阐述。其次介绍本系统的整体设计方案,对各模块的功能、结构和主要工作原理进行了论述。然后介绍了系统在施工现场实际应用情况,并对试验数据进行分析,总结系统应用的长处和不足之处。最后总结了系统设计所取得的成果,提出尚需要改进和进一步研究之处。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
1 绪论  8-14
  1.1 课题研究的目的意义、课题背景及主要内容  8-9
    1.1.1 课题研究的目的及意义  8
    1.1.2 课题研究背景  8
    1.1.3 既有线地铁变形监测的原理及特点  8-9
    1.1.4 课题研究的主要内容  9
  1.2 国内外发展动态  9-13
    1.2.1 穿越既有地铁线远程自动化变形监测系统的现状  9-13
  1.3 论文结构安排  13-14
2. 下穿既有线地铁工程远程自动化监测方案的研究  14-44
  2.1 工程概况  14-15
  2.2 监测方案对比与实施  15-26
    2.2.1 该隧道监测的目的与意义  15-16
    2.2.2 本次监测需要监测的对象、监测内容及监测密度  16-17
    2.2.3 监测控制标准的确定  17
    2.2.4 可以采用的监测方法及各自的优缺点  17-21
    2.2.5 方案对比  21-22
    2.2.6 具体可以采用的隧道监测方案  22-23
    2.2.7 方案的具体实施  23-26
  2.3 INADMS远程自动化监测系统基本情况及原理  26-33
    2.3.1 系统的构成  26-28
    2.3.2 监测站软件的功能特点  28
    2.3.3 INADMS系统针对既有线地铁工程监测的适应性特点  28-29
    2.3.4 自动化测量及数据采集过程  29
    2.3.5 测量机器人自动化变形监测技术及原理  29-31
    2.3.6 极坐标基本原理  31-33
    2.3.7 自动监测仪器测量机器人的选型  33
  2.4 基于测量机器人的变形监测现场控制系统功能设计  33-37
    2.4.1 徕卡通信接口GeoCOM介绍  34-35
    2.4.2 现场控制单元功能简介  35-36
    2.4.3 现场控制单元模块组成  36-37
  2.5 远程自动监测系统的通信  37-44
    2.5.1 远程通信的基本方法  37-39
    2.5.2 现场监测控制系统与中心间远程通信方案设计  39-42
    2.5.3 本系统对远程通信的特殊要求  42-44
3 I NADMS系统现场控制单元硬件设计  44-57
  3.1 RCT602A远传数据采集单元硬件总体结构设计  44
  3.2 主控模块设计  44-51
    3.2.1 系统电源设计  45-46
    3.2.2 系统复位电路设计  46
    3.2.3 JTAG接口电路设计  46-47
    3.2.4 存储器设计  47-49
    3.2.5 系统实时钟电路设计  49-51
  3.3 GSM通信模块设计  51-53
    3.3.1 模块选择  51-52
    3.3.2 模块接口设计  52-53
  3.4 环境温度和气压传感模块  53-55
  3.5 I~2C(INTER—INTEGRATED CIRCUIT)总线  55-57
    3.5.1 I~2C总线结构特点  55
    3.5.2 I~2C总线结构内部结构及工作过程  55-57
4 INADMS系统远程通信部分软件设计  57-66
  4.1 现场通信控制终端软件设计  57-63
    4.1.1 现场通信控制终端软件总体结构  57-59
    4.1.2 建立和拆除GPRS/TCPIP连接的过程  59-60
    4.1.3 带有滑动窗口重发机制的TCP传输控制  60-63
  4.2 虚拟串口的配置及使用  63-66
5 系统调试运行  66-74
  5.1 系统调试  66-71
    5.1.1 GPRS远程数据传输测试  66-71
  5.2 系统正式运营及后续  71-74
6 结论与展望  74-76
参考文献  76-78
攻读硕士学位期间发表的论文  78-79
致谢  79-81

地铁既有线变形远程自动监测系统研制

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