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地铁隧道测量机器人自动化变形监测研究与应用_pdf

运营期间的地铁隧道结构变形安全监测技术研究

运营期间的地铁隧道结构变形安全监测技术研究发表时间：2017-05-14T13:31:08.110Z 来源：《建筑学研究前沿》2017年1月下作者：王鹏 [导读] 随着我国现代化建设的飞速发展，城市基础设施地铁越来越多，是城市客运交通的大动脉以及城市生命线。广州市吉华勘测股份有限公司 510260 摘要：随着我国现代化建设的飞速发展，城市基础设施地铁越来越多，是城市客运交通的大动脉以及城市生命线，其投资大、难度高、施工期长、环境复杂等。同时地铁沿线高强度的物业开发、市政工程建设对地铁结构和运营安全带来一定的隐患，城市轨道交通结构的安全保护工作日益严峻，一但出现城市轨道交通安全事件，将严重影响城市轨道交通的正常运营。因此，在外界施工影响下，对运营期间的地铁实施必要的变形安全监测至关重要。关键词：地铁，测量机器人，自动化监测。 1 地铁监测的意义和目的地铁结构本身由于地基的变形及内部应力、外部荷载的变化而产生结构变形和沉降。而地铁旁边的施工正是引起外部荷载变化的主要原因，地铁结构变形和沉降超过允许值，将会对地铁的运营安全造成影响。通过监测可动态收集地铁结构变形信息，掌握结构变形情况，保障运营安全。地铁监测的主要目的如下：1）通过对测量数据的分析、掌握隧道和围岩稳定性的变化规律，修改和确认设计及施工参数；2）通过监控量测了解施工方法的科学性和合理性，以便及时调整施工方法，保证施工安全及隧道的安全；3）了解隧道结构的变形情况，实现信息化施工，将监测结果反馈设计，为改进设计施工提供信息指导，提供可靠施工工艺，为以后类似的施工提供技术储备。 2.监测实施因地铁隧道的特殊性，对于地铁运营期的监测，需采用自动化监测手段，即采用测量机器人和自动监测系统软件建立隧道结构变形自动监测系统。在外部施工期间自动测量地铁隧道结构顶板、侧墙及道床在三维—X、Y、Z方向（其中：X、Y为水平方向，Z为垂直方向）的变形值。 2.1监测点与基准点布置参考工程设计、实际情况及有关规定，确定地铁受外界项目施工影响的范围，监测断面可按5～20m间距布设，每断面布设一般情况下六个监测点。在隧道两端不受建设项目施工影响的隧道远处各设置3个基准点。 2.2自动监测系统自动监测系统主要由监测设备、参考系、变形体和控制设备构成。监测设备由测量机器人、自动化监测系统软件和监测控制房组成；控制设备由工控机及远程控制电脑组成。 1）自动化监测网络系统的硬件部分包括高精度自动全站仪、目标棱镜、信号通信设备与供电装置、计算机及网络设备等部分组成（如图1）。图1数据采集系统图 2）系统软件包括动态基准实时测量软件和变形点监测软件两大部分。动态基准实时测量软件功能上主要有以下特点：根据距离及棱镜布设情况自动进行大小视场的切换；依据布设的网形站与站之间的观测关系，对测站点的观测方向可分组设置，可适合任意控制网形，不局限于导线网；采用局域网技术进行数据的通信，并具有网络断开的自动判断功能；为满足各种测量等级和运营环境的需要，具有各项测量限差、时间延迟、重试次数、坐标修正的设置功能；考虑到地铁内局部范围内气象一致性，在平差计算中，采用加尺度参数解算，避免了气象参数的测定，提高控制网测量的精度。 3）变形点监测软件包括各分控机上的监测软件和主控机上的数据库管理软件两部分。分控机上的监测软件用来控制测量机器人按要求的观测时间、测量限差、观测的点组进行测量，并将测量的结果写入主控机上的管理数据库中。 2.3自动监测系统工作流程首先建立计算机和测量机器人的通信，然后对测量机器人进行初始化，此外进行测站及控制限差的设置，所有设置完毕后进行学习测量，设置点组和定时器，根据点位的重要性以及监测频率将相同的观测点纳入同一点组，最后进行自动观测。一周期观测完毕后软件便对原始观测数据进行差分处理，得到各变形点的三维坐标、变形量及变形曲线图，设置软件还可以将数据通过手机网络发送至指定的邮箱。 3地铁隧道自动化监测的技术难点地铁隧道是狭长形的空间环境，同时列车一般以平均5分钟左右的间隔在隧道中高速运行。地铁环境的这些特点及保证地铁正常运营等因素的制约，使得自动变形监测系统在地铁变形监测中的应用，遇到比其它工程中更多的技术问题，因此自动变形监测手段有着常规测量无法比拟的优越性。自动监测系统系统可以在无人值守的情况下，全天24小时连续地自动监测，实时进行数据处理、数据分析、报表输

地铁隧道变形监测中的三维激光扫描技术研究

地铁隧道变形监测中的三维激光扫描技术研究发表时间：2018-11-14T17:16:54.063Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第20期作者：黄鑫 [导读] 有效减轻了监测的劳动强度、缩短了监测作业时间，并且获得了更加准确、全面的检测数据，大大提高了检测的质量。本论文以地铁隧道变形检测中的三维激光扫描技术为研究切入点，对其进行了详细的研究和论述。黄鑫广州云胜工程勘测技术有限公司广东广州 510000 摘要：在地铁隧道施工建设完成之后，做好地铁隧道变形监测尤为重要，是保证地铁工程施工质量，确保地铁安全运营的重要条件。在地铁隧道变形监测中技术中，充分融入三维激光扫描技术，有效减轻了监测的劳动强度、缩短了监测作业时间，并且获得了更加准确、全面的检测数据，大大提高了检测的质量。本论文以地铁隧道变形检测中的三维激光扫描技术为研究切入点，对其进行了详细的研究和论述。关键词：地铁隧道；变形监测；三维激光；扫描技术地铁隧道在施工建设完成之后，受到土地扰动、周边工程施工、建构物负载等因素的影响，在具体施工中会出现纵向、横向变形，严重影响了地铁隧道的安全运行。这就要在具体的施工中，加强地铁隧道变形监测工作。传统的检测具有明显的缺点，如：工作效率低下、数据不全、自动化程度低，而将三维激光扫描术引入到地铁隧道变形监测过程中，有效地弥补了传统监测的不足。 1.地铁隧道变形检测相关概述随着城市化进程的加快，城市人口增加、机动车辆增加。各大城市都面临着较为严重的交通压力。为了有效的缓解城市交通压力，各大城市都加强了地铁隧道的建设。但是在地铁隧道建设完成之后，受到复杂地质地理因素的影响，原本设计的地铁线路可能会出现多种结构改变，如：沉降、弯曲、扭曲变形、开裂等，在一定范围内的结构变形，并不会对地铁隧道的发展产生重要的影响，一旦地铁隧道出现严重的结构变形，就会导致地铁隧道出现结构与道床剥离、地铁轨道设备几何形位改变等。除此之外，地铁隧道建设完成后，在运营过程中，还会受到地面和周边建筑物负载、隧道周边工程施工、隧道工程结构施工、地铁列车运行过程中所产生的振动等因素的影响，也在一定程度上加强了地铁隧道的变形。因此，对于新建的地铁隧道线路，必须要加强变形监测，根据监测结果充分了解其平面位移、竖向位移情况，以有效保障地铁隧道的运营安全[1]。同时，变形监测数据，还可以为以后的地铁隧道设计，提供一定的借鉴和依据。 2.三维激光扫描技术以及特点 2.1三维激光扫描技术三维激光扫描技术主要是指在地铁隧道变形监测过程中，利用激光扫描装置进行自动、系统、快速的扫描，并将所获得相应数据进行整理分析，以获得对象的表面三维坐标。这种三维激光扫描技术是一种高科技的测绘技术，集成了多种高新技术的测绘仪器，并在具体监测过程中，采用非接触式的高速激光测量方式。三维激光扫描技术在地铁隧道变形监测中的具体应用，应包括以下四个步骤：步骤一：在地铁隧道内部建立一个监测基准网，并形成一个闭合的观测系统。通常，地铁隧道内部基准网往往在铺轨施工期间完成，并采用地铁的基本控制网进行建立。步骤二：根据地铁隧道的实际情况，在每隔一定的距离上，可采用CPⅢ控制点埋设的方式，设置一个激光反馈观测点。通常，激光反馈观测点往往选择在增加横断面上，这样便于激光反馈点的收集。之后，根据激光反馈点所的到的数据进行分析，从而根据分析结果得出地铁隧道的变形程度。步骤三：以地铁隧道和你建立的检测基准网为基础，采用三维激光扫描仪，对激光反馈光测点进行扫描，从而得到整个地铁隧道线路的三维激光扫描数据。步骤四：将三维激光反馈点所得到的数据进行综合整理，并据此建立三维模型，进行综合检测。在这一过程中，对于大量的数据分析，要保证数据的完整真实，不能在分析过程中，随意更改[2]。 2.2三维激光扫描技术特点具体来说，三维激光扫描技术在地铁隧道变形检测中的应用，具有一定的优势：第一、效率高。三维激光扫描技术在监测的过程中，所用的时间仅仅为传统监测时间的几十分之一，能够在短时间内完成高质量的监测。尤其是对于地形结构复杂的区域内部来说，三维激光扫描技术监测优势尤为明显。第二、三维可视化三维激光扫描技术在监测中，可以快速获取地铁隧道内部精确信息，充分反映其本身特点，并在此基础上，实现了地铁隧道内部表面的三维可视化。第三、安全稳定，精度均匀与传统的监测方法相比较，三维激光技术在应用中由于扫描仪自动识别，大大降低了监测过程中人为因素所造成的误差，在一定程度上提高了观测的精准度。另外，在监测过程中，由于三维激光获取数据密度较大，精度分布较为均匀，所谓在此基础上构建出的三维立体模型，具有较强的完整性和连贯性。第四、数据监测更加全面三维激光扫描技术在应用中，可以对隧道内部各个区域的沉降、结构变形、收敛情况进行详细、直观的了解，使得数据监测更加全面。 3.三维激光扫描技术的具体应用 3.1制定监测方案制定科学的检测方案，是实施三维激光扫描技术监测的第一步。在制定监测方案的过程中，不仅要根据地铁隧道的实际情况，还要对

地铁运营自动化监测调研报告

地铁运营自动化监测技术国内外研究现状调研报告上海地矿工程勘察有限公司二O一O年十一月

目录第一章前言 (1) 第二章国内外监测技术研究现状 (1) 2.1 全站仪自动量测系统 (2) 2.1.1 系统的构成 (2) 2.1.2 TCA自动化全站仪 (2) 2.1.3 Leica标准精密测距棱镜 (3) 2.1.4 计算机 (4) 2.1.5 其他设备 (4) 2.1.6 实时监控软件 (4) 2.1.7 后方处理软件 (4) 2.1.8 观测方法 (5) 2.1.9误差来源 (5) 2.1.10误差来源 (5) 2.2 静力水准仪系统 (6) 2.2.1 系统组成 (6) 2.2.2 静力水准仪的结构 (6) 2.2.3 静力水准仪的测量原理 (7) 2.2.2 RJ型电容式静力水准仪主要技术指标 (8) 2.2.3 静力水准仪的安装及调试 (9) 2.2.4 静力水准仪的观测和运行维护 (10) 2.2.5静力水准仪漏液及蒸发后所得数据的处理 (10) 第三章自动化监测项目的必要性与可行性分析 (11) 3.1 项目必要性分析 (11) 3.1 重大工程运营安全已成为社会稳定的重要因素之一 (11) 3.2 随着轨道交通不断建设和投入使用，地质环境变化及自身结构变形对其安全运营影响日益显现 (11) 3.2 重大工程安全运营对环境要求不断提高，需及时地掌握影响其安全运营的变形情况 (13) 3.2 目前国内监测市场的方法体系相对落后、不够系统，有待提高 (14) 3.2 项目可行性分析 (14) 3.2.1政府和社会的高度重视 (14) 3.2.2国内外相关技术的飞速发展提供了技术可行性 (14) 第四章结束语 (15)

自动化变形监测

自动化变形监测技术的研发与应用摘要：在各项工程的变形自动化监测方面，测量机器人正逐步成为首选的自动化测量技术设备。与传统人工测量手段相比，测量机器人以它的高精度、高稳定性和高可靠性等优越性，在变形监测中发挥越来越重要的作用。自动化变形监测能够在无人值守情况下完成变形监测，完全能够取代人工测量，同时还为我们提供了可视化的动态变形信息，做到了信息化施工，也避免了工程事故的发生。关键词：自动变形监测；传统人工测量；自动全站仪；可视化 The development and application of automatic deformation monitoring Subtract：In the project of the automation deformation monitoring, measuring robot is gradually becoming the preferred automation measuring technology equipment.The system is simple operation, high automation level. Compared with the traditional artificial measurement methods, measuring robot to its high precision, high stability and high reliability etc- advantages in deformation monitoring playing more and more important- role. When no one guards,it can complete deformation monitoring and completely replace artificial measurement. At the same time, it also provides us with a visualization of the dynamic deformation information. We can do the informatization construction and avoid engineering accident. Key words: automatic deformation surveying ; The traditional artificial measurement; automatic total station; visualization 1 引言传统的工程变形监测测量是靠人工实地测量，工作量大，测出的各项参数存在一定的系统误差和人工误差，还要受天气和现场条件状况的影响，资料的整理与分析周期也很长，不能及时地发现工程隐患。为了解决这些问题，测量机器人开始进入人们的视野。测量机器人通过CCD影像传感器和其它传感器对测量的“目标”进行识别，迅速做出分析、判断与推理，实现自我控制，并自动完成照准、读数等操作。自动化变形监测系统是采用测量机器人对各种工程进行自动化安全监测和数据处理的通用软件系统，可对各监测点进行实时监控、自动测量和变形过程显示等功能。国内外自动化变形监测系统的研究和开发也取得一定成果。例如,国内武汉大学张正禄开发研制的测量机器人变形监测系统等，国外德国Leica公司推出的Geomos(Geodetic Monitoring System)自动监测系统,已经相对比较完善。 2 系统整体设计 (1)工程管理：工程中保存着该变形监测项目在监测过程中的相关数据。 (2)系统初始化:实现各项通讯参数设置以及测量机器人的初始化设置等。 (3)学习测量:对所需观测的目标点进行首次人工测量，获取目标点概略空间位置信息,以便日后计算机控制测量机器人自动搜寻定位目标点,完成自动测量。

边坡变形监测方案实施及数据处理分析

边坡变形监测方案实施及数据处理分析【摘要】边坡工程施工过程中，由于填挖面大，引起周边环境变形的可能性就高，需要对边坡进行有效的变形监测，针对变化及时采取一些方法处理，以保证设施的安全。这种项目就需要正确地采用一个合理的监测方案，对数据处理、分析。本文结合已完成项目的实例，对边坡进行水平位移和沉降监测，采用监测方法为精密二等水准、极坐标法，并对其进行分析。【关键词】变形监测；基准网；变形点；边角网；极坐标法；闭合水准路线 1 工程概况某变电站东南侧边坡于2011年发生滑坡，后采用42根抗滑桩进行加固处理。根据施工单位的反映，抗滑桩施工2012年3月施工完毕后至2012年5月初，抗滑桩发生位移，附近水泥地面发现裂缝，呈放大趋势。为了准确了解抗滑桩变形情况，要求对桩顶水平及垂直位移进行变形监测。 2 监测方案的实施 2.1 基准控制点和监测点的布设 2.1.1 基准网的建立选择通视良好、无扰动、稳固可靠、远离形变护坡高度3倍即45m外比较稳定的地方埋设四个工作基点，其中三个工作基点A1、A2、A3采用有强制归心装置的观测墩，照准标志采用强制对中装置的觇牌。A2、A3为观测墩，地面高度约1.2m，埋深至基岩位置，A4为主要检核点，埋设在加固坎上，地质较为稳定。 A3、D12、SZ1为沉降基准点，D12在是4×4m的高压电塔加固水泥墩上，建成已超过一年，SZ1在另一电塔水泥墩上，墩台3.5×3.5m，建成时间超过三年，非常稳固。 2.1.2 变形点的建立变形点应布置在边坡变形较大并能严格控制变形的边坡边沿位置。在边坡顶上布置27个变形监测点，编号分别为东侧为1-27。用膨胀螺栓垂直植入护坡混凝土中，螺栓孔深不小于100mm，露出地面30-80mm，用红色油漆在螺栓上做标记，并将螺栓顶部磨半圆。基准点与各点位埋设完毕等候5天后，水泥凝固稳定后方可开始进行观测。 2.2 监测精度及频率要求

地铁车站深基坑施工中的变形监测研究

地铁车站深基坑施工中的变形监测研究在深基坑施工过程中，对基坑支护结构、基坑周围的土体和相邻的构筑物进行综合、系统的监测，保证施工质量和安全，避免发生事故造成更大损失，从而保证工程项目整体目标的实现。标签：地铁车站；深基坑；变形监测 1、前言在基坑开挖及地铁隧道施工的过程中。内外的土体将由原来静止土压力向被动和主动土压力状态转变，应力状态的改变引起基坑承受荷载并导致施工结构和土体的变形，基坑及地铁隧道结构的内力和变形中的任一量值超过容许的范围，将造成结构的失稳破坏或对周围环境尤其是对四周建筑物和地下管线造成不利的影响。因此，通过监测了解各施工阶段地层与支护结构的动态变化，把握施工过程中结构所处的安全状态。 2、地铁基坑工程监测的内容和基本要求 2.1监测的内容基坑开挖与支护的监测项目，可根据具体情况，采用以下部分或全部内容：基坑围护桩（墙）的水平变位，包括围护桩（墙）顶部的水平位移和围护桩（墙）的测斜；支护结构支撑轴力或锚杆拉力；各立柱桩的隆起沉降量和水平位移；基坑回弹；围护桩（墙）的内力；基坑内外侧的孔隙水压力及水土压力；基坑内外侧土体地层的分层沉降和土体测斜；基坑周围建筑物（构筑物）的沉降和倾斜，地下管线的沉降和水平位移；基坑外侧地下水位。在实际工程中，监测项目的选择应根据工程情况（如基坑开挖深度）及周围环境而定，如工程规模较大，基坑开挖深度较深，尤其时处在闹市中心，周围环境保护要求较高时，上述项目均需监测；中、小型工程，开挖深度不是太深，则可选择几个项目进行监测。 2.2监测的基本要求（1）监测数据必须时可靠的。数据的可靠性由监测仪器的精度、可靠性以及观测人员的素质来保证。（2）观测必须是及时的。因为基坑开挖是一个动态的施工过程，只有保证及时观测才能有利于发现隐患，及时采取措施。（3）观测的项目，应按照工程具体情况预先设定预警值，预警值应包括变形值、内力值及其变化速率。当观测发现超过预警值的异常情况，要立即考虑采取应急补救措施。（4）每个工程的基坑支护监测，应该有完整的观测记录，形象的图表、曲线和观测报告。

变形监测及数据处理方案

目录摘要.............................................................................................................................................. I Abtract.............................................................................................................................................. I I 1 工程概况 (1) 2 监测目的 (2) 3 编制依据 (3) 4 控制点和监测点的布设 (4) 4.1 变形监测基准网的建立 (4) 4.2 监测点的建立 (4) 4.3 监测级别及频率 (5) 5 监测方法及精度论证 (6) 5.1水平位移观测方法 (6) 5.2沉降观测方法 (8) 5.3基坑周围建筑物的倾斜观测 (9) 6 成果提交 (10) 7 人员安排及施工现场注意事项 (11) 8 报警制度 (13) 9 参考文献 (13) 附录1 基准点布设示意图 (15) 附录2 水准观测线路设示意图 (16) 附录3 水平位移和沉降观测监测报表 (17) 附录4 巡视监测报表样表 (18) 附录5 二等水准测量观测记录手薄 (19) 附录6 水平位移记录表 (20)

1 工程概况黄金广场6#楼基坑支护工程位于合肥市金寨路和黄山路交口西南角，基坑开挖深度为12.4m~13.3m，为临时性工程,为一级基坑，重要性系数1.1，基坑使用期为六个月。由于多栋建筑物与基坑侧壁距离较近，均在基坑影响范围内。按照国家现行有关规范强制性条文，“开挖深度大于或等于5m或开挖深度小于5m但现场地质情况和周围环境较复杂的基坑工程以及其他需要监测的基坑工程应实施基坑工程监测。”为了及时和准确地掌握基坑在使用期间的变形情况以及基坑相邻建筑物主体结构的沉降变化，需对基坑进行水平位移(或沉降)变形监测，并对相邻建筑物进行沉降监测。为此，编制以下检测方案。

地铁隧道收敛变形监测

隧道周边收敛量测一、实验目的 1. 了解微地震监测技术目的。 2. 了解速度传感器及加速度传感器的工作原理。 3. 了解数据采集的基本原理。 4. 掌握微地震监测软件的使用方法。二、以煤科学研究总院的数显收敛计为例说明 1. 性能量测基线长度：0. 5 m ?10 m 及0. 5 m ?15 m ; 最小读数：0.01 mm; 量测精度：0.06 mm; 数显值稳定度：24h不大于0.01 mm。 2?仪器构造及工作原理 2.1主要结构微地震监测系统主要由（1 ）三分量加速度传感器、（2）三分量速度传感器、（3）电缆、（4）链接传感器26芯插头线、⑸HZ-MS12通道微地震监测仪、⑹USB2.0电缆、（7）电源转换器、（8）干电池及电池盒、（9）断线钳、（10）十字螺丝刀、（11）万用表、（12）XP操作系统电脑一台、（13）榔头等组成，见图 9.1 o 4 t 7 ? 图9.1 收敛计结构与工作示意图 2.2基本工作原理数据采集是微地震监测的基础，对硬件设备要求较高。由于微地震的特性所致，必须用高采样率、宽频带、连续记录、宽动态范围（96dB）进行微地震信号采集。应用时，数据采集系统置于被监控的设备处，通过传感器对设备的电压或者电流信号进行采样、保持，并送入检测仪中变成数字信号，然后将该信号送到FIFO中。 3.使用方法 1）首先在测点处牢固的埋设预埋件；预埋件长度根据需要加工，连接件与预埋件的连接，应使销钉孔方向铅直。 2）检查予埋测点有无损坏、松动并将测点灰尘擦净。 3）打开收敛计钢尺摇把，拉出尺头挂钩

放入测点孔内，将收敛计拉至另一测点，并将尺架挂钩挂入测点孔内，选择合适的尺孔，将尺孔销插入与联尺架固定。

莱卡TCA2003测量机器人操作手册

TCA2003测量机器人变形监测操作手册王海滨刘朋俊（黄委会设计院测绘总队，450003）一、测量机器人变形监测系统的地位和作用近年来电子工业的迅速发展，带动新型的精密电子测量仪器不断出现，为测绘行业提供了新的技术和方法。随着精密电子仪器的出现，变形监测也出现了新的变革和发展。工程测量常规的经纬仪和电磁波测距仪已经逐渐被电子全站仪所替代，电脑型全站仪配合丰富的软件向全能型和智能型方向发展，形成了TPS（Totalstation Position System）系统。带电动马达驱动和程序控制的TPS系统结合激光，通讯及CCD 技术，可以实现测量的全自动化，集自动目标识别、自动照准、自动测角、自动测距、自动跟踪目标、自动记录于一体的测量系统，该系统可自动寻找并精确照准目标，在1 s内完成一目标点的观测，像机器人一样对目标点进行自动观测，配合内处理软件，可以实现变形监测内外业一体化、全自动化，被称为测量机器人。二、系统的构成及附件 2．1硬件构成主机、GPH1单棱镜、GZT4觇牌、内置GEB87电池、GEB71备用电池、数据及电

源电缆、SRAM存贮卡（512K）、GST20脚架、GDF21基座、背带、仪器箱。 2．2软件构成 2.2.1 系统软件（Syytem Software）包括所有的基本功能； 2.2.2 随机应用软件（Application Software）支持特殊的应用测量; 2.2.3 机载Inspector V1.0数据采集软件。 2.2.4 变观准备应用软件三系统的特点和优点 3．1 TCA2003的精度及功能特点 TCA2003标称测角精度0.5秒，测距精度（1mm+1ppm*D）（D为被测距离），测程范围：在一般条件下，单棱镜可达2500米，三棱镜可达3500米。TCA仪器由马达带动，在望远镜中安有同轴的自动目标识别（ATR1）装置，采用内置的ATR1发射激光束，经过反射后由内置的CCD像机接收，相对于CCD像机中心点位置被计算，其偏移量被用来控制仪器马达，转动仪器以便精确照准棱镜，并可对水平角和垂直角进行改正。 TCA2003测量机器人在望远镜中安有同轴自动目标识别装置ATR（Automatic Target Recognition）,能自动瞄准普通棱镜进行测量。内置的ATR与望远镜同轴安装，并向目标发射激光束，返回的激光束被仪器中的CCD相机捕获从而计算出反射光点中心的位置，驱动马达步进到棱镜的中心位置，并对水平角和垂直角进行改正。垂直轴里安有激光对点器，投在地面上的红色激光点使仪器对中更加容易。可采用电子气泡精确整平仪器，将用图形和数字显示垂直轴的纵、横向倾斜量。可向仪器内部的Flash存贮器装载应用软件，并独立运行于仪器上，数据存贮

地铁隧道结构变形监测控制网及其数据处理

地铁隧道结构变形监测控制网及其数据处理发表时间：2017-10-30T09:25:06.667Z 来源：《基层建设》2017年第20期作者：汪英宏王守横 [导读] 摘要：地铁隧道结构复杂，在长期使用过程中会受到各种因素的影响，因此，做好变形监测非常重要。上海市机械施工集团有限公司大连地铁216标段项目经理部辽宁大连 116037 摘要：地铁隧道结构复杂，在长期使用过程中会受到各种因素的影响，因此，做好变形监测非常重要。本文将进行分析，以供参考。关键词：地铁隧道；变形监测；原因；措施 1.前言对于地铁隧道结构变形的监测，不能采用传统的变形监测控制网布设方法，在施工过程中根据施工要求对工艺参数进行控制，为保证结果的准确度，必须进行基准点的稳定性检验。 2.地铁隧道变形原因 2.1轨道结构变形地铁隧道变形包括轨道结构变形和隧道结构变形两种形式。其中轨道结构变形的主要原因是列车荷载长期对轨道产生反复作用，使轨道发生几何偏差进而影响轨道的平整性和顺畅性。除列车荷载作用外，隧道周边建设施工的卸载、负荷、加载也会引起道床的不均匀沉降。这种沉降同样会影响轨道的平整度及顺畅。对于铁路来说，地铁运行车辆重量较轻、速度低，轨道和车辆行走部分的变形一般不会引起地铁事故，但轨道变形造成的不平顺可能会导致列车发生不正常振动。这会降低列车运行的稳定性，减少用户的舒适度，更重要的是会加快轨道结构部件的损坏速度，从而间接影响列车的行车安全。 2.2隧道结构变形地铁隧道结构变形发生在施工阶段和运营阶段，在施工阶段，地铁暗挖隧道工程是在岩土体内部进行的。在开挖过程中对地下岩土的扰动是不可避免的，这就破坏了地下岩土体原有的平衡条件。隧道开挖时地层初期受到的影响较小，发生的也是微型形变，随着开挖的不断深入，变形会极剧增大然后又趋于缓慢。因此，在隧道开挖过程中应对隧道的拱顶下沉量和地表的下沉量进行监测，以便于对隧道结构的稳定性和开挖工程的安全性提供分析依据。地铁隧道开挖引起的地层变形是一个漫长而缓慢的过程，无论是浅埋暗挖法还是盾构法在工程完工投入使用后都会不同程度的发生整体下沉的现象，尤其是工程处于软土层中时下沉现象更加明显。 3.地铁隧道变形监测技术 3.1传统监测技术传统监测技术是利用水准测量仪的检测功能对隧道结构的变形情况进行监测，主要对隧道变形区域的断面进行监测。该法在实际使用过程中存在一系列不足：首先，该法无法使用先进的远程测量技术。在监测过程中不得不打断监测区内的列车运行。其次，地铁隧道内可视性差，空间受到限制，运行环境复杂，给监测的安全性和监测质量造成了不利影响。最后，监测点数量受限，若设置监测点过多，不仅会增大工作量还会延长监测周期的长度，无法准确的反映出变形的真实情况；若设置监测点过少，无法根据有限的数据得到较为精准的变形趋势，这对后期的隧道结构的变形负荷分析是极为不利的。传统的监测技术已经无法适应现代社会的需求新型的监测技术急需被研发使用。 3.2高程监测控制网在地铁进行跨河水准测量、测量机器人三角高程法测量、GPS 测高三种方法进行施测。 3.2.1跨河水准测量跨河水准观测采用威特 N3 及配套的铟瓦水准尺，施测前仪器 i 角检校为+1.2s。跨河水准测量严格按《国家一、二等水准测量规范》要求选定与布设场地，使仪器及标尺点构成平行四边形。作业方法、视线距水面的高度、时间段数、测回数、组数及仪器检查等按规范要求执行。按二等跨河水准观测精度施测 8个测回，高差中数中误差为±1.48mm。 3.2.2 测量机器人三角高程法测量采用徕卡 TCA2003 机器人完成，在 b1、b2 设置仪器，对向观测 12 个测回，测回间隔 5min。每测回量取 2 次仪高和棱镜高，量取至毫米。高差中数中误差为±1.00mm。 3.2.3 GPS 高程测量b1、b2大地四边形进行 GPS 联测，GPS 网解算的 b1、b2大地高的高差为-0.3403。 3.2.4 三种方法的成果比较高程监测控制网采用跨河水准测量、测量机器人三角高程法测量、GPS 测高三种方法进行施测结果进行对比。 4.基于组合后验方差检验法的灵敏度 4.1灵敏度的概念及其目的通常情况下对基准点的稳定性进行判断是在测量结束后的内业处理过程中，删除一些不稳定的点带来人力物力和时间的浪费，在当今世界寻求的应是高效节能的方法，若是在观测现场测量人员或者测量机器人根据观测数据能感知到基准点的不稳定性，就可以给外业监测提供指导，提前对基准点进行筛选，甚至给基准网的布设提供意见，使得地铁隧道结构变形监测网和后期数据处理得到优化。然而对同一个点的多次观测结果存在差异可能是误差影响也可能是基准点不稳定引起，要是知道到底出现多大的变动时可以认为是基准点发生了移动，那进行现场监测时就能对基准点的稳定性进行判断，不需要等到进行完内业处理才能得到答案。当观测值出现一定程度变化的时候，这种方法就能够有效的检测出结果。 4.2组合后验方差检验法灵敏度的探测为模拟基准点的变动，对观测数据进行人为的改动。从众多基准点中任意选取3个，分别对方位角、天顶距和距离三个观测量进行测试，当角度偏差大于3秒小于6秒时对该点的稳定性应持怀疑态度，而大于6秒时该点稳定性就一定不可靠，当距离的测量偏差大于5ｍｍ时该点的稳定性同样不可靠。计算所得的组合后验方差检验法的灵敏度在实际工程实例中可以作为重要的比较参考值，通过比较监测数值间的差值，实现监测现场简单、快速判定基准点的稳定性。 5.隧道变形监控的系统建立 5.1系统数据库结构变形监测数据库用于存储监测点属性、监测成果等数据信息，是数据管理系统的基础。因此，合理的数据库结构不仅是数据库设计的

浅析基坑变形的测量机器人自动化监测钟伟华

浅析基坑变形的测量机器人自动化监测钟伟华发表时间：2019-04-24T16:55:56.173Z 来源：《基层建设》2019年第3期作者：钟伟华 [导读] 摘要：测量机器人已广泛应用于各类工程的自动变形监测。在实际工作中，测量机器人一般由计算机用专用软件控制，实现测量机器人与计算机之间的数据交换。广州市增城区城乡规划与测绘地理信息研究院摘要：测量机器人已广泛应用于各类工程的自动变形监测。在实际工作中，测量机器人一般由计算机用专用软件控制，实现测量机器人与计算机之间的数据交换。因此，良好的数据通信技术尤为重要。本文主要讨论了基坑变形测量机器人的自动监测研究。第一部分介绍了自动测量的一些基本情况，并对测量机器人进行了详细的阐述，针对自动测量的方法和流程。包括对目标的搜索，要考虑的问题，位置的确定，范围的划分以及监视点的基准测试等，逐一描述，然后描述数据处理的一些知识。关键词：测量；机器人；自动化；检测；基坑变形引言：随着中国人口的增加，有限的资源被无限期地分配，人均资源很少而且很少。为了更好地利用资源，城乡都开始制定相应的政策法规来保护资源，乡镇棚户区已经转变为城市规划，城镇规划就在上层。地板越高，建筑物底部的基坑越深。伴随着挖掘技术难度的增加。 “监测技术规范”规定，基坑工程开挖深度大于或等于5m或开挖深度小于5m，但场地地质条件及周围环境及其他基坑应采用基坑工程监测。一、系统需求分析在我们的日常基坑监测工作中，引入了 LeicaTCA2003 测量机器人。为了能够充分地发挥测量机器人的功能，并最大范围地将其应用于日常测量任务中，我们整理了过去测量施工时所遇到的问题，针对这些问题，提出需求，并开发了一套自己的全自动测量系统。 1、项目管理以往监测项目过程数据以文件、文件夹形式保存，容易混乱及丢失。故要求系统以项目形式进行管理，以数据库格式存储，保存着各期过程中的相关监测数据，包括基准点坐标、原始观测数据及结果数据等，方便数据分析、利用和经验积累。 2、自动测量常规基坑监测，因需要多测回重复观测，作业人员须不停地来回跑动立尺。所以本系统需要满足：设站完成后，通过软件选择待观测监测点，测量机器人自动完成盘左、盘右多测回测量，遇到困难可自动智能处理。如当目标监测点遇到遮挡时，放弃当前测量，并根据设置的等待时间重新测量该点，或者在下一站补充测量。 3、安全预警常规监测一般都是作业人员收工后，将数据传输至计算机，然后进行对比，在基坑变形比较快的情况下往往错失了最佳的报警时间。所以要求系统满足测量过程中实时报警，一是对当前测回的超限报警，如光学测微器两次重合读数差、半测回归零差、一测回内 2C 较差和同一方向值各测回较差等；二是对变化量进行报警，基坑监测的主要目的是为了工程安全顺利地进行，所以当监测点变形量、变化率或累计变化量超过预先设定的限差时，系统应能自动报警。 4、数据处理及图表输出监测数据必须是及时的，做到当天测，当天反馈。所以要求系统能自动进行改正（包括气象改正、仪器加乘常数改正等）、整网平差、自动报表、输出变形趋势图及监测点各期坐标值等，尽可能少的干预，做到外业结束，内业亦同步结束。二、系统设计 1、软硬件配置硬件：TCA2003，大量预埋标，360 度棱镜，便携式笔记本为满足基坑高精度特点，系统采用0.5°高精度测量机器人Leica TCA2003，其在仪器内部安装了伺服马达，它通过内置的自动目标识别装置 ATR1发射出的激光束经棱镜反射后由CCD相机接收，实现自动寻找和自动精确照准目标。软件：VS2008，C#语言，GeoCOM系统使用 C#语言，基于 Visual Studio 2008 平台开发，并调用 GeoCOM 接口开发基坑变形的测量机器人自动化监测系统数据采集模块。 2、作业流程预埋监测点标石，可安插360°全方位棱镜，作业前一次性安装好棱镜，除首次测量外，仪器定向后即可自动观测。 3、系统界面设计多页面双屏管理，界面上方为数据，下方为图形，两者同步显示，可直观地了解到各监测点位置、属性及动态。界面上方显示监测点的观测记录等，下方显示底图及高亮显示监测点位置。每个测回中，已观测点红色显示，未观测点灰色显示。 4、软件模块设置系统共有 5 个功能模块，各模块设有子项若干。（1）模块结构图（2）系统设置根据测量机器人属性，设置系统连接的各项通讯参数，包括串口号、波特率、仪器型号等。同时还包括测量机器人的附件棱镜的设置（类型、常数等）；根据基坑监测的等级，设置观测等级及对应限差、测回数等；根据当日实时环境，设置气象信息等；除此之外的特殊情况设置，如点位遮挡、多目标、超限处理等。（3）自动观测项目第一次开展须进行首次测量，首次测量前须录入监测基准点及工作基点信息，而后在工作基点上架站，人工照准各个目标点，输入各点点号，获取目标点概略空间位置信息，以便于计算机控制测量机器人自动测量。自动观测可根据系统设置的信息、控制点及目标点坐标信息，自动完成多测回观测。可根据需要选择监测点及分组。（4）数据处理数据处理模块满足不同架站模式的数据处理功能，除已知点架站模式外，还兼容自由网架站模式。同时考虑到作业中的操作失误，增

地铁工程施工监测方案

地铁工程施工监测方案监测目的:一是通过对监测信息的分析指导后续工程的施工，二是确保周围建筑物的稳定及施工安全，三是为今后类似工程的建设提供经验. 根据招标文件中有关施工监测部分的精神，结合本工程的地理位置及基坑的开挖深度和工程结构型式的特点来考虑，我们认为监测重点为监测围护结构的水平位移及沉降、地表变形、钢支撑受力、地下水位以及地下管线变形等方面监测。 1.监测组织与程序建立专业监测小组，根据业主要求委托有资质和有业绩的单位进行，并由具备独立资质有丰富施工经验、监测经验及有结构受力计算、分析能力的工程技术人员组成。负责监测方案的制定、监测仪器的埋设和调试、监测数据的收集、整理和分析，并采用先进可靠的计算软件，快速、及时准确的反馈信息，指导施工。同时与预测的数据进行对照，有利于及时发现异常，及早采取措施。 2. 监测项目地下工程按信息化设计，现场监控量测是监视围岩稳定、判断支护衬砌设计是否合理安全、施工方法是否正确的重要手段，通过监控量测：将监测数据与预测值相比较，判断前一步施工工艺和支护参数是否符合预期要求，以确定和调整下一步施工，确保施工安全和地表建筑物、地下管线的安全。将现场测量的数据、信息及时反馈，以修改和完善设计，使设计达到优质安全、经济合理。将现场测量的数据与理论预测值比较，用反分析法进行分析计算，使设计更符合实际，以便指导今后的工程建设。测点布置、监测手段与监测频率现场监控量测项目、测点布置、监测手段与监测频率详见明挖段监控量测表。 3.监测方案及相应措施

1）地面沉降（1）监测方法：主要监测基坑开挖引起的地表变形情况。监测方法是在地表埋设测点，用水准仪进行下沉的量测。根据量测结果进行回归分析，判断基坑开挖对地表变形的影响。（2）测点布置原则：测点布置在基坑周围地面上，间距10～20米。（3）量测频率：见监测项目汇总表（4）量测精度：±1mm （5）相应对策：当地表沉降速度过大，加快监测频率，必要时，停工检查原因，采用加强支撑和加固地层的措施保证施工安全。 2）基坑开挖引起的地下管线变形监测。（1）监测方法：本车站施工范围内及周围地下管线较多，根据招标文件，针对每一根管线，提出初步的保护措施，管线分布及保护方案详见管线布置示意图。本次监测主要针对基坑周边的管线及受保护的管线，监测管线的水平的和沉降。施工监测项目表

测量机器人在地铁隧道自动化变形监测中的应用

测量机器人在地铁隧道自动化变形监测中的应用发表时间：2018-02-26T10:28:43.370Z 来源：《建筑学研究前沿》2017年第28期作者：王俊[导读] 数据采集和处理一体化应用，在推行自动化监测的前提下，为地铁隧道安全高效施工带来了新的参考条件。云南汉邦科技有限公司 650000 摘要：测量机器人通常科学精确，编程易于操作，可以满足测量智能化，因此测量机器人对于地铁隧道自动化变形监测发挥着积极作用。由于科技的不断更新进步，尤其是计算机技术的不断深入应用，计算机信息技术成了地铁隧道施工中不可替代的关键要素。测量机器人能够对地铁隧道的实际情况，自主的进行精准的监测分析。关键词：测量机器人；地铁隧道工程；自动化变形监测；实际应用前言地铁设施既有效减轻了城市的交通拥堵现状，在给人们提供便捷服务的同时也提供了必要的安全保障。然而，地铁隧道工程建设对施工技术有较高的要求，且施工周期长、难度大、投资费用高，这无疑是让隧道的施工技术和管理面临着巨大的挑战。这时，测量机器人的作用凸显，能够节省大量人力物力，进行大面积精准的测量工作，并在工程实践中不断汲取经验，推动地铁工程的正常开展。 1自动化监测系统通常测量机器人具备的自动化监测系统涉及到自动化全站仪设备、反射棱镜装置、计算机相关设备、监测设备及施工仿真技术等。 1.1自动化全站仪地铁隧道变形监测期间，一般利用的自动化全站仪设备是徕卡TS30全站仪，这类仪器测量精度高，借助相应的监测手段，利用监测设备完成对监测任务的实时控制和监测数据的分析处理。利用测量机器人多测回自动观测机载软件设备，能够在一定程度上对照准任务、测角、测距和目标识别等问题展开自动处理分析。徕卡TS30自动化全站仪不仅可以展开整平、调焦和正倒镜观测操作，能够进行全自动化数据采集操作。因为徕卡TS30设备能够进行目标自动识别和对准调焦，监测人员仅仅要做的是对仪器简单的对准聚焦，徕卡TS30就能够自动获取目标棱镜，并精准测距，无需展开人工对焦，在一定程度上减少了人工调焦和照准的偏差。徕卡TS30还研发了自主的机载编程平台，用户能够自主进行编程，根据需要让测量机器人能够展开其他工作，发挥测量机器人的实际作用。 1.2反射棱镜要把反射棱镜设备，通过螺栓安装在地铁隧道中，通常固定区域确定在道床、拱腰和拱顶等监测位置，棱镜的反射面要对着要全站仪的照准部位，徕卡TS30全站仪设备可自主寻找反射棱镜位置，并且能够目标锁定，完成对监测点的准确监测。 1.3计算机及其他设备在社会的发展进步下，信息技术的广泛推行应用，越来越多的落实到隧道施工领域中。在隧道施工期间，可以充分结合设计和计算机技术。CAD是其中一种高效的计算机辅助制图工具，是地铁隧道结构绘图的关键软件，利用CAD可以开展三维建模，创建一个地铁隧道的三维实体模型，还能对重要的监测节点有效改善，尺寸注明，文字解释等。利用计算机技术避免了以往的设计偏差性和不协调性，能在一定程度上增加设计工作的科学性和精确性。并且，因计算机的存储功能，通常是以电子版进行存储，对于存在的预算偏差，能够科学准确的对设计进行纠错和调整。 1.4施工仿真技术的应用测量机器人对于地铁隧道工程自动化变形监测施工程序多，要对施工期间面临的问题，进行及时的分析和预测，还要把施工期间的结构的变形情况深入研究，保证变形情况不会影响施工期间的安全稳定性。这就较好的发挥了施工仿真技术的作用。施工仿真技术运用到机器人设备上，可把施工期间可能会出现的安全隐患进行预测和模拟，从而达到对地铁隧道结构施工的风险控制，尽量把危险指数降到最小。 2观测方法徕卡TS30全站仪设备固定在地铁隧道中，利用设备通讯链把全站仪与装有监测设施的计算机充分连接，利用计算机控制全站仪进行监测。结合以往确定的监测环节，对监测点展开测量，并计算结果。监测的信息能够自动保存在数据库里。若是监测期间发生变形异常问题或者监测区域的棱镜被覆盖，软件会自主记录分析这些问题。在监测周期达到一定阶段后，全站仪会自主对下个环节的监测点展开监测分析，直到循环周期完成。在各周期阶段完成后，要对存在问题的监测点展开复测操作，分析该监测点是否存在着其他问题。利用控制软件，在各个周期进行测量，利用基准点，在多次测回计算的基础上，分析出测站点的实际坐标，接着再监测别的监测点，获取所有监测点的实时坐标。 3数据处理和分析在地铁隧道建设管理期间，要发挥好机器人测量控制设备的作用。结合隧道施工的各项关键工序，有效的在时间节点上表示出来，运用计算机高效的管理分析功能，及时对出现的变形信息进行分析处理，提高风险预报准确度，有效采取防范措施避免造成质量和安全事故。在质量监管方面，这一管理措施是项目管理中最关键的一项，有着专业综合性高、技术要求高、信息量广泛等特点。所以，测量机器人对于地铁隧道自动化变形监测，在这一阶段更加有科学性和专业性，质量控制设备可以在一定程度上减少工程施工时间，增强管理工作的高效性。并且质量管理设备要涉及到工程整个阶段，对各个阶段的工程质量实施进行必要的评比和管理，明确的对项目质量测试数据进行评定，进而编制曲线。在工艺管理方面，通过信息设备对工程设计、隧道建设和计算进行优化。 4监测精度分析地铁隧道内部进行整个施工期间的监测，其危险性是无法预知的，我国也逐渐对相关施工安全问题加大重视的力度，测量机器人和智能化系统的研究和推广将会把隧道施工的危险指数降到最低。当下对于测量机器人的实验不单单局限于以往机械设施替代人手工的技能，在更大程度上是提高它的工作灵敏度和自动化程度的推广，力争解放人手工的操作。智能设备的大力投放能够在极大程度上降低施工工人的使用量，让手动监测工人能够转战到广阔安全的场地。同时，智能机器人在进行长期运用中，测量精准，安全高效，极大地提高了工作效率，也能够减少费用支出。自动化系统需要相关智能设备的数字系统，技术人员的综合素质要求，以及相匹配的软件应用。然而测量机器人设备和数字化系统的分析要运用较多的经费和时间，通常小型地铁隧道尚不能满足相关条件，当前还是要通过大型研究部门或者大规模地铁隧道系统的投资。