城轨交通工程物联网技术论文

1变形监测物联网网络层的数据传输

有线传输和无线传输是变形监测物联网数据及指令传输采用的2种主要方式。有线传输由于受到传输距离的限制，其应用范围有限；无线传输目前主要采用基于GPRS／CDMA的无线数据通信方式，GPRS(GeneralPacketRadioService，通用分组无线业务)和CDMA（CodeDivisionMultipleAccess，码分多址）是在GSM系统上发展起来的新的数据通信技术，其特点与优势就是将移动通信与因特网这两大热门技术联合了起来，带动了物联网领域向全IP网络的方向发展，为远程监测、区域大、布线困难、数据流量小的应用场合提供了很好的应用机会。本系统的数据传输是通过CDMA或GPRSDTU(DataTransferUnit，数据传输单元)的无线终端设备实现的。一般地，常常采用2种工作模式实现数据传输，一是传输两端均为DTU设备的点对点模式；二是一端为DTU、一端为无线数据服务中心的中心对多点模式，此时仅需保证现场具有良好、强烈的信号，保证传输效果即可，故对现场设备并无特殊要求。考虑到城市轨道交通内不同区域信号强度不同，通信信息覆盖范围也有差别等情况，中心对多点的工作模式被确定为本系统的工作模式，而现场的CDMA或GPRSDTU则通过设置于采集计算机的无线数据服务中心实行集中管理。

2变形监测物联网应用层的软件配置

DAMS-IV型智能分布式工程安全监测系统是本系统的应用层，该系统是在WindowsNT网络环境下，基于Windows98/NT工作平台开发的一款工程安全自动化监测系统，具有较广泛的使用功能，例如，演示学习系统、在线安全评估、辅助工具、文档资料、测值的离线性态分析、报表制作、监控模型／分析模型／预报模型管理和帮助系统等日常工程安全管理的所有常规内容。

3静力水准系统工作原理

静力水准仪利用连通液的原理，多支通过连通管连接在一起的储液罐的液面总是在同一水平面，通过测量不同储液罐的液面高度，经过计算可以得出各个静力水准仪的相对差异沉降。

4工程应用

本工程为宁波轨道交通某新建车站基坑近接某既有车站开挖工程，新建车站为明挖地下4层岛式车站，设计埋深为32.22m，覆土厚度3m，与既有线车站主体建筑的水平距离约16～24m。新建车站基坑埋深大，地质条件复杂，施工风险大，为实时掌握新建车站基坑施工对既有线车站线路变形的影响情况，保障既有线路安全运营，对本工程采用变形监测物联网系统进行线路变形沉降静力水准监测。

4.1测点布设

根据新路变形沉降监测需要，分别在既有运营线路车站的左、右线路中线各布设1条监测线，每条监测线布设10个监测点，监测点间隔12m，共布设20个静力水准监测点。每条监测线对应1个基准点，基准点采用独立坐标系统，布设在离最外侧监测点40m左右的轨道结构外侧，远离变形区域。监测点的平面布设位置如图4所示。

4.2数据通信

信号通信设备由通信电缆、供电电缆、标准RS-485现场总线、电源箱等组成，现场RJ-S型智能电容式静力水准仪通过RS-485现场总线与标准型模块化智能数据采集单元DAU2000实现通信，DAU2000数据采集单元通过GPRSDTU通信模块实现与因特网的连接。DTU的基本用法是在DTU中放入1张开通GPRS/CDMA功能的SIM卡，DTU上电后先注册到GPRS/CDMA网络，然后通过GPRS/CDMA网络和数据处理中心建立连接，将数据采集单元获取的数据传输到控制中心的PC机上。

4.3数据采集及分析

本工程的监测工作从2011年3月24日至2011年6月24日结束，历时3个月时间。整个监测周期从浅坑开挖开始至下部基础结构施工结束，共进行33次监测。在基坑开挖过程中，每3天自动采集监测数据1次。沉降监测点的累计沉降量-时间变化曲线如图5、6所示。由图5、6可知，上、下行线累计沉降量随时间的变化趋势基本上一致，上行线监测第1天（2011年3月24日）到第55天，沉降速率相对较大，从第55天开始，沉降基本趋于稳定，一直到第91天监测结束，下行线也呈现类似的变化规律。上下行线累计沉降最大值均小于4mm，小于设计给定的预警值10mm。从总体上看，新建车站基坑开挖施工对既有线车站线路变形沉降的影响较小，其原因是新建车站基坑开挖过程中严格按照设计要求施工，且采用必要的围护结构和支护施工，有效控制了周围土体和地下水的移动，使土体应力的释放得到了有效控制，因而开挖过程中对既有线车站线路变形沉降的影响较小，隧道变形不大，在可控范围内，都未超出预警值，变形趋势较为正常、合理。

作者：韩三琪