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行业领域

建筑业

需求背景

随着社会经济的不断发展以及城市化的不断推进，城市人口在不断增加，人口密度不断增大，这个城市交通带来了巨大的压力，城市交通拥堵在一定程度上也制约了城市的经济的发展。为了能够解决巨大的交通压力，许多城市开始建立地下轨道交通来作为解决措施。但是随着城市建设不断发展，在地铁隧道周围出现了许多高层建筑，这些都可能对地铁隧道的安全性以及稳定性造成一定的威胁，这也将影响到整个城市的交通系统。为了能够确保地铁在运行过程中的安全性，确保人们的人身安全，所以需要对地铁隧道的结构进行监测。但是由于传统的隧道结构监测方法成本过高、时效性差、精度不高、缺乏可行性等因素，已经逐渐被新兴的监测技术所取代。为了能够在地铁隧道监测过程中及时了解轨道的结构情况，进行信息化的监测，确保地铁隧道在使用的过程中不会出现安全问题，能够对突发状况迅速作出反应，所以地铁隧道的监测中一般是人工监测与自动化监测相结合，提高了监测的准确性、及时性。

需解决的主要技术难题

地铁隧道是狭长形的空间环境，同时，地下列车一般以平均5min左右的时间间隔车次在地铁隧道中高速运行。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他工程中更多的技术问题。同时，这些制约因素也使得在地铁变形监测中，自动变形监测手段有着常规测量无法比拟的优越性。

南方SMOS自动监测系统可以在无人值守的情况下，全天24h连续地自动监测，实时地进行数据处理、数据分析、报表输出、图形提供和自动报警等，完全可以在列车正常运行的情况下进行自动测量。

期望实现的主要技术目标

       1）遇障碍（如车遮挡）重复测量时间延迟功能

　　当全站仪正在实时测量某个点时，如果列车正好驶过，挡住了全站仪的视线，如不加以处理，全站仪就会停止测量，监测工作也就中止。我们可以在南方自动监测系统软件中，定义一个延迟时间，当点位暂时被遮挡时，将暂停测量，延迟一段时间后，继续测量该点位。如果此时目标点位仍被遮挡，还可以定义一个最大重复测量数，全站仪将按照延迟的时间重新测量。假如该目标点一直被遮挡，仪器进行最大的努力后，仍不能测量该点时自动转到下一个目标点进行测量。

　　2）消除隧道内气流变化的影响

　　列车在行驶中有很大气流通过，直接影响测量结果。在系统运行中连续观察记录到这种变化的影响，用预置限差的办法来剔除这些干扰数据。

　　3）有效地消除外界误差的影响

　　南方自动监测系统中采用温度、气压实时改正和差分改正相结合的混合改正模型进行实测数据改正。温度、气压数字传感器可将温度、气压观测量实时传输到南方自动监测系统中对距离进行实时气象改正。

　　4）列车在行驶中地基振动影响问题

　　列车在行驶中有很大的振动，为了克服其对测量结果的影响，选择具有双轴自动补偿技术的全站仪。比如徕卡生产的TS30全站仪具有双轴自动补偿技术，补偿器的补偿范围为±3′。当仪器的竖轴倾斜量小于3′时，补偿器就能对测量的角度值自动进行补偿修正。自动全站仪选用了最新的系统软件提高补偿器在振动环境下的测量精度。

　　5）满足“视场”要求的测量点分布

　　在狭长的地铁隧道中，多个监测棱镜会出现在一个视场中，必须避免视场中多棱镜干扰，正确选择需监测的棱镜（监测点）。

需求解析

解析单位：广东省广州市 解析时间：2024-01-17

柯锐鹏

广州市科学技术协会

部长，博士

综合评价

此描述已足够清晰以便于专家进行需求跟进，数据采集能力：自动化工程安全监测硬件需要具备较高的数据采集能力，能够实时、准确地采集各种传感器所测得的数据。 通信能力：监测硬件需要能够进行远程通信，与监测中心或其他设备进行数据的传输和交互。通信方式可以包括以太网、无线通信（如Wi-Fi、蓝牙、LoRa等）等。 多样化的传感器接口：不同的自动化工程安全监测可能需要使用不同类型的传感器，因此硬件开发需要具备多样化的传感器接口，以便能够适配不同的传感器类型。 高可靠性和稳定性：在自动化工程安全监测领域，硬件的可靠性和稳定性非常重要。监测硬件需要具备良好的抗干扰能力，能够在恶劣环境下持续稳定地工作。 数据存储和处理能力：监测硬件需要具备一定的数据存储和处理能力，能够对采集到的数据进行实时处理和存储，以便后续的分析和决策。 电源管理：监测硬件需要具备合理的电源管理机制，能够根据实际需求进行功耗优化和电池寿命管理。

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解析单位：广东省广州市 解析时间：2023-08-16

柯锐鹏

广州市科学技术协会

部长，博士

综合评价

此描述已足够清晰以便于专家进行需求跟进，实时检测地铁隧道的情况时，地铁隧道内环境变化比较大，需要一个更好的自动变形监测系统来监测地铁隧道形状变化，并实时记录数据。自动对数据进行处理分析，判断是否存在危险发生的可能，自动输出报表和图形等信息，当计算分析的结果超过某个阈值时就自动发出警报，提醒地铁工作人员及时作出反应，避免灾难发生。

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