孟飞
中铁七局集团第五工程有限公司 河南郑州 450000
摘要：随着城市轨道交通的快速发展，地下工程施工难度的增加，有效、安全、可控的施工方法越来越受重视，自动化控制技术随着社会发展，也越来越多的应用到工程施工中，实现信息化施工。但在实际的深基坑降水监测操作中，自动控制技术远没有加以利用和普及，没有一种定型的产品用于推广，没有实现自动化、信息化，还是采用传统的手段和方法，比如线绳，这使得监测的工作量过大，也增加了对人力和物力的消耗，更关键的是传统的监测方法并不能保证得到的监测数据的准确性和实时性，不能实时的掌握地下水信息以反映整个工程的安全情况，这些都使得城市地铁深基坑降水的监控水平不能得到有效的提升，同时也限制了城市的工程建设水平。研究这样一种采用自动控制和自动监测、计算机可视化的系统和技术对基坑降水利用自动降水控制系统降水,可以做到事前对可能产生的风险进行控制，确保基坑安全。
关键词：地铁；监控；自动降水控制系统
1 系统技术
1.1 水位数据自动采集系统
水位数据自动采集系统，主要有水位传感器、频变信号线和数据自动采集仪三部分组成，该系统实时性强，时间间隔可以设定以“秒”为单位，将数据自动保存在数据库中，实现与数据库的实时连接，即时查询水位信息，实现数据的即时纠错和更新，在水位超出警戒线后报警提醒，为深基坑降水自动化控制的工作提供强大的数据支撑。实现深基坑地下水位综合信息的自动化管理，减少大量繁杂的人工操作。
1.2 电源自动切换技术和远程自动传输技术
电源自动切换技术，有中央智能控制器来实现， 通过与水位采集系统的对接，得到电源开闭的指令，这样在无人操作的时候，也能实现水泵的正常启动运行。
远程控制设备控制功能和网络通信功能集中在网络硬件中，系统主板包含一个 RJ45 接口，一个 RS-232 接口，使用 RS-232 接口能更新模块程序，设置模块使用的 IP 地址、端口号等。 与模块能进行网络通信的所有设备都可以用有效命令控制电子开关模块， 这对于无人值守的远程控制非常适用。
2 地下水位远程实时监控系统分析研究
2.1 监控范围及目标
水位自动监控系统应用于降水井地下水水位监控。水位自动监控系统监测水位动态信息，为决策提供依据。
2.2 系统组成
水位自动监控系统主要由监控中心、通信网络、水位监测终端设备、测量设备等四部分组成。
（1）监控中心：
主要硬件：服务器、客户端、移动数据专线或 GPRS 数据传输模块。
主要软件：操作系统软件、数据库软件、水位监测系统软件、防火墙软件。
（2）通信网络：INTERNET 公网 + 中国移动公司 GPRS 网络。
（3）终端设备：微功耗测控终端，市电供电、电池供电等。
（4）测量设备：一体化地下水自动监测装置。
一体化地下水自动监测装置上层为GPRS环状天线；中层为数据采集、存储、远传部分；下层为水位传感器接口部分，可以接入浮子、压力式传感器。
一体化地下水自动监测装置信息表
一体化地下水自动监测装置
2.3 软件设计
地下水位监控系统硬件电路确定以后，系统主要功能的实现必须通过控制程序对硬件资源进行调用，才能使整个系统协调运转完成要求的任务。系统能否正常可靠地工作，除了硬件的合理设计外，与功能完善的软件设计是分不开的。本系统的软件设计主要是单片机数据处理程序设计部分。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆本数据采集系统要求上位机通过串行接口控制单片机AT89S52采集数据并将采集到的数据交给上位机，由上位机进行后续相关的数据处理。
2.4 系统功能
（1）水位自动监控系统可独立运行，也可并入应用行业的信息化系统。
（2）采集及上报各降水井水位监测点的水位数据，上报时间间隔可设置。
（3）支持各类型串口水位计、0-5V或4-20mA信号输出的水位变送器。
（4）支持220VAC供电、太阳能供电、锂电池供电。
（5）现场监测终端具备数据存储功能。
水位监控中心可对水位数据进行存储、分析、生成必要的报表和曲线。
3 自动降水控制系统及远程传输分析研究
3.1 系统架构
整个系统分成两部分，上位机管理程序部分和控制执行硬件部分。 上位机程序完成硬件部分参数设置和对硬件部分的管理， 硬件部分实现来自上位机的各种操作指令。
自动降水控制系统结构示意
3.2 控制指令设计
控制指令分为普通的终端信息设置指令、 开关开启或是关闭控制指令和闪断命令三种。 终端设置指令用来完成终端的各种参数设置； 开关开启或关闭控制指令完成远程网络可控电子开关系统的开关部分打开或者关闭；闪断命令用来发出一个开关脉冲信号。
指令的设计需要考虑三个方面的问题：
（1）能准确地表达各种指令的意义；
（2）具有良好的可扩展性，容易定义新的指令 ，并容易融入命令解释系统；
（3）具有非常好的抗干扰性，干扰信号能被正确识别。
3.3 系统稳定性处理
开关控制系统一个很重要的问题是对来自外部的干扰如何处理，外部干扰主要是电源干扰、继电器触合或是断开时的干扰， 以及驱动类似电机这种设备的时候带来的干扰。 解决干扰问题从四个方面着手：
（1）设计电路的时候尽量采用抗干扰设计；
（2）设计嵌入式系统的时候在软件部分考虑抗干扰设计；
（3）连接各终端组件之间的数据线采用屏蔽线；
（4）嵌入式部分硬件采用金属包装。
3.4 自动降水控制系统管理平台
远程网络电源控制器管理平台具备 5 个基本功能：
（1）终端控制平台：用于操作和管理远程网络可控电子开关系统平台；
（2）信息管理：用于设置终端的基本信息和开关属性；
（3）终端设置：用于设置终端和本地电脑的连接参数。
（4）用户权限：用于设置和管理使用者的管理权限；
（5）系统帮助：是系统的帮助文档。
软件配置步骤
4 结语
作为在城市施工的地铁工程，面临复杂、拥挤的地面环境。深基坑降水的好坏直接影响了基坑安全及周边建筑物沉降的风险。研究这样一种采用自动控制和自动监测、计算机可视化的系统和技术对基坑降水进行实时跟踪监测,可以做到事前对可能产生的风险进行控制，确保基坑安全。监控系统可以使信息实现本地化处理，改善服务器性能，可以使施工场地每一个设备具备上网与服务功能，即每一个设备都可以独立进行服务， 从而大大提高监控的质量和范围。此技术将会有广泛的应用前景，有较好的推广作用。
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论文作者:孟飞
论文发表刊物:《防护工程》2018年第24期
论文发表时间:2018/11/26
标签：水位论文; 系统论文; 基坑论文; 终端论文; 指令论文; 数据论文; 地下水论文; 《防护工程》2018年第24期论文;