1、.48：Resiing2023年4月江西建材质量控制与检测北斗在装配式预制梁顶推姿态监测的研究陈鼎湖南高速铁路职业技术学院，湖南衡阳421003摘要：文中基于北斗系统的时空特性，结合桥梁预制梁装配施工过程中精度要求高、时延要求小等技术特点，结合计算机技术、局域网无线通信技术、物联网传感技术等高新技术优势，建立一套基于北斗系统的桥梁顶推姿态监测系统的整体解决方案。关键词：无线；监测；智能顶推中图分类号：U418.8文献标识码：A文章编号：10 0 6-2 8 90（2 0 2 3）0 4-0 0 48-0 3earch on Beidous Attitude Monitoring of Pref
2、abricated Beam PushiChen DingHunan Technical College of High-speed,Hengyang,Hunan 421003Abstract:Based on the time and space characteristics of the Beidou system,combined with the technical characteristics of high precision andlow time delay requirements in the assembly and construction of bridge pr
3、ecast beams,combined with high-tech advantages such as computertechnology,LAN wireless communication technology,and Internet of Things sensing technology,the establishment of a The overall solution ofthe bridge push attitude monitoring system based on the Beidou system.Key words:Wireless;Monitoring;
4、Intelligent push1背景分析随着我国工业化建设的快速发展，桥梁装配式预制技术在桥梁工程中得到了广泛应用。装配式预制桥梁是指桥梁各部分构件全部或部分采用预制，然后运至现场进行拼装的桥梁。这种桥梁的特点是施工周期短、对现场的干扰少、施工质量可控，特别适用于抢险救灾工程、市政工程以及海上桥梁工程等。在装配式预制桥梁拼接顶推施工过程中，由于跨径、线路等原因，需要对预制梁进行姿态监测，保证桥梁的顺利拼接。现有监测方式主要是通过人工操作机械完成的，顶推行进速度、方向只能人工监测和控制，并且在通过弯道等道路过程中，转角通过标尺和指针的形式显示精度低，行进至终点时的偏差较大，需对梁体进行再次修正
5、才能进行拼接。2设计原则根据预制桥梁的结构、工程规模、工程特点以及工程所在地的地质条件，结合国内外发展现状，总体设计构想是突出重点、兼顾全面、仪器布置力求少而精，使预制桥梁顶推行进姿态监测系统形成一个统一的整体。系统设计依据以下原则。（1）可靠性。为确保桥梁安全监测系统真正发挥应有的作用，系统必须稳定可靠，所采集的数据必须准确，必须正确反映各建筑物及其基础在不同时期的变化情况，降低系统故障率，发生故障时，能及时排除。（2）先进性。数据采集速度快、精度高，具备数据快速采集处理、管理和预报等功能。选用稳定可靠的观测设备，实现自动化观测与数据处理。（3）经济性。应力求功能好且成本低。3系统组成作者简
6、介：陈鼎（198 3-），男，湖北衡阳人，本科，工程师，主要研究方向为地理信息系统。预制梁顶推姿态监测系统由北斗高精度定位基准站、北斗高精度定位观测站、环境气象传感器、无线数据传输模块、智能终端以及监测数据展示平台等部分组成。监测桥梁行进的轨道中心线4个北斗基站线路中心线到达位置初始位置图1预制梁顶推姿态监测示意图北斗高精度定位基准站用于为预制梁姿态监测站提供定位差分数据。北斗高精度定位观测站用于安装载预制梁的4个特定位置，观测预制梁在顶推过程中的整体姿态信息。气象观测站安装于预制梁上或施工场地周边，用于监测顶推施工过程中的气象环境参数，主要对风速、风向、温度、湿度等参数进行实时采集。无线数据
7、传输模块及智能网关用于在施工现场搭建无线局域网环境 2】，为北斗观测站及气象参数的实时采集提供畅通的网络环境。智能终端用于现场实时查看顶推施工过程中预制梁的姿态变化，随时调整顶推方案及施工进度。4系统优势（1）提高施工质量。实时反馈顶推过程中的各项参数，为操作人员提供真实的行进姿态信息和精确指导，从而提高施工质量。（2）提高效率，降低成本。姿态监测系统将指导操作人员进行操作，提高准确度，减少重复操作的可能性。492023年4月江西建材质量控制与检测（3）提高施工数字化水平。系统提供友好的人机界面，可视化操作，优化顶推施工人员组成，数字化施工全过程记录，提升驾驶人员的观察视界。（4）顶推施工过程
8、可回溯。姿态监测系统可实时保存行进过程中的各项参数记录，便于事后对顶推过程进行质量回溯，为优化顶推施工方案提供数据支撑。5性能指标巡测采样时间可以由用户人为设定，最快可达5 Hz的数据更新频率；姿态监测精度水平方向优于10 mm，高程优于20mm；航向角监测精度优于0.0 2；横滚角监测精度优于0.05；系统工作电压为DC9-36V；系统故障率不大于5%；防雷电感应不小于2 0 0 0 V；数据采集装置，能适应应答式和自报式两种方式，按设定的方式自动进行定时测量 3。6系统功能预制桥梁顶推姿态监测系统主要用于顶推行进过程观测预制梁，桥梁结构的各项参数，包括风速风向、空气温湿度以及桥梁结构的整体
9、偏移、倾斜等数据。通过安装于预制梁上的北斗观测站，对桥梁整体进行建模，生成梁体的三维可视化模型，将各观测站数据与桥体模型进行实时动态关联，模拟梁体在顶推过程中的动态模型。全面地了解桥梁顶推过程中的行进状态，从而及时采取应对措施，减少施工风险。6.1平面偏差监测将北斗高精度观测站安装在预制梁4个指定位置，通过锚固或粘接等方式固定，减少对预制梁整体性状的损坏。安装时监测点位1（3）与监测点位2（4）的连线，要与预制梁的中心线保持垂直（即组成2 条与预制梁中心线垂直的监测线）。通过量测中心线分别距离4个监测点的垂距，即可建立以4个监测点为基点的预制梁模型，用于动态展示预制梁中心线距离设计行进线路的偏
10、差值 4。6.2高程偏差监测北斗高精度观测站实时采集监测点位的三维空间坐标，通过采集4个监测点位在顶推行进过程中的高程数据，实时分析预制梁行进过程中的俯仰及横滚角度，及时调整行进路线和顶推方案，确保预制梁顶推过程安全平稳。6.3终点位置引导在顶推姿态监测系统智能终端设置终点位置坐标，并通过无线网络实时采集各监测点的实时位置信息，通过对比放样的方式，在智能终端（或监控平台）界面实时展示预制梁当前位置距离设计位置的距离和偏差，精准控制对接过程，确保施工进度的精确实施。6.4施工坐标系匹配系统具备坐标转换系统，通过配置转换参数可将北斗观测站的观测数据转换为施工独立坐标系，更精确地显示预制梁顶推过程中
11、距离设计位置的相对距离。6.5预警信息提示顶推姿态监测系统具备水平偏移预警以及倾斜横滚角度预警等多种预警模型。水平偏移预警。实时采集监测点位置坐标，通过模型计算得出预制梁中线位置距离预定轨道的偏差值，根据偏差值与预警阈值的实时对比计算，进行预警触发。当预制梁中心超出轨道线距离过大时，智能终端界面即可通过预制梁模型颜色变化或信息提醒等方式进行预警。倾斜横滚角度预警。实时采集监测点位置高程，通过模型计算得出预制梁整体水平度，根据水平角度变化与预警阈值的实时对比计算，进行预警触发。当出现预制梁在顶推过程中出现较大的角度倾斜变化时，智能终端界面即可通过预制梁模型颜色变化或信息提醒等方式进行预警。7测试
12、过程7.1基站实施基准站在单一项目内，通过埋设基准点或浇筑固定式观测墩的方式进行基准站架设，架设基准站时，需要对中基座进行严格的对中整平，确保基准站每次的启动位置相同。减少因基准站启动位置偏移导致的坐标误差，避免每次基准站重设产生的点校正等重复操作。7.2导线测量预制桥梁顶推过程中，首先，需要在施工场地铺设顶推轨道。现场安装调试基准站完成后，对一台测站设备进行调试，在完成RTK设置，得到高精度定位结果后，将测站设备延轨道线进行逐点测量（测量过程可重复多次，提高导线精度），提取轨道线在独立坐标系中的坐标值，通过测量得到的轨道线的平面坐标，绘制现场平面图，用于后续顶推姿态监测系统可视化界面。7.3
13、测站安装测站通过预制支架，将GNSS观测天线固定在预制梁的指定位置（一般为四个边角点）。观测站接收机及通讯、供电等辅助系统通过控制柜放置在预制梁表面适当位置 5 。并做好安全措施，防止移动过程中出现掉落情况。7.4测试数据运行轨道曲线要素：半径R=300m；右偏角a=150003；交点里程：JD1=K3+200；缓和曲线长度10=5 0 m；ZH 坐标（5 0 0,5 0 0）,JD 1坐标（5 6 4.5 38,5 0 0）6 表1轨道坐标数据表点位里程轨迹长度X坐标Y坐标高程数据ZHK3+135.4620500.000500.00078.8322K3+140.0004.538500.001
14、504.53878.8353K3+150.00014.538500.034514.53878.8364K3+160.00024.538500.164524.53778.8465K3+170.00034.538500.458534.53278.8556K3+180.00044.538500.981544.51878.860HYK3+185.46250501.388549.96578.8588K3+190.00054.538501.800554.48478.851QK3+199.73464.272502.914564.15478.83410K3+200.00064.538502.949564.41
15、878.82111K3+210.00070.538504.428574.30778.809YHK3+214.00674.544505.113578.25578.79913K3+220.00080.538506.233584.14378.78814K3+230.00090.583508.326593.92178.77815K3+240.000100.583510.640603.64978.77016K3+250.000110.583513.109613.34078.76417K3+260.000120.583515.668623.00778.766HZK3+264.006124.589516.7
16、05626.87678.7728结语随着北斗卫星导航系统的全球组网完成，北斗系统的定位精度不断提高，应用范围不断扩大，北斗系统已成为向全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要时空基础设施。北斗系统已在交通运输、农林渔业、水文监测、气象测报、通信授时、电力调度、救灾减灾、公共安全等领域得到广泛应用，产生了显著的经济效益和社会效益。（下转第5 3页）53上接第49页）-上接第47 页）2023年4月江西建材质量控制与检测实际值差值最小，充分证明了该组合模型在矿区沉降预测中的优势。表58月2 7 日下沉量实测值与各预测值求参比较非等间最优权BP神实测值隔灰色参数组合方残差残差经网络残差求参模型法求参求参求参下沉0.830.85-0.020.91-0.080.88-0.05系数主要影响角1.541.60-0.061.71-0.171.65-0.11正切最大下79.3376.812.5270.498.8473.535.80沉角/3结语本文依据最优权组合方法，将BP神经网络模型与非等间隔灰色模型科学合理的组合，并通过矿区开采地表沉降观测数据构建模型。最终通过三种预测模型的
