MSS50移動模架智能監控系統技術方案

劉興峰 山東恒堃機械有限公司

一、工程概況及移動模架簡介

海南鋪前大橋是海南省“兩橋一路”的重要組成部分和關鍵性控制工程之一。大橋位于海南文昌市鋪前鎮與海口塔市村之間，長度3.96km。設計標準為雙向六車道一級公路設計，設計速度80Km/h。本項目箱梁設計采用MSS50移動模架法施工。

MSS50移動模架全長166.98米，總重1114.4噸。主要由主梁、鼻梁、橫梁、牛腿倒運系統、前吊梁、后吊梁、內模、外模、推進小車和豎向千斤頂等組成。

二、移動模架智能監控系統技術方案

（一）設計原則

MSS50移動模架作為一種橋梁現澆設備，在混凝土澆筑施工過程中，各主要構件要承受施工載荷和自重產生的力，同時產生一定的變形，受力和變形均不能超過設計值，需要進行實時監控；在模架移動過孔過程中，運動構件的動作同步性、協同性，對施工安全至關重要，也需要進行實時監控；移動模架為大型施工設備，其受力構件、運動構件較多，澆筑工況和過孔工況需監控的部位分散在設備各處，監控難度較大。

以往的移動模架設備，沒有配備專用的監控系統，設備監控完全靠施工人員巡視檢查，在檢測的準確性、實時性、便捷性上不能滿足施工需求。

根據本項目及相關標準規范的要求，結合設備的具體情況，利用成熟先進的現代控制技術、傳感技術和公司自身豐富的工程經驗，充分考慮整體系統的先進性、實用性、可靠性、操作簡易性、經濟性，并提出切實可行的設計、實施方案，以保證移動模架工作的可靠性和作業質量，進而確保整個項目的順利完成。

該系統可實現實時數據采集、施工流程控制、施工流程動畫監控、報警處理、斷電終止誤操作、各工況視頻顯示等主要功能。

（二）系統設計方案

監控系統主要由監控中心、視頻監控子系統、設備受力監控子系統、三大部分組成。

1.監控中心。設備現場配備專門的監控中心。監控室寬敞舒適，視野良好，配有辦公桌、椅子和空調。監控室內放置有一臺監控上位機、兩臺顯示器、硬盤錄像機以及數據轉換線等設備。

監控室是對整個監控系統進行查看和管理的中心。管理人員可通過一臺顯示器對視頻監控子系統進行查看和管理；通過另外一臺顯示器可以查看和管理設備狀態監控子系統和應力監控子系統。

2.視頻監控子系統。視頻監控系統能全面、直觀的觀察模架各個工控的運行情況和箱梁施工過程。視頻監控系統主要由攝像機、交換機、無線網橋、硬盤錄像機、監控中心、網絡及電源連接線組成。

根據模架的施工特點，攝像機的布置情況如下：

（1）加長鼻梁兩端各設一臺，可觀察牛腿倒運及模架過孔情況；（2）前鼻梁1處設置一臺，觀察底模板及橫梁情況；（3）鼻梁1上方，標高高于橋面2米處，設一臺高清球機，全面觀察箱梁施工情況及模架過孔情況。

視頻監控系統采用了光纜、無線網橋和網絡云傳輸三種通訊方式。與監控室同側的攝像機通過光纜與硬盤錄像機連接，另外一側的攝像機通過交換機和無線網橋與硬盤錄像機連接，在現場監控中心上能查看監視畫面，并進行相關設置和管理。云端球機通過4G網絡遠程傳輸，在遠程的監控中心（項目部或公司的電腦）可查看球機的監控畫面，并進行相關設置和管理。

（三）設備受力監控子系統

系統結合結構在澆筑和過孔時的受力特點，進行關鍵構件的應力監控和主梁撓度監控，通過監控中心的數據，判斷設備的受力情況及構件的應力是否在安全范圍之內。

設備受力監控子系統由監控傳感器、自動化測試系統、上位機和專用系統軟件組成。

結合結構在澆筑和過孔時的受力特點，進行構件應力和主梁撓度監控。在鼻梁、主梁支點平衡梁和主梁跨中的最大受力處安裝合理布置了28個傳感器進行應力監控；在主梁支點和主梁縱向跨中布置了4套靜力水準儀進行撓度監控。同一測點并列布置兩個應變計，1個應變計故障時，另外1個可正常測量數據。這種布置使系統更加穩定、可靠。

圖1：結構受力及撓度監控傳感器布置圖

受力監控子系統的數據通訊采用了總線電纜傳輸、基于ZIGBEE的現場無線網絡傳輸和基于GSM/GPRS的電信網絡傳輸三種數據通訊方式。

傳感器通過總線電纜將數據傳輸到自動測試系統，自動測試系統通過ZIGBEE無線網絡和電信網絡分別將數據傳輸到現場監控中心和遠程監控中心。

三、結語

該方案結合MSS50移動模架造橋機的整機性能、結構特點和具體操作細節來進行設計，并配備了遠程監控功能，對模架的各個工況，及各個動作進行必要的監控，實時掌握設備的信息，并能夠主動對設備操作進行監控，以確保設備的安全使用，避免人為操作及其他因素造成的安全事故，最大限度保障了設備的安全和施工的順利進行，對各類型移動模架安全監控有一定的借鑒意義。