水运工程自动化监测技术规范JTS-T+305-2021.docx

中华人民共和国行业标准水运工程自动化监测技术规范JTS/T3052021生编单位：中交上海三航科学研究院有限公司批准部门：中华人民共和国交通运输部施行日期:2021年11月15日人K*1.UMM1.中根公田1总贝I1.1.0.1为规范水运工程自动化监测技术要求，提高自动化监测质量，提升水运工程全寿命管理水平，制定本规范.1.0.2本规范适用于水运工程自动化监测系统的设计、实施和维护。1.0.3水运工程自动化监测除应符合本规范外，尚应符合国家现行有关标准的规定。3基本规定3.0.1本条推荐采用自动监测的具体情况为：(1)监测点所处环境条件限制，导致人工监测无法实施：(2)人工监测难度大的项目，包括监测频次较高导致的人工监测难以实施，也包括虽然监测频次不高但是人员难以到达或者周边环境过于狂杂的情况：(3)监测频次要求较高的项目，即监测频次高于1天一次：(4)自动化监测前期一次性投入较高.而后期监测成本远低于常规监测方式,监测期限越长，经济性越好，因此从经济性上考虑，长期监测时较适合采用自动化监测技术：(5)具有特殊要求的监测项目，是指结构关键位置的测点、或要受力位良、影响结构安全的重点监测项目和监测数据的实时性要求较高的监测项目等。3.0.2本条中监测频次是指单位时间内的监测次数：监测期限是指监测单位提供监测服务的时间期限，4监测系统设计4.0.2本条对监测系统的设计原则做出基本要求，水运工程项目测点布置区域多较为分散，适合采用分布采集，集中管理的方式，监测现场一般采用标准总线搭建通信网络，然后再通过统一的数据输出接口和监测服务器进行双向交互。模块化是将系统分离成独立功能模块的方法，可以方便地进行模块间组合、分解.方便单个模块的功能调成，系统具有较强的扩展性,可以根据监测技术需求进行排列组合，快速搭建监测系统，当部分模块出现故障时，不会影响其他模块正常工作，具有较强的适用性.因此水运工程自动化监测适合采用模块化的方式4.0.3分数独立控制方式是在监测现场配置能独立完成数据采集、通信的监测子站，然后把数据汇聚到监测服务器，这种方式适用于测点间距比较远的场合：集中控制方式是指监测现场的监测子站不具有独立工作能力，由监测服务器对监测子站进行查询和控制：混合控制方式为以上两种方式组合使用。4.0.4本条中监测系统的可扩展性包括两个含义，一是指硬件设备的可扩展性，即监测设备支持根据需要增加监测项目或者监测点，也就是可以增加通道的数量：二是娥件的可扩展性，可以添加新的功能或者修改完善现有功能来考虑未来的发展.4.0.7.1集中采集是将多个传感器用信号电缆引至数据采集设备进行采集，分散采集是将传感器直接接入数据采集设备，数据采集设备再通过总线级联。4.0.72数据采集设备具备指令设定、时钟修改、系统参数配置等远程控制的功能，能够提高系统的自动化程度，方便远程对监测系统进行设设和更改，实现无人值守自动化采集。4.0.7.4应答式是在查询应答工作方式下，采集设备自动采集和存储,但不主动传送给监测服务器。只有当中心发出查询指令时,才将数据送出。自报式是一种不受分中心指令控制的工作方式，按照搐设的监测频次，在动将数据向监测服务涔发送，其特点是功耗低、结构简单、实时性强，能较好反映参数变化全过程。4.0.7.6在水运工程自动化监测系统中,可能存在不同的监测对象和监测项目接入同一个数据采集模块的情况，会使用不同的监测频次，因此规定对数据采集设备可以设置不同的监测频次.4.0.9.1地处偏远、环境恶劣的水运工程项目，现场信号情况、数据传输速率、传输数据量对监测数据和监测服务器之间的通信有较大影响，因此工程所处环境作为考虑因素。4.0.9.4修发链路能力是指某个传输线路发生故障时，能够保证数据完貉性和可旅性的能力。4.0.10.1自供电系统有风力发电、太阳能供电和风光互补供电等方式4.0.10.4根据现场实施经5佥，雷击对监测系统的破坏威胁较大，因此供电系统的防雷设计也卜分重要。1.0.12.6在工程前期不具备自动采集，或监测系统故障的情况下，可以由测试人员携带二次仪表直接读取传感器数值.通过监测软件预苗的人工录入接口录入数据，保障数据的完整性和连续性。JO5.1 一般规定1 .1.1.2水运工程现场环境较为恶劣,多盐雾、潮湿环境，因此在选择设备时需要满足现场环境要求。5 .1.1.3水运工程自动化监测项目涉及传感器和数据采集模块数据的数据传输，数据采集模块到监测服务曙之间的数据传输，会遇到自然现软干扰、电磁环境干扰等情况，因此要求选用的设符需要具有较强的抗干扰能力。6 .1.2自动化监测系统的优势在于可以在无人值守的情况下远程获取监测数据,因此设备需要具有自检和自诊断功能，方便远程调试和维护。5.2 传感器5.2.3电子元罂件通常都有一定的温度系数，其输出信号会随温度变化而漂移，称为“温漂”。本条中传感器温度补偿是指为减小温漂，采用补偿措施在一定程度上抵消或减小其输出的温漂.另外，水运工程中很多监测项目对环境温度敏感，因此需要对环境温度同步监测。5.3 数海除设答1 .11.2数据采集设备的分辨率一般要大于传感器的分辨率，这样才能充分利用传感器的性能，如果传感器分辨率大于数据采集设备分辨率，这样只能得到分辨率低的输出结果，浪费硬件资源。532动态采集一般用于动力特性参数的采集，般包含加速度、速度、位移、应变等，通过以上参数的时程曲线，能够获取被测结构的自振频率、阻尼比、振型等动力性能参数，和捋态采集的主要区别在于果样短率,比如应力应变等参数既可以使用静态聚集，也可以使用动态采集，主要取决于监测需求。533根据奈奎斯特(NyqUiSt)采样定理，当采样须率大于信号中最高频率的2倍时，采样之后的数字信号完整地保留了原始信号中的信息，又考虑高频信号混叠和方便计算机处理两个因素，采样频率取信号最高频率分量的2.56倍以上。在实际使用时，如果主要关心频率成分，采样频率可以设置信号最高频率的2.56倍、4倍、如果关心信号的幅值，采样频率一般取关心的信号频率的IO倍以上，才不会使信号幅值有明显的失真2 3.4在动态监测中，采样频率不可能无限高也不需要无限高，一般只关心定频率范国内的信号成分，理论上信号保护的频率成分是无穷的，高频的信号可能混叠到低频段，给信号分析带来困雄.因此动态采集设番需要具有低通沌波功能.只容许低于截止频率的信号通过，离于截止频率的信号则被阻隔、减弱。5 .3.5为保证采集数据质以，提高系统的信噪比，需要对信号进行放大、述波、去噪、隔离等预处理，对于信号强度盘级有较大差异的不同信号，采集器需要对信号进行隔窗.避免强信号对弱信号的干扰.6 .3.6自动巡测指系统按照预先设定的监测频次、监测范围进行自动监测采集各个传感器数据，该采集行为具有周期性的特点；遥测指系统按照人工发布的监测指令进行指定性的监测行为，该采集行为具有临时性的特点。7 .3.8采样频率指每秒从连续信号中提取并组成自散信号的采样个数.即计算机每秒钟采集多少个信号样本：采样时长是按照预设采样频率来象的一段时间.6系统安装与调试6.1系统安装6.1.2.9传感器安装完成后进行现场测试，便于及时发现异常传涔:6.1.4.3信号电缆、通信电缆在敷设时与可能产生电磁干扰的强电电缆分开敷设.62系统联调6.2.4设置传感器初始状态是使传感器的输出为零.若有零漂现象,一般采用分段线性零漂假设法进行处理。6. 2.5.2过程线比较法是分别选取某一测点在相同次数、相同时间的自动测值和人工测值.分别绘出自动化测值过程线和人工测值过程线，进行规律性和测值变化幅度的比较。7. 2.6.3自动采集数据缺失值的产生原因多种多样，从缺失的分布来讲可以分为完全随机缺失、随机跳失和完全非随机缺失，这里主要避免完全非随机性缺失率。对于因监测仪器损坏且无法修爱或更换而造成的数据缺失，以及系统受到不可抗力及非系统本身原闪造成的数据缺失,不计入应测数据个数。统计时段根据实际监测需要取1天、2天或I周，结合项目经验，自动化监测数据缺失率不应大于第。7数据分析与报告8. 0.1相关关系不仅包括监测项目间的相关关系，也包括物理量的时空关系，7.0.2粗差是测量误差的一种，一般是指绝对值大于3倍中误差的监测误差，对于自动化监测来说一般是指设备某些部件的偶然失效等因素引起的测量相差；误差是指测量值和其实值之差，根据误差产生的原因及性施可分为系统误差与偶然误差两类。7.0.5产生异常数据原因主要有结构状态变化引起的和监测系统自身异常引起的“7.0.9阶段性报告-般有两种，一是监测设计规定周期的阶段性报告：二是当监测物理盘明显超过正常值或水工建筑物发生损坏时监测实施单位提供的报告“