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DB42／T 1604-2020 城市综合管廊结构安全自动监测设计规程.pdf6.1.1传感器宜选用国际通用数字信号传感器。 6.1.2传感器应满足各项指标参数的技术需求，包括测量精度、量程、供电方式、输出方式、频率、 响应范围、防护等级、抗干扰性能等。 6.1.3传感器应能在复杂环境条件下正常工作，元器件和防护配件应具有高防护性、高稳定性、高耐 久性和高集成度，传感器外壳的防护等级应不小于IP65。 5.1.4传感器设置应充分考虑管廊结构形式及内部管线布置，做到安装便捷、稳定。 6.1.5传感器安装完成后应立即对其进行初始状态设置或归零处理。 6.1.6传感器的安装可参考附录A的传感器安装图
6.2.1传感器的选型应符合下列规定：
GB/T 31006-2014 自动分拣过程包装物品条码规范a）应根据具体的项目要求和实际应用条件选择合理的传感器类型： 传感器应具有良好的稳定性和抗干扰能力； c）宜选择具有温度补偿功能的传感器； d）应根据传感器性能及现场条件等因素选择传感器合理安装方式：
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e) 应根据传感器类型，选择操作方便、耐久性好且精度合适的信号采集及信号通讯系统，保证监 测结果的可信度，宜优先选用技术先进、微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络 化的传感器元件： f）宜采用数字信号传感器，如采用模拟信号传感器，应先将模拟信号转换为数字信号，通过总线 传输，避免信号干扰对数据质量的影响。 6.2.2常用传感器的选型可参照表规定，使用注意事项宜按本文件附录A的规定进行。
6.3.1传感器的性能参数应符合下列要求：
6.3.1传感器的性能参数应符合下列要求： a 传感器工作状态点宜在满量程的20%一80%内，且最大工作状态点不应超过满量程； b) 应根据监测参数和传感器类型选择适当的采样频率： c) 传感器应具有良好而稳定的线性度； d 传感器应具有良好而稳定的灵敏度和信噪比： e) 传感器应具有良好而稳定的分辨率，且不应低于所需监测参数的最小单位量级； f) 传感器应具有良好而稳定的重复性； g） 传感器测量值应具备较小的时漂和温漂。 6.3.2 传感器除应符合第6.3.1条的性能参数要求外，尚应符合下列规定： a) 不同类型传感器的供电方式应根据实际情况和监测要求确定； b 传感器应满足结构实际使用环境的要求： c) 结构安全监测系统的设计年限应根据监测需要确定； d) 传感器使用前应进行必要的标定、校准或自校； e) 传感器应满足防护要求。 6.3.3 常用传感器的性能参数详见本文件附录B。
6.3.3常用传感器的性能参数详见本文件附录
6.4.1传感器应具备稳定的直流供电，系统应配备备用电源，保证传感器断电后工作时间不少于12 小时。 6.4.2传感器的输入电压应兼容直流12V与24V，具备宽压工作功能，单个传感器功率不宜大于1.5W 保证传感器采集总线的线压降可控，可进行长距离传输。
7.1.1信号采集与传输模块是一种对传感器数据进行采集和传输到管理平台的模块，包含信号采集及 传输硬件和数据传输网络， 7.1.2信号采集及传输硬件应满足传感器的监测要求，还应具有可靠性高、抗干扰能力强、采样率高、 功耗低等特点， 佳输稳定性强 佳输速度快的网络
功耗低等特点。 7.1.3数据传输网络应选用覆盖范围广、传输稳定性强、传输速度快的网络。
7.2.1信号采集方式应根据综合管廊的结构形式、传感器的类型、数量及布置方式等进行设计，并应 满足下列要求： a）传感器相距较远且较分散，宜选用分布式信号采集方式： b）传感器相距较近且分布较集中，宜选用集中式信号采集方式 c）信号采集模块应安装进专用的防护箱。 7.2.2信号采集硬件应根据传感器种类、数量、信号特征、采样频率、数据吞吐量及对信号的预处理 要求等进行选择，并应符合下列原则： a） 应遵循标准协议和标准接口，便于数据传输和存储； b) 应具备实时采集、本地存储、自动传输等功能，应保证现场数据的真实性、有效性和实时性 C) 应满足复杂环境下工作需求，具有防护功能，且应易于更换，更换时不影响软件的使用。 7.2.3 信号采集硬件除符合7.2.2条规定外，还应符合下列规定： a) 数字信号传感器宜选用分布式信号采集硬件，并确定传输距离、传输带宽和速率； 6） 模拟信号宜选用4mA～20mA和0V～10V等标准工业信号，可选用集中式信号采集硬件，并确定 输入范围、分辨率、精度、传输带宽和速率： 信号采集模数转换分辨率应满足传感器分辨率和监测要求，不宜低于16位； d) 模拟信号应进行光电隔离，以增强抗干扰能力。 7.2.4 信号采集软件设计应符合下列规定： a) 应实现数据实时采集、自动存储、缓存管理、即时反馈和自动传输等功能： 6 应与数据库系统和数据分析软件稳定、可靠地通信，可本地或远程调整设备配置，可通过标签 数据库或本地配置文件进行信息读取； C) 应对传感器输出信号、信号采集和传输设备的运行状态信号进行实时采集，对系统运行状态进 行监控，异常时可及时报警； 应能接受并处理信号采集参数的调整指令，并记录和备份处理过程； e) 应能定时启动传感器设备监测运行； f 可按不同的监测内容、采样次序、采样频率来完成对传感器输出的采样与模数转换。 7.2.5信号采集硬件布置应根据监测要求和信号传输距离要求确定，不应影响数据质量；信号采集站 之间应考虑信号采集时间同步性要求。 7.2.6应力与变形监测点采用周期采集模式，采样频率宜不超过1次/小时，当综合管廊结构区段满足 以下条件之一时，采样频率宜适当提高。 a）下穿河流、隧道、城市快速路、主干路、铁路、轨道交通、高速公路、高层建筑、地下管线 桥梁等结构物的区段； 6） 处于富水和软土地质条件的区段； 周围10m范围内有可能影响管廊结构的新建工程施工区段。 7.2.7 当遇到下列特殊情况时，应在常规采样频率基础上适当提高采样频率。 a） 监测数据达到预警值时； b 监测数据异常或变化速率过大时；
7.2.1信号采集方式
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c）存在勘察未发现的不良地质条件，且影响管廊安全时； d）暴雨或长时间连续降雨时； e）邻近工程施工、超载、振动等周边环境有较大改变时； f）出现其他影响综合管廊结构安全的异常情况时。 7.2.8振动监测点应采用触发采集模式，超过预警值时，以不低于200Hz的采样频率采集不小于1024 个采样点。 7.2.9信号采集硬件宜使用工业可编程逻辑控制器（PLC）或远程终端单元（RTU），该硬件设备应符 合以下规定： a）具备可编程功能，可适配各类管廊结构物监测所需使用的传感器及物联网平台： b）具备RJ45网络接口、工业RS485接口、电源浪涌保护设计等硬件功能； c) 具备本地存储空间，支持缓存本地传感器数据7天以上； 信号采集设备宜与管廊监控与报警系统合用，信号采集设备宜采用可扩展、易更换的模块化结 构，符合GB/T15969的规定； e）常用采集设备的选型和使用注意事项宜按本文件附录C的规定进行。
7.3.1物理传输方式应符合下列规定
7.3.2接口与协议应符合下列规定
采集模块的输入电压应兼容直流12V与24V，具备宽压工作功能。
8.1.1数据存储与管理模块应具备数据统一上传、存储、管理、浏览的功能，确保监测数据完整性。 8.1.2数据存储与管理模块应建立用户等级制度，对不同等级用户赋予管理权限。 3.1.3数据存储和管理模块宜设置开放式数据接口，可与其他数据库实现无缝衔接
8.2.1监测数据应当在系统运营期内完整保存，系统宜采用冷热数据分离技术，热数据的有效时间宜 大于6个月。 8.2.2数据库系统应当支持穴余或集群部署，并设置自动备份，宜采用容错服务器，并支持异地容灾 8.2.3数据应进行分层设计，原始传感数据与分析处理后数据独立存储，保证原始传感数据不得被任 何人修改。 8.2.4数据资源需进行鉴权设计，敏感信息应强加密存储
8.3.1原始监测数据应定期存储、备份存档，后处理数据宜保持不少于三个月在线存储，重要数据宜 采用光盘或大数据硬盘永久存储。 8.3.2在应用程序调试完成后，应对数据库进行试运行操作，包括功能测试和性能测试。试运行操作 期间，应做好数据库的备份和恢复工作。 8.3.3应有一个或多个能胜任的授权用户来管理数据库管理系统和它所包含信息的安全。管理员应经 过培训，以便能正确有效地建立和维护安全策略。被授权的管理员应严格遵从系统管理员文档的要求进 行操作，不应蓄意破坏数据库管理系统，不应蓄意违反操程。授权用户应具备必要的授权来访问由数据 库管理系统管理的少量信息。
9数据分析与安全预警模块
9.1.1数据分析与安全预警模块应能根据监测数据对管廊结构安全状态进行分析，并根据分析结果对 管廊结构的安全状况进行预警。 9.1.2应建立明确的管廊结构预警指标，并建立预警机制。 9.1.3预警指标的确定应根据工程特点、结构设计要求等制定，对于工况条件复杂的综合管廊结构宜 通过计算分析或专项评估等方式有针对性制定监测项目预警指标。 9.1.4数据分析及安全预警模块应具备在线分析与实时报警能力。
2.1数据分析模块应根据监测数对管廊结构安全性和耐久性进行全面分析，当设计文件无明确 ，分析内容可按表4执行。
表4数据分析内容表格
c）监测数据图表：监测项目的累计值及变化速率等 d）警情原因分析；
c）监测数据图表：监测项目的累计值及变化速率等； d）警情原因分析； e）警情处理措施建议
10.1.1系统集成指管廊结构健康监测系统作为子系统如何集成至管廊运管综合管理系统。 10.1.2系统集成包括硬件系统集成与软件系统集成。 10.1.3硬件系统集成主要包括数据中心基础设施的集成、网络设备的连接、显示设备的集成等 10.1.4软件系统集成主要包括数据接口与数据界面的集成。 10.1.5系统集成应根据监测系统整体要求，确保各个子系统和模块的兼容性、数据传输可靠性、系 整体稳定性、环境适应性、可扩展性与技术先进性
10.2.1硬件系统集成应采用模块化、单元化、标准化设计，确保硬件模块无缝连接。 10.2.2硬件系统集成应考虑网络通信、环境适应性、防雷的要求，并考虑通信接口、供电接口等兼容 生和匹配性，考虑以最优分配和可靠度最大为约束条件的可靠性和稳定性。 10.2.3网络通信设备选型应考虑网络带宽和吞吐率、品牌和性价比、可扩展性、可靠性和稳定性等。 10.2.4网络服务器可采用X86构架服务器，宜采用工作组服务器或部门级服务器。 10.2.5数据中心的建设应考虑包括通风系统、温控系统、供电穴余系统等基础设施的共享与兼容性， 满足各子系统服务器等设备的支持需求。
10.3.1结构物监测系统应提供标准数据服务接口，综合管理系统可按需调用数据，实现多系统的无缝 接入。 10.3.2数据服务接口的开发宜采用WebAPI、WebService、MQTT等国际通用物联网接口标准，保证 标准性与易读性，并兼顾系统升级与更新的扩展需求。 10.3.3数据服务架构应采用穴余设计，保证服务的高可用性。 10.3.4支持基本的统一认证接入，如LDAP、oAuth等技术，实现多系统间账户体系的集成。 10.3.5若采用界面级别的集成，应采用统一的UI设计规范，保证配色、字体、交互体验等元素的 致性。 10.3.6监测系统必须符合综合管廊运维管理平台的架构设计，应遵循平台化、组件化的设计思想，采 用统一的数据交换、统一的接口标准、统一的安全保障。 10.3.7监测系统可通过管理平台系统软件平台对历史和实时数据进行分析、评估，及时发现病害和判 断其结构安全状况。
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0.4.4报表中的监测数据内容，应包含测点日变化、累计变化信息，并根据预设的报警条件，对发生 日变化或累计变化报警的测点进行高亮显示，汇总报警统计信息。 0.4.5报表中的设备分析内容，应包含项目设备的类型、数量、编号等基本统计信息，另外应当根据 报表的周期，动态计算设备的状态信息，如设备在线率、设备电量统计等。 10.4.6监测数据报表及设备状态统计表详见附录E和附录F。
机房主要用于结构监测信息处理、存储、交换和传输设备的安装和运行的建筑空间，应与机房 房的建设要求可参照GB50174执行
11.1.1监测系统应根据GB/T22239中第二级及以上的要求进行系统运行安全管理。 11.1.2监测系统的维护应执行运行维护管理制度，定期对系统软件进行测试、升级，对配套设备进行 运行检查、维修和更换 11.1.3管理单位应依据各专业标准规范对入廊管线配套的监控系统进行维护，并配合综合管廊运营单 位进行智慧管理系统的接口测试。 11.1.4监测系统的运行维护对象包含硬件、软件、传输线路等，
1.2.1电气设备、接地施工安装应符合GB50303、GB50168和GB50169的规定，并应符合下列规 ： 配电柜、控制柜（台、箱）和配电箱（盘）的安装位置与方式应符合设计要求，并应便于操作和维 护； 配电柜、控制柜（台、箱）和配电箱（盘）不应安装在影响管廊内专业管线敷设、人员通行及有漏 水隐惠的孔口下方等部位，不应安装在低洼、可能受积水浸入的地方； C 所有配电柜、控制柜（台、箱）和配电箱（盘）等应采取防水防潮措施，防护等级不应低于IP54 1.2.2爆炸环境下低压电气设备的安装应符合GB50058、GB3837.14、GB837.15的规定。 1.2.3管廊监测自动化设备（包括PLC/RTU、各类监测传感器等）的防护等级不宜低于IP65，仪器内 CB电路板应进行三防处理（防霉、防潮、绝缘），所使用的三防漆应满足GB/T20633标准。 1.2.4管廊监测自动化设备（包括PLC/RTU、各类监测传感器等）应当进行电磁兼容设计，具备抗静 电、浪涌（冲击）功能。检验标准参照GB/T17626.2、GB/T17626.5。
11.3.1监测系统管理后台必须确保信息完整、数据不可伪造、操作必须真实。 1.3.2监测系统需要对合法用户进行统一管理、监控，避免非法用户登录。 11.3.3监测系统需要确保不同的用户按照各自的权限访问不同的数据。 11.3.4确保系统数据完整，包括： a）不因物理原因影响数据完整性，物理原因指停电、火灾等：
11.3.1监测系统管理后台必须确保信息完整、数据不可伪造、操作必须真实。 11.3.2监测系统需要对合法用户进行统一管理、监控，避免非法用户登录。 11.3.3监测系统需要确保不同的用户按照各自的权限访问不同的数据。 11.3.4确保系统数据完整，包括： a）不因物理原因影响数据完整性，物理原因指停电、火灾等；
a）不因物理原因影响数据完整性，物理原因指停电、火灾等； b）不因逻辑原因影响数据完整性，逻辑原因指修改某个字段等，
11.3.9数据与软硬系统建设应符合以下规定：
a）数据信息安全包括后台基础库信息安全和应用数据安全； b 后台基础库信息安全，在访问控制、系统和信息完整性、系统与通信保护、数据平台维折 据管理等角度进行安全设计； 应用数据安全，在访问控制、系统与通信保护、数据安全隔离、数据和信息的完整性数据 维护上进行安全设计。
A.1传感器的分类和性能参数
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DB42/T16042020?压差式传感器倾角传感器红外激光测距传感器裂缝传感器加速度传感器4自用自用0000电缆000通信电缆00通信电缆0000电缆给水管44图A.1管廊测点横断面参考布设图●压差式沉降传感器倾角传感器口红外激光测距传感器裂缝传感器加速度传感器口RTU数据采集箱回RS485总线L监监监监监测测测测测断断断断断面面2面面面134n图A.2管廊测点纵断面参考布设图16
DB42/T16042020A.2传感器选择A.2.1沉降传感器A.2.1.1沉降传感器宜根据监测目的和要求进行选择，当设计要求未明确时可按表A.1进行选择。表A.1沉降传感器特性名称基本原理优点不足基于连通管原理，将多个储液容器通测量量程小，对于高差过连通管连接在一起，通过测量各个静力水准仪测量精度高，振动影响小较大的管廊需要设置容器的液面高度，测量监测点间相对多个转点差异沉降。基于连通管原理，将多个储液容器通过连通管连接在一起，通过测量各测压差式沉降仪点的液体压力差，测量监测点间相对差异沉降。基于影像识别的测量精度高，可测量二维向变对管廊内通视及照明变形测量仪形，不需要连接管线条件要求较高设备不宜保护，对管廊自动全站仪测量精度较高内通视及照明条件要求较高A.2.1.2沉降传感器可选压差式传感器，压差式沉降传感器和加速度传感器的大样图及安装图如图A.3至A.5所示。70.0042.00042.0004.4833.6055,72单位：mm169.97图A.3压差式沉降传感器大样图（参考）17
DB42/T16042020R39.0042.00057.00067.00R2.50120°单位：mm图A.6倾角传感器大样图（参考）150.00136.0015:0040.5090.005.000单位：mm安装方式：50.001、塑料膨胀螺栓8×40塑料管+M5×40不锈钢钉；2组，把倾角仪支架固定在梁体上；95.002、塑料膨胀螺栓8×40塑料管+M5×40不锈钢钉；4组，把倾角仪保护罩固定在梁体上。120.00图A.7倾角传感器安装图（参考）A.2.3振动传感器振动传感器宜根据监测目的和要求进行选择，当设计要求未明确时可按表A.3进行选择。19
表A.3振动传感器特性
表A.4裂缝传感器特性
A.2.4.2裂缝传感器的大样图及安装图如图A.8及A.9所示。
裂缝传感器的大样图及安装图如图A.8及A.9所才
表A.5各类传感器特性（续表）
常用传感器性能要求见表B.1所示
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附录B （资料性） 常用传感器性能要求
表B.1常用传感器性能要求
表B.1常用传感器性能要求（续）
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附录C （资料性） 采集设备的选择
管廊结构健康监测用采集设备宜采用工业可编程逻辑控制器（PLC）或远程终端单元（RTU）， 备应符合表C.1~表C.6的参数或功能要求
表C.1硬件核心参数
表C.3传感器信号采集
表C.5工作环境和防
表C.6其他功能特点
表C.6其他功能特点
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附录D （资料性） 综合管廊结构安全监测管理平台协议示例
附录D （资料性） 全监测管
示例1： 简介 本协议是智能硬件RTU与监控中心之间的数据通讯协议。 本协议适用于城市综合管廊结构安全自动监测数据传输系统的建设及数据管理， 监测类型定义 管廊安全监测中可能会用到的监测类型、类型编码及监测指标如表D.1所示
表D.1监测类型、类型编码及监测指标
表 D.2RTU 属性表
RTU设备状态格式如下：0001
表D.3传感器状态码表
表D.4设备上传监测数据表
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GB/T 39214-2020 船舶总段制造完整性要求表D.4设备上传监测数据表（续表）
文件类型数据上传如表D.5所示。
表D.5文件类型数据表
设置终端时间成功：$cmd=settime&result=suc 设置终端时间失败：$cmd=settime&result=fai
查看采集和上传参数 设置传感器的采集间隔，上传间隔，加报间隔，设置这三个传感器参数时需要指定传感器ID加 序号，如表D.6所示。
CNAS-EL-08：2014 CNAS-EL-08：2014 机械产品检测领域认可能力范围表述说明表D.6传感器参数表