反应堆厂房施工集成平台2.0安全监控系统设计方案

反应堆厂房施工集成平台2.0安全监控系统设计方案目录TOC\o"1-4"\h\z\u1监控系统设计 监控系统设计集成平台2.0使用周期长、作业情况复杂、受力情况多变，尤其考虑不同步顶升和17级台风等极端工况的影响，需要对其使用全过程的监测，以掌握其使用阶段的安全状况显得尤为重要。集成平台安全监控系统由平台状态监测系统、平台作业环境监测系统、集成设备监测系统等组成，其中平台状态监测系统对平台进行应力应变、水平度、垂直度监测；平台作业环境监测系统对平台周围环境、表观及进出平台人数进行监测；集成设备监测系统对液压系统、吊机及轿厢运行数据监测。安全监控系统组成如图所示：图1安全监控系统架构平台状态监测（1）应力、应变监测1）监测目的及要求集成平台承受荷载主要通过钢桁架传递至钢立柱，再传递至支点上，因此须对主要承力的钢桁架及钢立柱进行强度监测。2）测点布置及走线钢立柱测点集成平台竖向承力构件为钢立柱，经有限元分析，钢立柱顶部弯矩较大，应力水平较其余部分明显，因此将测点布置在钢立柱顶端，具体布置情况如下图所示，6根顶端连接有伸缩臂吊机的钢立柱，其顶端分别布置2个应变传感器，合计12个应变传感器。下平台顶层跨中测点集成平台主要承力构件为主次桁架，经有限元分析，下平台顶部沿环向跨中区域桁架应力及挠度较其余部分明显，因此在下平台相应区域分别布置应变传感器，具体布置情况如下图所示，下平台顶层跨中应变传感器共布置24个。下平台顶层径向桁架测点下平台顶层作为主要的堆载区和行人通道，为外壳钢筋绑扎、预埋件安装、模板作业等提供施工作业面；因此下平台顶层沿径向桁架应力较其余部分明显，将应变传感器布置在下平台顶层跨中悬挑区域的上弦杆，具体布置情况如下图所示，下平台顶层径向桁架应变传感器共布置24个。图2应力、应变监测点布置应力、应变监测点走线测点走线分别采用竖向和环向的走线方式，环向通过安装镀锌线槽的方式进行走线，环向线槽的位置固定在上平台顶部钢立柱靠内一侧。竖向及径向走线通过镀锌钢管进行布线，所有线缆的端口处须采用波纹软管，起到走线方便与保护线缆的作用，最终将所有信号线缆汇总到中控室内。（2）水平度、垂直度监测1）水平度监测集成平台作为施工堆载、施工人员活动区域，因堆载不均衡、顶升不同步、意外撞击等原因可能导致较大标高差异，此时产生较大结构内力，对集成平台安全产生影响，因此须对集成平台平整度进行监测。为监测集成平台是否在同一平面范围内，分别在12处钢立柱顶端布置静力水准仪。12个水准仪的安装高度要求控制在同一高度；并且为了保障压力传递的快速响应，将水路的首尾进行互通连接，测点布置如下图所示。2）垂直度监测集成平台钢立柱高度较高，当有水平位移发生时，附加弯矩较大，为此，需对传递竖向荷载的12个钢立柱进行垂直度监测，监测点设置在钢立柱顶端位置。倾角计独立采集每个钢柱在顶升、下降及运维过程中的倾斜角度，对环向和径向分别单独数据采集，具体布置如下图所示。图3水平度、垂直度监测点布置3）测点走线水平度、垂直度传感器走线方式与钢立柱处应变传感器走线方式基本一致，其中水准仪的通液管和信号线同步布设，水准仪的通讯链路独立开来，和其他传感器互不干涉，信号线缆汇总到中控室内，水准仪与倾角计的信号线可考虑2路组成，在其中某一个钢立柱处断开。作业环境监测（1）环境监测集成平台周围的温湿度和风速风向对其顶升及下降有一定影响，因此须对环境数据进行长期监测，主要对风速风向及环境温湿度进行监测。环境监测设备安装于集成平台钢立柱顶部（见下图），监测线缆通过线管汇集到集成平台上平台顶部桥架内，最终汇总于中控室。（2）表观监测表观检测分为两类。第一类（见下图）的12台半球形摄像机分别安装于距离12个支承点最近的挂架立杆上，可监控支点处爬升框钩爪是否与承力件外侧爪靴连接可靠；第二类（见下图）的6台球形摄像机分别安装于3台6米高的伸缩臂吊机顶部两侧位置，可观察到整个集成平台整体的作业及堆载情况。第三类（见下图）的24台半球形摄像机分别安装于上平台顶钢立柱顶(12台)与下平台顶钢立柱顶(12台)，可观察下平台堆载及内外壳人员作业情况。这四类的表观检测数据通过DVR视频后台服务器及液晶显示器，将画面集中显示于中控室的监控大屏。图4平台作业环境监测点布置（3）进出平台人数监测通过将智能摄像机(各通道出入口均设置)安装于液压顶升平桥塔身顶端（一处）的可移动端顶部及两处安全梯笼处，通过智能监控摄像机提供的SDK实现人员进出范围设定，可实时统计集成平台进出人数。图5进出平台人数监测集成设备监测通过MODBUS协议采集液压系统中液压缸压力与行程数据；通过TCP/IP协议通信监测伸缩臂吊机及液压顶升平桥升降机的运行状态，最终将所采集数据在监控界面实时展示（见下图）。图6集成设备监测图安全监控平台监控平台简单易操作，可通过PC端（65寸4k显示器）等查看监测数据、曲线图表。可对图表显示方式进行设置。可将集成平台三维模型进行组装与拆解显示，可通过点击监测数据直接导航实际监测项目的所在位置。通过软件专有的历史数据查看，可以将数据导出、设置数据采集时间间隔及数据保存档时间等。另提供报警设置（设定报警阈值、发送短信）、数据库管理(云服务器拥有大型网络数据库)、成果输出(日报、数据表、曲线图)等。图7安全监控平台监测数据反馈本工程施工平台安全监控系统采用定期在线连续监测系统，采集的原始数据经初步分析与转换后，通过安全监控平台将监测数据以可视化的形式进行展示，并提前设置监测数据上限报警值，当传感器失效和监测数据超限将实时预警时，安全监控系统会推送报警短信至预定人员，人员收到报警短信后，须及时应急值班人员进行应急处置，平台停止堆载，伸缩臂吊机停止运行，安排专员核查对应位置平台堆载情况、主要杆件及节点变形情况，并将情况报送至平台设计方，商定处置措施，异常排除后，经现场负责人确认后，方可继续施工。监控系统采购监控系统采购清单序号货物名称位置数量备注序号1~20为硬件采购1光纤光栅应变传感器详见1.1节图260个1、归“1.1平台状态检测”2、焊接安装3、技术参数详见表22光纤光栅解调仪中控室控制机柜1个技术参数详见表33水平度传感器详见1.1节图312个1、归“1.1平台状态检测”2、焊接安装3、技术参数详见表44双向垂直度传感器详见1.1节图312个1、归“1.1平台状态检测”2、焊接安装3、技术参数详见表55风速、风向传感器详见1.2节图41个1、归“1.2作业环境检测”2、螺栓安装3、技术参数详见表66温度、湿度传感器详见1.2节图41个1、归“1.2作业环境检测”2、螺栓安装3、技术参数详见表77视频监控摄像机详见1.2节图4球机6个1、归“1.2作业环境检测”2、螺栓安装3、技术参数详见表8半球机36个8进出平台人数摄像机详见1.2节图5液压顶升平桥塔身顶1个1、归“1.2作业环境检测”2、螺栓安装3、技术参数详见表94、安全梯笼处摄像机数量根据实际数量确定进出平台安全梯笼出入口2个9综合采集仪（总线数据采集仪）中控室控制机柜1个总线数据采集仪应具有多通道同时测量功能，系统稳定可靠。适应岩土工程气候环境正常工作，并具有防水、防雷、抗电磁干扰等能力。1、通道数8个带光电隔离通道2、浪涌保护：1500W3、输出电压：DC5-24V4、工作环境：-25℃-65℃5、外尺尺寸400*300*185mm左右6、隔离电压2500V7、输入电压AC220V/12V8、防护等级IP689、通信输出:4G/5G/RJ45【内置无线GPRS】10、重量6Kg左右1032路网络硬盘录像机NVR中控室控制机柜2个1、主要接口:至少内置4个硬盘接口。视频输入接口:2个RJ45，视频输出接口:1路HDMI、1路VGA;音频输入接口:1个RCA，音频输出接口:1个RCA。2、基本电气参数:AC220V供电;11交换机中控室控制机柜3个1、≥24口千兆POE+网口；2、POE+单口供电功率可达30W12数据采集工控机中控室控制机柜1个用于采集软件CPU：酷睿i5十代及以上，内存：16G，硬盘：固态硬盘512G13平台显示工控机中控室控制机柜1个用于平台展示CPU：酷睿i5十代及以上，内存：16G，硬盘：固态硬盘512G独立显卡8G及以上14服务器中控室控制机柜1个采用WindowsServer系统，两颗银牌4310或以上，内存2*16G，1T固态硬盘，4T机械硬盘15UPS中控室1个C3KS，电池容量大于300AH16光缆/至少2500米单模单芯铠装光缆，外径3mm，带不锈钢螺旋管铠装17屏蔽信号线缆/至少800米国标，RVVP4*0.5平方，带屏蔽18六类非屏蔽网线/至少1400米六类及以上非屏蔽网线19线缆保护至少3000米镀锌管或不锈钢螺纹管20控制机柜中控室1个用于放置：综合采集仪、硬盘录像机、键盘、显示器、鼠标、交换机、解调仪、工控机、服务器、UPS，尺寸600*800*1800(mm)序号21为安全监控平台总体要求，序号22~25软件采购子项的技术要求21安全监控平台详见1.4节及23节（3）安全监控平台/以软件包的形式呈现，后续供应商将采集数据与该软件包连接，进行三维可视化展示22动力系统液压缸行程、压力数据监测//通过MODBUS协议采集液压系统中液压缸压力与行程数据23集成设备运行监测//通过TCP/IP协议通信监测“伸缩臂吊机及液压顶升平桥升降机”的运行状态24Unity三维模型/1嵌入安全监控平台，可视化，轻量化处理，三维点选；可旋转25软硬件安装调试及硬件质保期//厂家提供安装服务，包含安装过程中所需人工、安装耗材、所需工具及安全措施等费用，以上硬件质保期不低于两年，且包含系统两年的维护。安全监控系统技术参数要求（1）平台状态监测1）应力、应变监测应力、应变检测通过安装在钢结构表面的应变传感器（具体安装位置见1.1节）实现监测，同一部位的应变计选择串联在一起，应变计和线路均采用防腐、防锈蚀保护措施（用于室外的钢结构体系，充分考虑温度变化的干扰）。由于测试周期较长，测试频率要求相对较高，且长期暴露于变温环境中，通过对比（见下表）三类主流应变传感器的适用性，将光栅光纤类传感器作为首选。表1三类主流应变传感器的适用性对比技术特点技术类型光纤光栅传感技术振弦传感技术电阻传感技术传感器种类数量齐全，近全系土木监测传感产品齐全，近全系土木监测传感产品较少，仅应变、位移传感产品测量精度高较高较高长期稳定性高（石英晶体材质，长期稳定）一般一般是否需要温度修正需要需要需要响应时间快，可支持动态监测慢，不支持动态监测快，可支持动态监测传感器链路形态可串联、并联、串并联；多个传感器接入一个采集通道仅并联，每个传感器需要一个采集通道仅并联，每个传感器需要一个采集通道现场线缆使用量较少，线路清晰较多，线路错综复杂较多，线路错综复杂抗干扰能力完全不受电磁干扰受电磁干扰较大受电磁干扰较大信号传输能力长，可达10KM较短，约300米以内短，建议150以内，防雷能力无源，无需防雷措施需要防雷措施需要防雷措施受链路损耗影响波长（频率）检测，对线路损耗冗余大频率检测，对线路损耗冗余大电压检测，受线路损耗影响大系统造价较高中等高寿命长，可达10年以上较长，一般为1-2年短，一般为半年内短时监测系统集成度高，单个项目一般只需1台采集设备低，单个项目需要多台采集设备低，单个项目需要多台采集设备近些年在土木工程上的应用情况主要用于长期监测、动态监测主要用于中长期监测、静态监测主要用于短期监测，动态监测光纤光栅式表面应变计主要用于测量混凝土或钢结构表面的应变。外界应变通过传感器安装座将应变传递到内部的传感芯，高精度的传感芯将感受到的微小应变转换为极为敏感的光学波长，通过解调仪器进行解析，光纤光栅式表面应变计技术参数如下表所示。表2光纤光栅式表面应变计技术参数种类光纤光栅式表面应变计技术参数光栅中心波长1528-1568nm量程±2000με测量精度0.2%F.S.分辨率0.05%F.S.防护等级IP68写入方式采用飞秒直写光纤光栅温补方式内置温度补偿封装形式含不锈钢支架与保护盒工作温度-40℃～+80℃检测报告及合格证均需提供注：FS：一个精度为0.5%FS的传感器，在满量程范围内，其测量结果与实际值的偏差不会超过满量程的0.5%。光纤光栅式表面应变计是将裸光栅通过某种技术固定在特定设计的机械件上，在通过特殊的封装工艺制成传感器，当被测物体的温度、应力应变、振动速度等物理量发生变化时，传递到光纤光栅上，光栅的栅格发生变化，通过光纤光栅解调仪测量出变化量，并解调出所需的数值，光纤光栅解调仪技术参数如下表所示。表3光纤光栅解调仪技术参数种类光纤光栅解调仪技术参数通道数8/16//24/32波长解调范围1528-1568nm波长解析精度2pm分辨率1pm重复性2pm扫描频率3Hz数据采集速率≥2HZ工作带宽≥40dB光学接口FC/APC通信接口RJ45、HDMI、USB电源及功耗AC220V；＜50W工作温度、湿度-5℃~45℃；(0-95%)R.H.温漂＜3pm@(0-40)℃动态范围＞40dB检测报告及合格证均需提供2）水平度监测通过压差水准仪实现集成平台水平度监测，各监测点均布置在各钢立柱顶部（见1.1节），选择其中1个监测点为基准点，余下11个监测点分别同基准点进行对照，监测12根立柱的支点的相对位置主要采集平台顶升前和顶升完毕的静态数据，压差式水准仪参数如下表所示。表4压差式水准仪技术参数参数指标参数指标量程0-2000mm可选测量精度0.05%FS分辨率0.01mm工作电压DC9-24V过载能力150%F.S温度漂移＜±0.01%FS/℃稳定性＜±0.1%FS/年最大电流0.02A测量介质水、防冻液介质温度-40℃-80℃工作环境温度-40℃-80℃，湿度无要求抗震性能25g采样间隔最高20Hz上传间隔1~18000s，可任意设置供电方式支持锂电、光储一体化或市电使用寿命≥5年输出信号RS485出线4芯防水屏蔽信号电缆防护等级IP68【含不锈钢支架与保护盒】外形尺寸70*70*50mm压差水准仪原理3）垂直度监测通过垂直度传感器实现集成平台垂直度监测，采用具有最新的MEMS技术的倾角计，其数字输出的双轴精度高，通过测量静态重力场变化，转换成倾角变化，变化通过数字方式直接输出当前的姿态角，须具备体积小、抗外界电磁干扰、承受振动冲击能力强的特点，倾角计技术指标如下表所示。表5倾角计(双向垂直度传感器)技术参数参数指标参数指标测量范围±15°精度0.005°测量轴X、Y轴

（双轴）分辨率0.0005°交叉轴误差0.001°输出方式RS485抗振性能＞2000g工作温度-40℃～+85℃工作湿度0~90%存储温度-55℃~+100℃输出频率/采样间隔最高支持20Hz上传间隔1~18000s，可任意设置防护等级IP67【含不锈钢支架与保护盒】供电电压9-36V，支持锂电、光储一体化或市电（2）作业环境监测1）环境监测风速风向监测通过集风速、风向两种气象要素为一体的传感器，实现风速、风向监测，该传感器具有结构紧凑、无任何移动部件、坚固耐用、安装方便、免维护的特点，技术参数如下表所示。表6风速、风向传感器技术参数气象要素测量范围分辨率准确度风向0-359.9º（无死角）0.1º±2

º风速0-80m/s0.01m/s±(0.3+0.03V)m/s电源要求12～30V

DC

（功耗：16mA@12V）输出方式RS485，4-20mA电流信号输出②温湿度监测通过温湿度传感器与上位机软件可对温湿度进行精确测量，具有自动采集和存储测量数据的功能，实现长期监测，减少人为误差，温湿度传感器技术参数如下表所示。表7温湿度传感器技术参数参数指标参数指标输入电压DC（9-30）V分辨率温度：0.05℃湿度：0.1%RH采集频率1S/次，可设置稳定性温度：小于0.1℃/年湿度：小于1%RH/年测量范围温度：-40℃～+120℃湿度：0～100%RH通讯接口RS-485接口测量精度温度：±0.1℃湿度：±2%RH防护等级IP68工作温度-20℃~+60℃工作湿度0%RH~80%RH2）表观监测表观监测用到的摄像机体积小、防尘、防水等级高，输出画面清晰，主要技术参数如下表所示。表8表观监测技术参数名称主要技术参数名称主要技术参数400万高清星光夜视室外poe网络防暴摄像机400万全彩夜视球机调节角度水平0~355°垂直0~75°调节角度水平360°，垂直-15~90°焦距典型2.8mm，4、6、8mm可选焦距5.9~135.7mm最大图像尺寸2560*1440（400万）最大图像尺寸2560*1440（400万）接口协议（API）开放型网络视频接口，ISAPI，SDK，GB28181接口协议（API）开放型网络视频接口，ISAPI，SDK，GB28181工作温湿度-30℃~60℃，湿度小于95%（无凝结）工作温湿度-30℃~65℃，湿度小于90%（无凝结）尺寸≤φ121*92mm尺寸≤φ208*345mm供电方式DC：12V；PoE：802.3af，Class3供电方式DC：12V防护等级IP66防护等级IP663）进出平台人数监测选择400万定焦人员检测筒型摄像机，用于统计进出集成平台的作业人员，该设备内嵌深度学习算法，以海量图片及视频资源为路基，实现对客流统计、区域关注度、人员密度等功能的准确统计。支持多种智能模式：倾斜客流、人员密度、拥挤检测、人数统计、Smart事件，多种智能模式可按需切换，同时支持定时切换智能模式。人数统计：支持同时运行区域关注度、在离岗检测、热度图和智慧照明功能；热度图为1个识别区域，智慧照明为3个识别区域，其他功能至多支持8个识别区域，128个目标。倾斜客流：基于行人轨迹分析，统计指定场景内目标人员进入、离开和经过的情况，至多支持3个识别区域，256个目标。人员密度和拥挤检测：可检测指定场景内人员的拥挤情况，根据人数和占空比配置密度等级，至多支持8个识别区域；人员密度针对大场景，至多支持1000个目标。拥挤检测针对小场景，至多支持128个目标，主要技术参数如下表所示。表9人员检测筒型摄像机技术参数名称主要技术参数400万定焦人员检测筒型摄像机图像支持2560×1440@30fps实时帧率，图像更流畅；支持透雾，并具有多种白平衡模式，适合各种场景需求系统功能支持开放型网络视频接口、ISAPI、GB/T28181、和ISUP协议接入；支持同时20路取流；支持萤石平台接入安全服务支持三级用户权限管理，支持授权的用户和密码，支持IP地址过滤焦距&视场角2.8mm：水平视场角：98.4°，垂直视场角：53.2°，对角视场角：115.4°电源输出DC12V，100mA，接口类型端子座启动和工作温湿度-30℃~60℃，湿度小于95%（无凝结）电流及功耗DC：12V，0.9A，最大功耗：10.8W防护等级IP67（3）安全监控平台安全监控平台软件操控及展示界