自動反饋調節(jié)系統(tǒng)在基坑降水-回灌精細化控制的應用

1、    自動反饋調節(jié)系統(tǒng)在基坑降水-回灌精細化控制的應用    周望張雷常來劉永強李志力【摘 要】管理施工精細化需要降水運行的各個環(huán)節(jié)進行實時監(jiān)控和控制，南京市公共工程建設中心研發(fā)出自動反饋調節(jié)系統(tǒng)，并應用于南京和燕路過江隧道降水施工中，取得了良好效果，為其他類似工程積累了經(jīng)驗，提供了參考?！綼bstract】the refinement of management construction requires real-time monitoring and control of every link of precipitation operation

2、. nanjing public engineering construction center has developed an automatic feedback regulation system， which has been applied in the precipitation construction of nanjing heyan road tunnel crossing the river， and achieved good results， which has accumulated experience and provided reference for oth

3、er similar projects.【關鍵詞】自動反饋調節(jié)系統(tǒng);基坑降水;精細化控制【keywords】automatic feedback regulation system; foundation pit dewatering; fine managementtu74                                          【文獻標志碼】a 

4、                              1673-1069（2019）09-0139-021 引言隨著數(shù)字化、信息化、智能化的發(fā)展以及物聯(lián)網(wǎng)技術的日趨成熟，對降水運行的各個環(huán)節(jié)進行實時監(jiān)控和控制成為可能。監(jiān)控測量技術及可視化技術的應用，能夠將現(xiàn)場降水運行數(shù)據(jù)直觀地展示到計算機或手機終端上，利用郵件或app軟件推送，在監(jiān)測值超過閾值的情況下及時向相關單位人員進行報警，有效對基坑降水運行風險進行控制，確保基坑開挖安全。目前，許多降

5、水單位對基坑降水自動化控制進行研究，取得了一定成果。但目前對于降水監(jiān)測與控制的集成化不足，大多僅利用某個單一監(jiān)測量對降水運行進行自動控制，尚少見利用多監(jiān)測量綜合分析進行降水智能控制的案例。實際上，降水工程是一個系統(tǒng)性、整體性的工程1，受整體多因素共同影響制約，僅僅針對其中某一局部或某一因素的自動控制無法達到降水運行協(xié)調有序進行的目的，降水過程中依然離不開大量人員參與控制。因此，建立一套能夠將自動監(jiān)測系統(tǒng)收集到的坑內坑外降水井、觀測井、回灌井水量、水位數(shù)據(jù)以及周邊沉降數(shù)據(jù)結合現(xiàn)場開挖工況、天氣條件等多因素進行邏輯運算，從而自動調節(jié)降水設備功率或回灌流量的自動反饋調節(jié)系統(tǒng)十分必要。2 工程實踐在南

6、京和燕路過江隧道工程實踐中，研發(fā)出一套自動反饋調節(jié)系統(tǒng)，這套自反饋調節(jié)系統(tǒng)由信息采集系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三部分組成。信息采集系統(tǒng)將水量、水位以及周邊沉降等數(shù)據(jù)進行實時采集、分類存儲，傳輸至信息處理系統(tǒng)2。信息處理系統(tǒng)將數(shù)據(jù)進行分析，根據(jù)預先設定的控制量（如降水水位深度、沉降速率、水位下降速率等）對控制系統(tǒng)發(fā)出指令?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)信息處理系統(tǒng)的指令通過調整水泵功率、閥門大小等手段對出水量、水位、沉降進行控制，并由信息采集系統(tǒng)將控制后的數(shù)據(jù)反饋給信息處理系統(tǒng)，信息處理系統(tǒng)自動根據(jù)控制結果調節(jié)控制指令，從而起到自動反饋調節(jié)的作用。該工作現(xiàn)場的信息采集系統(tǒng)由自動監(jiān)測水位計、電磁流量計組成。為了及

7、時了解現(xiàn)場情況，同時避免重要信息被過多數(shù)據(jù)淹沒，采樣頻率設置為每分鐘一次。獲取的數(shù)據(jù)可以實時顯示在網(wǎng)站和移動app上，如圖1所示。通過對某些水位敏感區(qū)域進行分析后，當這些區(qū)域的水位異常時（如超過設定的某個閾值或階段變化值），云平臺會將報警信息發(fā)送至用戶手機短信或微信上，現(xiàn)場管理人員及相關技術人員收到報警信息后可及時對現(xiàn)場進行處理?，F(xiàn)場信息控制系統(tǒng)由計算機工作站組成，可實時顯示采集的數(shù)據(jù)并進行分析，存儲監(jiān)測點的歷史水位變化曲線，并能將某個時間段的水位數(shù)據(jù)導出到excel中。通過預設的程序進行邏輯運算，對現(xiàn)場控制系統(tǒng)下發(fā)指令?，F(xiàn)場控制系統(tǒng)主要控制水位和出水量。水位的控制采用遙感浮球閥控制3，如圖2

8、所示。井內水位低于浮球位置，浮球給遙感閥門壓力信號，遙感浮球打開閥門排水口開始排水，井內水位高于浮球位置，浮球給遙感閥門壓力信號，遙感浮球關閉閥門排水口停止排水。出水量控制采用高精密可控變頻控制箱控制，通過調節(jié)輸出電流大小及功率，對工程涉及的降水井統(tǒng)一進行協(xié)調控制，保證各區(qū)域降水滿足工程需要。除此之外，由于場地臨近長江，滲透系數(shù)大，水量補給快，水位恢復非?？欤?分鐘水位恢復超過10%，因此，一旦停電水泵停止運行，坑內水位大幅上升，淹沒基坑內施工機械和人員造成的后果無法估量，影響基坑的安全。因此，需要保證一路工業(yè)用電停電后另一路工業(yè)用電能及時使用，保證停電1分鐘內能將確保降水井的電源得到更換，確

9、保在基坑開挖過程中降水不得長時間中斷。針對這一難題，本工程采用電源智能切換系統(tǒng)，市電電源和備用電源均連接至“tu-mg”中央智能控制器上，中央智能控制器控制“tgm-e”全自動轉換開關在市電電源停電時立即切換至備用電源。考慮到所有水泵一次性瞬間啟動電流較大會對供電網(wǎng)絡產(chǎn)生沖擊，設計時將支路開關設置延時啟動，分路分時啟動各支路接觸器，這樣在無人值班的狀態(tài)下，能保證水泵的正常啟動運行。3 結論整個工程共涉及114口降水井、57口觀測井以及217口坑外回灌井，井數(shù)量多，各井啟動時間不一，各工程段需要控制的水位深度不一，控制內容復雜。自動反饋調節(jié)系統(tǒng)在本工程中的應用，充分體現(xiàn)了施工精細化管理控制理念。利用最新的物聯(lián)網(wǎng)技術和智能處理計算，不僅能夠讓施工各方有效協(xié)調，保證了項目的順利實施。同時，也節(jié)約了人力成本和能源消耗，控制了基坑外側地面沉降變形，取得了良好的環(huán)境效益和社會效益?！緟⒖嘉墨I】【1】瞿成松.基坑降水系統(tǒng)及其應用j.上海國土資源，2010，31（4）：48-52.【2】曾華，張國強.深基坑降水的自動控制研究與應用j.地質裝備，2007（06）：28-31.【3】李太玲，李務倫，郭培合.基坑降水自動控制系統(tǒng)的探討j.中國煤炭地質，2010，22（02）：46-48.中小企業(yè)管理與科技