某南方机场二期扩建项目中,供油工程输油管线进入收尾阶段,将采用定向钻在不停运情况下下穿跑道、草坪等区域。因地质复杂,施工易扰动土层引发沉降位移,威胁航班安全。按国家航空安全规范、管道施工标准及空管局要求,需对施工影响区开展长期高精度自动化沉降监测,实时掌握跑道沉降动态。
徕卡MS60机场自动化监测
项目需求
该项目地处机场高安全管控范围内,作业环境极端严苛。客户核心需求包括:
● 精准获取定向钻施工影响区域内地表沉降数据,实时捕捉跑道沉降变化规律并实现异常预警。
● 设备需严格遵循空管局规定,在无人值守模式下完成周期性监测。
● 监测数据需实时同步传输至后端平台,实现集中存储、专业化分析与远程管理。
项目难点
1、遵循空管局明确要求,监测设备不得在机场内部布设,仅能布署于机场围墙外侧,单台设备监测距离超过150米,为了获得远距离地面监测数据,需要将仪器架在高处。
2、距离机场跑道80米范围内严禁布设棱镜监测点位,需依赖免棱镜测量模式,但受观测位置限制,激光入射角过小导致传统全站仪免棱镜测量数据稳定性不足,同时业主要求高程监测精度控制在毫米级,普通全站仪也难以满足要求。
3、监测区域冬季大风频发,强风环境不仅影响设备安装稳定性,还可能干扰测量精度,对设备防护性能提出极高要求。
4、跑道区域为航空核心运营区,飞机起降频次密集,不允许监测人员进场作业,传统人工监测模式完全无法适配。
5、机场施工管控严格,禁止携带大型施工设备,且围墙外无额外电力布线条件,设备安装与供电方案需实现独立适配。
6、业主要求设备能够实现自动周期性监测并实时回传数据至电脑端供其进行分析和管理。
1、传感器层
采用徕卡MS60全站扫描仪作为核心监测设备,该设备不仅可以实现免棱镜高精度测量,同时还具备扫描功能,可实现对机场跑道的平整度分析等。
2、平台应用层
徕卡GeoMoS自动化监测软件平台可以实现各类传感器(全站仪、GNSS、气象和岩土传感器等)的连接、控制和运行,进行测量数据的收集、存储和呈现,以及数据的计算、评估和后处理,轻松应对各种复杂的监测挑战。
3、通讯层
DTU数据无线传输模块(搭配SIM卡,可以实现超远距离稳定通讯)。
4、供电单元
高效太阳能板+大容量储能电瓶(满足无外接电源场景的持续供电)。
1. 设备安装
布置观测墩时,由于监测距离较远,传统高度的观测墩由于激光入射角太小,导致免棱镜测量数据易受干扰,难以满足精度要求。因此,现场浇筑了混凝土观测桩,再以此为基础,在墩体上部安装5米高的定制钢架,将徕卡MS60架设于钢架顶端,通过提升仪器高度大幅改善观测角度,有效解决了免棱镜测量不稳定的问题。同时,钢架与全站仪保护罩均采用三角支撑结构与高强度螺栓固定,进行专项抗风加固处理,确保在冬季大风环境下不晃动、不变形,保障仪器安全。
安装专用配电箱,内置DTU通讯模块,借助物联网卡实现内网穿透,保障数据传输无延迟、无中断;采用高效太阳能板+大容量电瓶的独立供电方案,满足设备全天候持续运行需求。
2. 自动化监测设置
(1)监测点位
沿定向钻管道轴线方向按30米间距布设监测断面,根据管控要求,将监测断面分为棱镜监测区域和免棱镜监测区域。棱镜监测区域断面上按5米间距布设徕卡L型监测棱镜,确保全面覆盖施工影响区域及跑道关键监测点位,无监测盲区。
棱镜监测点位
免棱镜监测点位
(2)扫描分析
基于监测控制点设站定向完成后,使用徕卡MS60扫描功能可以对定向钻下穿施工影响的重点区域针对性扫描,完成不同施工阶段数据采集;经徕卡Cyclone 3DR软件进行多期数据对比分析,直观反映施工影响区域整体形变情况,实现“点+面”的多维数据监测效果。
(3)监测间隔
默认设置为1小时一次,可根据冬季大风强度、施工进度灵活调整为0.5小时,确保及时捕捉沉降动态,避免因环境因素遗漏关键数据。设置完成后,设备自动开展全点位周期性监测,实现24小时不间断自动化沉降监测,无需人工干预。
3. 数据回传浏览分析
自动化监测获取的沉降数据通过串口,基于GPRS网络实时同步传输至内业处理工作站,用户可在千里之外随时随地调取各监测点的沉降数据,进行多维度数据分析、异常识别及数字化可视化呈现。一旦出现沉降数据超出安全阈值的情况,系统将自动触发预警,为机场管理方与施工单位提供快速决策支持,及时采取防控措施。
? 精度优异
徕卡MS60全站扫描仪具备0.5″超高测角精度,免棱镜模式下有效测程可达2000m,搭配棱镜测距可达10000m,测距精度为1mm+1.5ppm,完美适配项目对监测精度的严苛要求,精准捕捉每一处细微沉降变化。
? 环境适配性强
徕卡MS60全站扫描仪采用IP65超高防护等级设计,搭配保护罩与抗风钢架,可从容应对冬季大风、低温等恶劣天气,机身结构坚固耐用,无变形、损坏风险,确保长期监测过程中精度稳定、运行可靠。
? 人力成本大幅优化
全自动化监测模式彻底摒弃了传统人工监测效率低、精度差、频率低、人工成本高的弊端,无需人员长期驻场值守,大幅减少了人力资源投入。同时,监测频率与数据精度较传统模式显著提升,真正实现了降本增效与精准监测的双重目标。
撰稿:华东运营事业部 李吉博 梁金宵
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