專利名稱：基坑降水自動(dòng)控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及自動(dòng)化數(shù)控領(lǐng)域，尤其涉及一種用于監(jiān)測(cè)并控制地下工程基坑水位的自動(dòng)控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
地下工程施工，主要是基坑開(kāi)挖，在開(kāi)挖過(guò)程中，由于地下承壓水的存在，對(duì)基坑 開(kāi)挖具有嚴(yán)重安全威脅。特別是深大基坑，開(kāi)挖前都要通過(guò)水泵先降低地下水的水位，進(jìn)行 基坑降水?；釉诮邓^(guò)程中要嚴(yán)格控制承壓水的水位，降水過(guò)量或降水不到位都可能造 成重大隱患。降水過(guò)量會(huì)嚴(yán)重影響周圍環(huán)境并引起地面沉降，降水不到位則影響基坑開(kāi)挖 安全。特別在大量的隧道深基坑開(kāi)挖過(guò)程中，降水控制顯得尤為重要。目前，本發(fā)明人已在申請(qǐng)?zhí)枮?00720068106.0的發(fā)明專利中闡述了基坑水位自 動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠在及時(shí)反映地下水水位變化，有必要在任意時(shí)刻內(nèi)了解基坑內(nèi)、夕卜 地下水水位的瞬時(shí)信息，但對(duì)電源缺乏保護(hù)，一旦因故斷電，則可能造成無(wú)法檢測(cè)和控制水 位的情況，并很可能由此造成重大安全事故。為杜絕事故發(fā)生并有效檢測(cè)和控制基坑降水 水位，有必要采用一種具有備用保護(hù)電源并能自動(dòng)監(jiān)測(cè)和自動(dòng)控制的自動(dòng)控制系統(tǒng)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種基坑降水自動(dòng) 控制系統(tǒng)，可對(duì)基坑降水進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)測(cè)和控制，對(duì)基坑降水進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤檢測(cè)，事前對(duì) 可能發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行控制，確?；娱_(kāi)挖安全。為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案如下一種基坑降水自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括水泵、電源及電源自動(dòng)控制 系統(tǒng)、井內(nèi)水位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)，所述的電源通過(guò)電源自動(dòng)控制系統(tǒng)連接于基坑井 內(nèi)的水泵上，所述的井內(nèi)水位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括位于井內(nèi)檢測(cè)點(diǎn)的水位傳感器、數(shù)據(jù)自動(dòng) 采集儀和連接二者的頻變信號(hào)線，所述的水位傳感器采集檢測(cè)點(diǎn)水位的壓力參數(shù)通過(guò)頻變 信號(hào)線傳輸至數(shù)據(jù)自動(dòng)采集儀，所述的數(shù)據(jù)自動(dòng)采集儀連接至計(jì)算機(jī)并由其屏幕顯示，并 反饋至電源自動(dòng)控制系統(tǒng)的中央智能控制器，所述的中央智能控制器連接并控制所述的水 泵。為了一種優(yōu)化的設(shè)計(jì)方案，萬(wàn)一市電停電，水泵停止抽水，基坑被淹。上述的電源 為雙電源，包括市電電源和備用電源，該備用電源為發(fā)電機(jī)組，市電電源和備用電源均連接 至中央智能控制器上，所述的中央智能控制器連接到水泵控制箱內(nèi)，由水泵控制箱連接并 控制水泵起停，所述的電源自動(dòng)控制系統(tǒng)包括連接市電電源和備用電源的“TGM-E”全自動(dòng) 轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)以及“TU-MG”中央智能控制器。作為更進(jìn)一步的優(yōu)化設(shè)計(jì)，所述的井內(nèi)水位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的水位傳感器放置于 基坑內(nèi)、外的觀測(cè)井中，通過(guò)頻變信號(hào)線連接至數(shù)據(jù)自動(dòng)采集儀，該數(shù)據(jù)自動(dòng)采集儀設(shè)定數(shù) 據(jù)采集以秒為單位的時(shí)間間隔，并設(shè)有數(shù)據(jù)文本保持所采集的數(shù)據(jù)。[0009]為了達(dá)到更為優(yōu)化的效果，在每個(gè)觀測(cè)井的水位觀測(cè)孔內(nèi)放置一水位傳感器，傳 感器的放置深度大于孔內(nèi)水位變化最大值。基于上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型較現(xiàn)有技術(shù)具有如下技術(shù)優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型的方案實(shí)現(xiàn)了基坑水位檢測(cè)和保持的自動(dòng)化，無(wú)需人工測(cè)量，市電供 電停止時(shí)能自動(dòng)切換到備用電源；實(shí)時(shí)性，監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)自動(dòng)保存在計(jì)算機(jī)數(shù)字文本中，并在 監(jiān)視屏中實(shí)時(shí)顯示；數(shù)據(jù)連續(xù)性，在任意時(shí)刻均有對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)；可視化，監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)以曲線的 形式顯示在監(jiān)視屏上。做到對(duì)基坑水位的實(shí)時(shí)監(jiān)控、即時(shí)報(bào)警、迅速反應(yīng)，大大提高了基坑 工程作業(yè)的安全性，且能保證系統(tǒng)在無(wú)人值守的情況下正常運(yùn)行。
圖1是本實(shí)用新型基坑降水自動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型基坑降水自動(dòng)控制系統(tǒng)中檢測(cè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖和具體的實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型基坑降水自動(dòng)控制系統(tǒng)做進(jìn) 一步的詳細(xì)闡述，但不能以此來(lái)限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。首先請(qǐng)看圖1，圖1是本實(shí)用新型基坑降水自動(dòng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。由圖可 知，本實(shí)用新型的基坑降水自動(dòng)控制系統(tǒng)包括有水泵、電源及電源自動(dòng)控制系統(tǒng)、井內(nèi)水位 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)。所述的電源通過(guò)電源自動(dòng)控制系統(tǒng)連接于基坑井內(nèi)的水泵上，所述的井內(nèi)水位數(shù) 據(jù)采集系統(tǒng)包括位于井內(nèi)檢測(cè)點(diǎn)的水位傳感器、數(shù)據(jù)自動(dòng)采集儀和連接二者的頻變信號(hào) 線，所述的水位傳感器采集檢測(cè)點(diǎn)水位的壓力參數(shù)通過(guò)頻變信號(hào)線傳輸至數(shù)據(jù)自動(dòng)采集 儀，所述的數(shù)據(jù)自動(dòng)采集儀連接至計(jì)算機(jī)并由其屏幕顯示，并反饋至電源自動(dòng)控制系統(tǒng)的 中央智能控制器，所述的中央智能控制器連接并控制所述的水泵。上述的電源為雙電源，包括市電電源和備用電源。該備用電源為發(fā)電機(jī)組，市電電 源和備用電源均連接至中央智能控制器上，所述的中央智能控制器連接到水泵控制箱內(nèi)， 由水泵控制箱連接并控制水泵起停，所述的電源自動(dòng)控制系統(tǒng)包括連接市電電源和備用電 源的“TGM-E”全自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)以及“TU-MG”中央智能控制器。轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)可自動(dòng)-手動(dòng)兩用， 但一般不宜進(jìn)行手動(dòng)操作。對(duì)于控制水泵的不間斷運(yùn)行，其A185-3022接觸器扮演了一個(gè) 重要角色，在選擇接觸器時(shí)，一定要考慮超過(guò)水泵額定電流的1. 5倍的負(fù)載容量，從溫升角 度確保能適合該負(fù)載長(zhǎng)期且不間斷工作，不然就有可能造成因長(zhǎng)期運(yùn)行溫升發(fā)熱而自動(dòng)跳 開(kāi)，造成水泵自動(dòng)斷電，停止運(yùn)行。井內(nèi)水位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和連接方式如圖2所示，圖2是本實(shí)用新型基坑降 水自動(dòng)控制系統(tǒng)中檢測(cè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)圖。由圖可知，所述的井內(nèi)水位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的水位 傳感器放置于基坑內(nèi)、外的觀測(cè)井中，通過(guò)頻變信號(hào)線連接至數(shù)據(jù)自動(dòng)采集儀，該數(shù)據(jù)自動(dòng) 采集儀設(shè)定數(shù)據(jù)采集以秒為單位的時(shí)間間隔，并設(shè)有數(shù)據(jù)文本保持所采集的數(shù)據(jù)。為了達(dá) 到更為優(yōu)化的效果，在每個(gè)觀測(cè)井的水位觀測(cè)孔內(nèi)放置一水位傳感器，傳感器的放置深度 大于孔內(nèi)水位變化最大值。上述的電源控制系統(tǒng)主要通過(guò)中央智能控制器(控制柜)來(lái)實(shí)現(xiàn)，在市電供電停 止的瞬間，信號(hào)自動(dòng)發(fā)給備用電源(柴油發(fā)電機(jī)組)，備用電源在收到信號(hào)的瞬間，根據(jù)事 前設(shè)定的啟動(dòng)時(shí)間，立即自動(dòng)啟動(dòng)并達(dá)到穩(wěn)定電壓向系統(tǒng)供電；當(dāng)市電恢復(fù)供電時(shí)，信號(hào)給發(fā)電機(jī)組并迅速自動(dòng)切換至市電供電，發(fā)電機(jī)組自動(dòng)停止運(yùn)行。在電源切換過(guò)程中市電斷開(kāi)時(shí)，帶載水泵會(huì)停止運(yùn)行，切換至備用電源后，要求水 泵會(huì)自動(dòng)再次啟動(dòng)運(yùn)行?？紤]到所有水泵一次性瞬間啟動(dòng)電流較大會(huì)對(duì)供電網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生沖 擊，設(shè)計(jì)時(shí)將支路開(kāi)關(guān)設(shè)置延時(shí)啟動(dòng)，分路分時(shí)啟動(dòng)各支路接觸器，這樣在無(wú)人值班的狀態(tài) 下，能保證水泵的正常啟動(dòng)運(yùn)行。例如，在上海軌道交通四號(hào)線董家渡隧道修復(fù)工程中，需要開(kāi)挖東、中、西三個(gè)基 坑，基坑的開(kāi)挖深度達(dá)到41米，已經(jīng)進(jìn)入到承壓含水層，要確?；娱_(kāi)挖的安全性，需要將 承壓水位降到42米以下，實(shí)際水頭降達(dá)30米以上?，F(xiàn)場(chǎng)抽水試驗(yàn)表明抽水水泵停止運(yùn)行 后，井內(nèi)水位在一個(gè)小時(shí)內(nèi)即可全部恢復(fù)。如果在基坑開(kāi)挖過(guò)程中，坑內(nèi)的水泵一旦停止運(yùn) 行，將會(huì)直接影響到基坑的安全。實(shí)踐中我們采用了具有以下具體組成結(jié)構(gòu)的基坑降水自動(dòng)控制系統(tǒng)(1)雙電源自動(dòng)控制。根據(jù)項(xiàng)目情況，降水最大的水泵負(fù)荷功率需要675KW左右， 考慮安全系數(shù)，除了市電電源以外，我們還配備了 800KW的柴油發(fā)電機(jī)組作為備用電源，采 用的是美國(guó)卡特比勒公司的產(chǎn)品，發(fā)電機(jī)具有自動(dòng)啟動(dòng)裝置。中央智能控制柜柜體規(guī)格為800X500X2200，設(shè)計(jì)符合國(guó)家GB7251. 1《低壓成 套開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備》等標(biāo)準(zhǔn)，智能控制器(TU-MG)和全自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)(TG-ME)采用日本 TAKADA株式會(huì)社高田制作所產(chǎn)品，切換時(shí)間約等于發(fā)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)間，設(shè)定為1-3分鐘；時(shí)間 繼電器采用ABB公司A185-30-11/AC220V接觸器，55臺(tái)水泵分別由12臺(tái)控制箱控制，全部 自動(dòng)延時(shí)啟動(dòng)，時(shí)間設(shè)定為6分鐘內(nèi)完成。(2)自動(dòng)數(shù)據(jù)采集及計(jì)算機(jī)可視化觀測(cè)孔內(nèi)的傳感器通過(guò)數(shù)據(jù)采集儀將孔內(nèi)采集 的水位實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)以曲線形式顯示在計(jì)算機(jī)的監(jiān)視器上。同時(shí)能夠自動(dòng)報(bào)警，一旦數(shù)據(jù)值超 出設(shè)置的警戒值就能報(bào)警，提醒地下水位有異常情況，以便能夠在最短時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。測(cè) 量數(shù)據(jù)最小時(shí)間間隔為1秒，一般地下水位監(jiān)測(cè)時(shí)間間隔可控制在l-io分鐘監(jiān)測(cè)一次。降 水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要采用DT515數(shù)據(jù)自動(dòng)采集儀實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。它可以同時(shí)連接30只傳感器監(jiān)測(cè) 數(shù)據(jù)以數(shù)字文本形式自動(dòng)儲(chǔ)存于計(jì)算機(jī)內(nèi)存中。壓力傳感器采用200Kpa級(jí)別PW系列振弦式滲壓計(jì)，性能如下測(cè)量范圍0.1～6Mpa 15 lOOpsi分辨率0.01 u s 0. 1Hz 0. 1°C精度士0.5%F.S.溫度飄移士0. 1 % F. S. /°C最大超載兩倍量程范圍本實(shí)用新型的水位自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用，大大提高了監(jiān)測(cè)的及時(shí)性和準(zhǔn)確性。中 央控制室計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)采集儀設(shè)置在項(xiàng)目部的辦公室，可以通過(guò)計(jì)算機(jī)顯示屏幕，隨時(shí)了 解每一口水位觀測(cè)孔的水位變化情況。傳感器通過(guò)信號(hào)線和數(shù)據(jù)采集儀連接，每一水位觀 測(cè)孔放置一只傳感器，傳感器的放置深度要大于孔內(nèi)水位變化最大值，傳感器的型號(hào)、規(guī)格 要和數(shù)據(jù)采集儀相匹配。
權(quán)利要求一種基坑降水自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括水泵、電源及電源自動(dòng)控制系統(tǒng)、井內(nèi)水位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)，所述的電源通過(guò)電源自動(dòng)控制系統(tǒng)連接于基坑井內(nèi)的水泵上，所述的井內(nèi)水位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括位于井內(nèi)檢測(cè)點(diǎn)的水位傳感器、數(shù)據(jù)自動(dòng)采集儀和連接二者的頻變信號(hào)線，所述的水位傳感器采集檢測(cè)點(diǎn)水位的壓力參數(shù)通過(guò)頻變信號(hào)線傳輸至數(shù)據(jù)自動(dòng)采集儀，所述的數(shù)據(jù)自動(dòng)采集儀連接至計(jì)算機(jī)并由其屏幕顯示，并反饋至電源自動(dòng)控制系統(tǒng)的中央智能控制器，所述的中央智能控制器連接并控制所述的水泵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基坑降水自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的電源為雙電源， 包括市電電源和備用電源，該備用電源為發(fā)電機(jī)組，市電電源和備用電源均連接至中央智 能控制器上，所述的中央智能控制器連接到水泵控制箱內(nèi)，由水泵控制箱連接并控制水泵 起停，所述的電源自動(dòng)控制系統(tǒng)包括連接市電電源和備用電源的“TGM-E”全自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) 以及“TU-MG”中央智能控制器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基坑降水自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的井內(nèi)水位數(shù) 據(jù)采集系統(tǒng)中的水位傳感器放置于基坑內(nèi)、外的觀測(cè)井中，通過(guò)頻變信號(hào)線連接至數(shù)據(jù)自 動(dòng)采集儀，該數(shù)據(jù)自動(dòng)采集儀設(shè)定數(shù)據(jù)采集以秒為單位的時(shí)間間隔，并設(shè)有數(shù)據(jù)文本保持 所采集的數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基坑降水自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)觀測(cè)井的水位 觀測(cè)孔內(nèi)放置一水位傳感器，傳感器的放置深度大于孔內(nèi)水位變化最大值。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種基坑降水自動(dòng)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括水泵、電源及電源自動(dòng)控制系統(tǒng)、井內(nèi)水位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)，電源通過(guò)電源自動(dòng)控制系統(tǒng)連接于基坑井內(nèi)的水泵上，井內(nèi)水位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括位于井內(nèi)檢測(cè)點(diǎn)的水位傳感器、數(shù)據(jù)自動(dòng)采集儀和連接二者的頻變信號(hào)線，水位傳感器采集檢測(cè)點(diǎn)水位的壓力參數(shù)通過(guò)頻變信號(hào)線傳輸至數(shù)據(jù)自動(dòng)采集儀，數(shù)據(jù)自動(dòng)采集儀連接至計(jì)算機(jī)并由其屏幕顯示，并反饋至電源自動(dòng)控制系統(tǒng)的中央智能控制器，中央智能控制器連接并控制所述的水泵。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了基坑水位的實(shí)時(shí)監(jiān)控、即時(shí)報(bào)警、迅速反應(yīng)，大大提高了基坑工程作業(yè)的安全性，且能保證系統(tǒng)在無(wú)人值守的情況下正常運(yùn)行。
文檔編號(hào)G05B19/04GK201562176SQ20092007705
公開(kāi)日2010年8月25日 申請(qǐng)日期2009年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月25日
發(fā)明者張國(guó)強(qiáng), 張楠, 瞿成松, 羅建軍 申請(qǐng)人:上海長(zhǎng)凱巖土工程有限公司