DB23-T 3098-2022 塔桅集群結(jié)構(gòu)運營安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)程

ICS

91.140.01

P45 DB23/T

3098－2022塔桅集群結(jié)構(gòu)運營安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)程Technical

Specification

for

Operational

Safety

Tower

and

Mast

Structures

within

One

2022-01-29

發(fā)布 2022-02-28

實施黑龍江省住房和城鄉(xiāng)建設廳

Technical

Operational

of

and

Structures

中國鐵塔黑龍江省分公司

黑龍江省市場監(jiān)督管理局

02

28

2022

Operational

of

and

Structures

3098-2022 為了規(guī)范黑龍江省塔桅集群結(jié)構(gòu)運營安全監(jiān)測系統(tǒng)的設計、實施、驗收及維護，黑龍江省住房和城鄉(xiāng)建設廳組織并委托哈爾濱工業(yè)大學、中國鐵塔黑龍江省分公司承擔了《塔桅集群結(jié)構(gòu)運營安全在編制過程中，編制組經(jīng)深入研究、廣泛調(diào)查、認真總結(jié)工程實踐，參考有關(guān)國內(nèi)外先進標準和做法，在廣泛征求有關(guān)單位和專

本規(guī)程由黑龍江省住房和城鄉(xiāng)建設廳、黑龍江省市場監(jiān)督管理局和黑龍江省通信管理局共同管理，黑龍江省住房和城鄉(xiāng)建設廳歸口并負責組織實施，由哈爾濱工業(yè)大學負責具體技術(shù)內(nèi)容的解釋。在執(zhí)行過程中如有意見或建議，請寄哈爾濱工業(yè)大學《塔桅集群結(jié)構(gòu)運營安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)程》編制組（地址：黑龍江省哈爾濱市南

73

本規(guī)程主編單位：

......................................................................................................

.......................................................................................... 2.1

2.2

..............................................................................................

..............................................................................................4.1

4.2

......................................................................... 4.3

..................................................... 4.4

................................................... 114.5

................................................................... 12

............................................................................................ 135.1

135.2

135.3

145.4

14

............................................................................................ 166.1

166.2

166.3

....................................................................... 16

............................................................................................ 187.1

187.2

187.3

.......................................................................197.4

...........................................................................19 21........................................................................................22

..........................................................................................231

Principles......................................................................12

and

Symbols....................................................................22.1

Terms............................................................................................... 2.2

........................................................................................... 3

...................................................................44System

Design.............................................................................74.1

General

............................................................................ 4.2

.............................................................4.3

and

............... 104.4

and

.......................... 4.5

.................................................

125System

...........................................................145.1

General

..........................................................................145.2

........................................................................ 145.3

........................................................................ 155.4

........................................................................156 System...................................................................176.1

General

..........................................................................176.2

Acceptance............................................................................. 176.3

Inspection

and

Acceptance...............................................177 System

and

Maintenance......................................

197.1

General

.......................................................................... 197.2

Maintenance.................................................................... 197.3

Inspection

and

............................................207.4

....................................................................... 20..........................................................................................................21List

of

Quoted

Standards.............................................................. 22Addition：Explanation

of

.......................................... 231 總則1.

0.

1.

0.

1.

0.

對塔桅集群結(jié)構(gòu)進行運營安全監(jiān)測時，除應符合本規(guī)程外，2 術(shù)語與符號2.1

2.

1.

and

2.

1.

and

one

由局部區(qū)域內(nèi)承受相同或相似荷載作用的多座結(jié)構(gòu)特性相同2.

1.

operation

of

and

2.

1.

operation

of

and

one

利用實時感知塔桅結(jié)構(gòu)響應的傳感器、采集與傳輸數(shù)據(jù)、分析與管理數(shù)據(jù)的軟件及硬件裝備，實現(xiàn)對集群內(nèi)全部塔桅結(jié)構(gòu)運營安2.

1.

針對塔桅集群結(jié)構(gòu)運營安全監(jiān)測而設定的目標，包括塔桅結(jié)構(gòu)性能、結(jié)構(gòu)損傷或病害，引起塔桅結(jié)構(gòu)狀態(tài)變化的安全事件及其它2.

1.

描述塔桅結(jié)構(gòu)監(jiān)測目標演變過程的可直接或間接感測的結(jié)構(gòu)參2.

1.

cross

將塔桅集群結(jié)構(gòu)內(nèi)的監(jiān)測數(shù)據(jù)分為訓練集以及測試集兩部分，2.

1.

2.

1.

利用塔桅結(jié)構(gòu)響應的監(jiān)測數(shù)據(jù)來分析其結(jié)構(gòu)物理參數(shù)的變化，2.

1.

10

2.

1.

12

integration將監(jiān)測系統(tǒng)各子系統(tǒng)進行串聯(lián)組合，組成一個具備塔桅集群結(jié)2.2

95%

95% /2

3 基本規(guī)定3.

0.

具有結(jié)構(gòu)特性相同或相似塔桅所占比例不低于集群內(nèi)塔桅

3.

0.

20

3.

0.

塔桅集群結(jié)構(gòu)運營安全監(jiān)測系統(tǒng)建設目標應包含以下內(nèi)容： 為掌握新建或在役塔桅集群內(nèi)全部結(jié)構(gòu)的技術(shù)狀況提供準 為掌握塔桅集群內(nèi)全部結(jié)構(gòu)的安全狀態(tài)提供診斷與評價服

3.

0.

3.

0.

3.

0.

3.

0.

3.

0.

3.

0.

3.

0.

10

監(jiān)測系統(tǒng)應設定預警值，預警值應滿足工程設計及被監(jiān)測3.

0.

測方案、測數(shù)、分析結(jié)以及原始錄應行分3.

0.

12

監(jiān)測系統(tǒng)的網(wǎng)絡安全應滿足《信息安全技術(shù)網(wǎng)絡安全等級保護基本要求》

以及《信息安全技術(shù)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)安

3.

0.

12

4 系統(tǒng)設計4.1

4.

1.

度要求、場地條件和當?shù)毓こ探?jīng)驗等綜合確定，并應經(jīng)濟合理、維4.

1.

4.

1.

方式、塔桅結(jié)構(gòu)狀態(tài)診斷與預警指標等信息，應根據(jù)監(jiān)測目的、監(jiān)4.

1.

4.

1.

4.24.

2.

監(jiān)測、應變監(jiān)測及環(huán)境荷載監(jiān)測，傳感子系統(tǒng)方案的監(jiān)測項目應根

4.2.1

4.

2.

4.

2.

4.

2.

4.

2.

環(huán)境荷載監(jiān)測內(nèi)容應包括塔桅集群所在區(qū)域的風壓、風速、與塔桅結(jié)構(gòu)響應直接相關(guān)的環(huán)境荷載應采用與結(jié)構(gòu)響應相4.

2.

傳感器選型的設計應符合下列規(guī)定：

4.

2.

90%

測系統(tǒng)的正常使用需求，包括工作溫濕度范圍、監(jiān)測精度、分辨率4.

2.

傳感器測點布置的設計應符合下列規(guī)定：

4.3

4.

3.

數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)的設計應符合下列規(guī)定：

可采取全時采集、定時采集、觸發(fā)采集和混合采集四種模式，應依

4.

3.

4.

3.

4.

3.

數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)的設計應符合下列規(guī)定：

104.

3.

合考慮傳感器之間的距離、工程各階段特征及工程現(xiàn)場地形條件等

根據(jù)工程實際需要，可選取一種或兩種同步技術(shù)組合使用。4.4

4.

4.

4.

4.

數(shù)據(jù)存儲子系統(tǒng)的設計應符合下列規(guī)定：

支持在線實時數(shù)據(jù)處理分析與離線數(shù)據(jù)處理分析兩種工作

4.

4.

4.

4.

數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)的設計應符合下列規(guī)定：

4.5

4.5.1

用戶端子系統(tǒng)界面應功能齊全、信息完備、操作方便，可實4.5.2

用戶端子系統(tǒng)各模塊應與數(shù)據(jù)庫實時對接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)4.5.3

用戶端子系統(tǒng)宜顯示塔桅集群結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測的結(jié)果性、全局性及決策性信息、被監(jiān)測塔桅集群結(jié)構(gòu)的細節(jié)信息以及數(shù)據(jù)預處理4.5.4

對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行展示，具備監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時展示、歷史數(shù)

125 系統(tǒng)實施5.1

5.

1.

新建塔桅集群監(jiān)測系統(tǒng)的實施宜與塔桅結(jié)構(gòu)施工同時進行，5.

1.

5.

1.

5.2

5.

2.

5.

2.

5.

2.

5.

2.

5.

2.

實時采集的數(shù)據(jù)應同時放在本地數(shù)據(jù)采集設備和監(jiān)測中心

5.

2.

13

5.

3.

5.

3.

5.

3.

統(tǒng)展示傳感光纜、設備與數(shù)據(jù)信息，并可在界面上直接修改各模塊5.

3.

5.

3.

余部署，系統(tǒng)關(guān)鍵設備應有熱備份，設備切換時應有提示或報警信

5.

4.

5.

4.

監(jiān)測系統(tǒng)試運行前應檢測數(shù)據(jù)采集與傳輸設備的安裝與連

5.

4.

數(shù)據(jù)存儲子系統(tǒng)的調(diào)試應滿足下列要求：14

5.

4.

156 系統(tǒng)驗收6.1

6.

1.

6.

1.

監(jiān)測系統(tǒng)驗收須由相關(guān)部門委派專業(yè)人員組織驗收，完成交6.

1.

6.2

6.

2.

6.

2.

6.

2.

6.

3.

6.

3.

傳感器安裝驗收應包括布設方法、布設線路、調(diào)試結(jié)果等；

16

6.

3.

177 系統(tǒng)運維7.1

7.

1.

7.

1.

個月

24

7.

1.

7.

1.

7.

1.

7.2

7.

2.

監(jiān)測系統(tǒng)的日常運維應檢查系統(tǒng)數(shù)據(jù)的實時狀態(tài)與后臺進7.

2.

出現(xiàn)的掉電、計算機故障和系統(tǒng)通訊中斷等異常情況應進行處理，7.

2.

戶進行身份鑒別，未經(jīng)批準禁止隨意更改系統(tǒng)配置、增刪軟件和硬7.

2.

187.37.

3.

7.

3.

7.

3.

20%7.

3.

7.4

7.

4.

7.

4.

對報警信息進行分析和處理，對報警信息進行登記并存檔；

對出現(xiàn)報警信息的塔桅結(jié)構(gòu)進行具體檢查，確定報警原因，

7.

4.

19

對故障原因進行分析和處理，填寫異常狀況登記表并存檔；

20本規(guī)程用詞說明

）表示有選擇，在一定條件下可以這樣做的，采用“可”。

????????????執(zhí)行”。21引用標準名錄文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，

GB50017-2017

22239-2019

2197-2010

236-2008

333-2012

10

559-201022黑龍江省地方標準

3098-2022

23

《塔桅集群結(jié)構(gòu)運營安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)程》

01

29

本規(guī)程編制過程中，編制組經(jīng)深入研究、廣泛調(diào)查、認真總結(jié)工程實踐，參考有關(guān)國內(nèi)外先進標準和做法，廣泛征求有關(guān)單位和為了便于有關(guān)人員在使用本規(guī)程時正確和執(zhí)行條文規(guī)定，本規(guī)程編制組編制了本規(guī)程的條文說明，對條文規(guī)定的目的、依據(jù)及執(zhí)行過程中注意的問題進行說明。但是，本條文說明不具備與正文同24

總則.................................................................................................... 26

術(shù)語與符號 282.1

28

基本規(guī)定 29

系統(tǒng)設計 314.2

.......................................................................314.3

................................................... 354.4

................................................... 384.5

................................................................... 46

系統(tǒng)實施 475.1

135.3

47

系統(tǒng)驗收 486.1

486.2

486.3

....................................................................... 49251 總則1.

0.

種因素的影響，出現(xiàn)部分塔桅倒桿、腰折等現(xiàn)象而提前失效，達不致使通信鐵塔提前失效的因素存在于建筑物設計、實施、使用的各個環(huán)節(jié)：設計和實施階段產(chǎn)生初始缺陷；使用階段由于服役環(huán)境的復雜性和服役時間的積累，出現(xiàn)各種缺陷或損傷。若直接對提前失效的結(jié)構(gòu)進行拆除重建，將大大加重日趨緊張的資源、能源供綜上，針對塔桅結(jié)構(gòu)工程結(jié)構(gòu)服役周期長，運營環(huán)境復雜，結(jié)構(gòu)損傷具有隨機性、隱蔽性及突發(fā)性等問題，為了促進塔桅集群結(jié)構(gòu)管養(yǎng)水平的進步，推進塔桅集群結(jié)構(gòu)監(jiān)測系統(tǒng)的設計、實施和運

集群結(jié)構(gòu)的性能及行為的預測提供可能，結(jié)合塔桅集群管養(yǎng)決策的

技術(shù)的解決原則的規(guī)范化，來指導塔桅集群監(jiān)測系統(tǒng)的詳細技術(shù)方

標準化和規(guī)范化，來指導系統(tǒng)建成后的管理運營方案的制定，并指

實施的招投標等管理全周期的流程規(guī)范化，來指導塔桅集群監(jiān)測系1.

0.

復雜地質(zhì)水文條件導致了塔桅集群結(jié)構(gòu)服役性能脆弱、施工期短、26養(yǎng)護難度大、耐久性差、安全保障能力弱等諸多難題，且黑龍江省地域遼闊，省內(nèi)有數(shù)量較大、類型眾多的塔桅結(jié)構(gòu)處于服役階段，1.

0.

塔桅集群結(jié)構(gòu)運營安全監(jiān)測系統(tǒng)的設計應考慮多方面的因素，主要包括：監(jiān)測目的、監(jiān)測內(nèi)容、結(jié)構(gòu)特點、周圍環(huán)境及荷載條件環(huán)境荷載、業(yè)主特殊要求等。在選用本規(guī)程指導塔桅集群結(jié)構(gòu)監(jiān)測系統(tǒng)的設計、實施和運營時，應根據(jù)上述因素來設計監(jiān)測系統(tǒng)272 術(shù)語與符號2.1

2.

1.

拉線塔等在內(nèi)的塔桅集群結(jié)構(gòu)運營安全監(jiān)測系統(tǒng)設計、實施、驗2.

1.

2.

1.

進行重用，將數(shù)據(jù)分為兩部分，一部分數(shù)據(jù)用來進行模型的訓練，另一部分數(shù)據(jù)用來測試訓練生成模型的誤差，對數(shù)據(jù)進行多次切分來得到好的估計，自從交叉驗證提出以后，人們根據(jù)不同的數(shù)據(jù)切分方式將交叉驗證方法分為：留一交叉驗證，

交叉驗證，

）留一交叉驗證，這是交叉驗證方法中最常見的一種方法，

想是每次從數(shù)據(jù)集中隨機取出

個樣本作為驗證集，剩下的數(shù)據(jù)作

份，每次從

份數(shù)據(jù)集中拿出一份數(shù)據(jù)集作為驗證集，剩下的

份數(shù)

283基本規(guī)定3.

0.

3.

0.

體化塔房、增高架等結(jié)構(gòu)；特殊塔型指在集群中與大多數(shù)塔型相異

3.

0.

應針對具體塔桅結(jié)構(gòu)對象來設定總體目標，通過直接或間接監(jiān)測結(jié)構(gòu)的局部或整體參數(shù)綜合評價結(jié)構(gòu)性能及損傷狀況。塔桅集群結(jié)構(gòu)運營安全監(jiān)測系統(tǒng)的建設目標應定位適宜，應根據(jù)技術(shù)現(xiàn)狀、資金3.

0.

應針對具體塔桅結(jié)構(gòu)對象來設定總體目標。監(jiān)測系統(tǒng)的建設目標應3.

0.

塔桅集群結(jié)構(gòu)運營安全監(jiān)測系統(tǒng)安裝應在不影響主體結(jié)構(gòu)施工進度及質(zhì)量的前提下進行，因此，系統(tǒng)安裝位置應結(jié)合結(jié)構(gòu)主3.

0.

塔桅集群結(jié)構(gòu)運營安全監(jiān)測系統(tǒng)應保證在結(jié)構(gòu)全壽命周期內(nèi)正常運行，因此傳感器應具有良好的耐久性和可維護性。除特殊位置的傳感器外，大部分重要的傳感器應考慮耐久性及后期維護和更換的可行性，如果發(fā)現(xiàn)傳感器失效，應在最短時間內(nèi)完成更換。傳感器應設置標識和采取必要的防護措施，避免暴雨雷擊、動物侵29應考慮日照、雨淋、冰凍、風沙等惡劣天氣的影響，必要時應采取特殊防護措施。同時，應定期檢查傳感器工作和運行狀況，定期進為保證傳感器耐久性與可維護性條件，應對傳感器做好相應的

失準，及時發(fā)現(xiàn)危及傳感器安全的因素，預先采取相應的措施進行3.

0.

實際使用過程中部分監(jiān)測硬件設備可能出現(xiàn)不同程度的損壞，因此，對關(guān)鍵參數(shù)和重要部位的監(jiān)測，應配置多個相同類型或不同類型的硬件設備，避免出現(xiàn)硬件損壞導致監(jiān)測數(shù)據(jù)測量不準或無法測量等問題。監(jiān)測系統(tǒng)軟件應與硬件相匹配，具有良好的用戶304 系統(tǒng)設計4.1

4.

1.

塔桅集群結(jié)構(gòu)運營安全監(jiān)測系統(tǒng)各子系統(tǒng)構(gòu)成應滿足表

4.24.

4.24.

2.

31

4.

2.

4.

2.

4.

2.

321.

-402.

1500

）由于目前的傳感技術(shù)無法實現(xiàn)冰、雪荷載的直接監(jiān)測，可根據(jù)其他監(jiān)測項（風速、溫度、濕度等）的監(jiān)測結(jié)果，進行相關(guān)性分4.

2.

部的漠河地區(qū)年最低溫度可達

333.

4.

1.

-402.

3.

4.

0.005°1.

3mm+0.5ppm2.

6mm+0.5ppm3.

10mm+0.5ppm4.

5Hz5.

1.

-402.

3.

±2g4.

0.255.

10

1.

2.

3.

4.

=10

5.

-406.

100%RH1.

100%RH2.

-403.

4.

3%RH344.3

4.

3.

4.

3.

4.

3.

享技術(shù)，各級終端設備中裝有時鐘同步模塊，再用有線介質(zhì)將各個設備相連，以其中之一作為主模塊，其余的作為從模塊。主模塊內(nèi)部的時鐘信號通過電纜同步從模塊內(nèi)部的時鐘信號。各級終端設備

作為參考，可以基于該基準時間生成事件、觸發(fā)和時鐘。對于長距離傳輸，可以利用包括衛(wèi)星定位系統(tǒng)（如北斗、

等）、

1588

一方傳到另一方。常用的介質(zhì)有雙絞線、同軸電纜和光纜等，常用

RS422RS485

信號通過空間傳輸?shù)囊环N技術(shù)。通常可分為無線廣域通信網(wǎng)（無線

等方式；無線局域通信網(wǎng)可采用如

、藍牙等傳4.

3.

37隔可以是隨機的、不同步的。但在傳輸一個字符的時段內(nèi)，收發(fā)雙輸方式實現(xiàn)簡單，但需在每個字符的首尾附加起始位和停止位，因而它的額外開銷大，傳輸效率低。這種方式主要用于低速傳輸?shù)脑O入同步字符，同步字符之后可以連續(xù)發(fā)送任意多個字符。同步方式中，數(shù)據(jù)傳輸額外開銷小，傳輸效率高。但是同步方式實現(xiàn)復雜，傳輸中的一個錯誤將影響整個字符組（而異步傳輸中的同樣錯誤只

障時數(shù)據(jù)的完整性和可靠性。宜設置多卡槽的數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)或以其他方式保證數(shù)據(jù)質(zhì)量，目的是對存儲介質(zhì)的數(shù)據(jù)進行讀寫時，仍能保證高質(zhì)量的連續(xù)采集和存儲，以滿足不間斷連續(xù)采集和傳輸?shù)谋O(jiān)4.4

4.

4.

4.

4.

384.

4.

D

εh,

T,

T39 *

21

w

在此基礎(chǔ)上，可計算擬合值與實測值的殘差如下式所示，殘差hh

h

*h

出問題變成一個非線性優(yōu)化的問題。由于采集得到結(jié)構(gòu)各個位置的結(jié)構(gòu)響應和溫度監(jiān)測數(shù)據(jù)，它們之間存在非線性關(guān)系，因此，利

Φ=

Φ=

output

T

BP

εoutput

output

input

40

參考狀態(tài)下

神經(jīng)網(wǎng)絡的殘差矩陣，該殘差可認為主成分分析是一種多元統(tǒng)計方法，該方法對于消除結(jié)構(gòu)損傷診ε

ε

矩陣中特征值越大，其對應的主成分反應樣本信息量越多，P

P1

P2

112

1在此基礎(chǔ)上，利用下式即可計算出剔除溫度影響的結(jié)構(gòu)響應

11 在利用監(jiān)測數(shù)據(jù)進行結(jié)構(gòu)損傷識別時，宜利用原始數(shù)據(jù)提取對利用監(jiān)測數(shù)據(jù)提取的對環(huán)境與運營荷載變化不敏感的特征指標主要分為：統(tǒng)計特征、力學特征以及深度學習特征。統(tǒng)計特征可歸納為統(tǒng)計分布特征、統(tǒng)計模型特征和其他統(tǒng)計特征幾類。較為通用的統(tǒng)計分布特征有均值、標準差、方差、峰態(tài)、斜度、極值、均方根值、分位數(shù)等；統(tǒng)計模型特征由統(tǒng)計建模的參數(shù)得到，例如由自回歸模型定義的自回歸系數(shù)、自回歸系數(shù)的距離度量、自回歸殘差41等；其他類型的統(tǒng)計特征包括由相關(guān)性分析、主成分分析等方法獲

在使用基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的異常診斷算法進行結(jié)構(gòu)損傷識別時，可利用結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)下的損傷特征構(gòu)建損傷診斷指標并定義異常診在使用結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)的損傷特征定義異常診斷閾值時，可采用基于馬氏距離的方法。首先計算健康狀態(tài)損傷特征的馬氏距離作為損傷hh

h

hhh

h

hR

h

h

h

γ

1.295%

95%在此基礎(chǔ)上，比較待診斷狀態(tài)下?lián)p傷診斷指標與閾值，進而完d

d

d hh

dh

10

dd另外一種異常診斷閾值定義方法為休哈特控制圖法。其基本思想是：針對正態(tài)分布數(shù)據(jù)中的小概率事件，制定相應的閾值。假定

2

242

2

任意

個誤差樣本的均服從正態(tài)分布

，概率表

2

P /2

P /2

1

/ l

/2

/2

/2

12

2

當顯著性水平

時，損傷特征樣本均值在統(tǒng)計學意