摘要：利用美國HORNER公司的一體化控製器（OCS）自身所具有的強大的數據采集功能﹑luojiyunsuanhekongzhigongnengjichaoqiangdewangluotongxunnengli，wanchengduiditieshigonganquanjiancechuanganqishujudecaijihejiankong
，congershichengshiguidaojiaotongshenjikengshigongdefengxiandejianceheyukonggengjiakexuehezhunque。

　　Summary: Full utilize the “All in one” function which Horner’s OCS controller is in possession of, including the remote data accessing﹑logic operation and control ﹑ super network communication, to implement the remote supervising for subway construction , so it can drop the risk and improve the control level in the building foundation pit of subway construction.

　　關鍵詞：

　　OCS：OPERATOR CONTROL STATION可編程人機界麵控製器

　　PLC：PROGRAMABLE LOGIC CONTROLLER 可編程邏輯控製器

　　GPRS：基於GSM網絡的一種通訊方式

　　Cscape：HORNER公司的編程軟件

　　一、深基坑施工安全監測係統的必要性

　　按傳統的觀念
，往往把地鐵站工程基坑土體的挖除視作僅僅是一項簡單的土方工程，並不與基坑工程的安全、經濟有關。傳統的計算理論和經驗也著重解決基坑穩定性，但是在喪失穩定之前，由於挖土引起土中應力場
、應(ying)變(bian)場(chang)的(de)變(bian)化(hua)，使(shi)地(di)層(ceng)位(wei)移(yi)，特(te)別(bie)是(shi)在(zai)流(liu)變(bian)性(xing)較(jiao)大(da)的(de)軟(ruan)土(tu)地(di)層(ceng)的(de)位(wei)移(yi)
，缺(que)乏(fa)深(shen)入(ru)研(yan)究(jiu)和(he)治(zhi)理(li)對(dui)策(ce)。因(yin)此(ci)，隨(sui)著(zhe)基(ji)坑(keng)工(gong)程(cheng)迅(xun)速(su)發(fa)展(zhan)，研(yan)究(jiu)解(jie)決(jue)基(ji)坑(keng)開(kai)挖(wa)過(guo)程(cheng)中(zhong)基(ji)坑(keng)的(de)位(wei)移(yi)具(ju)有(you)重(zhong)要(yao)的(de)意(yi)義(yi)

，而(er)現(xian)場(chang)數(shu)據(ju)采(cai)集(ji)和(he)實(shi)時(shi)報(bao)警(jing)是(shi)基(ji)坑(keng)施(shi)工(gong)監(jian)測(ce)係(xi)統(tong)的(de)關(guan)鍵(jian)
，尤(you)其(qi)是(shi)在(zai)城(cheng)市(shi)高(gao)樓(lou)林(lin)立(li)區(qu)域(yu)，地(di)鐵(tie)車(che)站(zhan)施(shi)工(gong)的(de)安(an)全(quan)監(jian)測(ce)有(you)重(zhong)要(yao)的(de)現(xian)實(shi)意(yi)義(yi)，所(suo)以(yi)如(ru)何(he)設(she)計(ji)監(jian)測(ce)係(xi)統(tong)就(jiu)變(bian)得(de)更(geng)加(jia)重(zhong)要(yao)了(le)。

　　在(zai)地(di)鐵(tie)站(zhan)工(gong)程(cheng)深(shen)基(ji)坑(keng)的(de)施(shi)工(gong)中(zhong)
，一(yi)般(ban)采(cai)用(yong)地(di)下(xia)連(lian)續(xu)牆(qiang)加(jia)內(nei)支(zhi)撐(cheng)的(de)支(zhi)護(hu)方(fang)法(fa)。按(an)設(she)計(ji)要(yao)求(qiu)，為(wei)保(bao)證(zheng)基(ji)坑(keng)開(kai)挖(wa)及(ji)結(jie)構(gou)施(shi)工(gong)安(an)全(quan)，基(ji)坑(keng)施(shi)工(gong)應(ying)與(yu)現(xian)場(chang)監(jian)測(ce)相(xiang)結(jie)合(he)，根(gen)據(ju)現(xian)場(chang)所(suo)得(de)的(de)信(xin)息(xi)進(jin)行(xing)分(fen)析(xi)

，及(ji)時(shi)反(fan)饋(kui)並(bing)通(tong)知(zhi)有(you)關(guan)人(ren)員(yuan)，以(yi)便(bian)及(ji)時(shi)調(tiao)整(zheng)設(she)計(ji)、改進施工方法、達到動態設計與信息化施工的目的。 基坑的監測內容主要有：基坑壁（地下連續牆）的水平位移觀測數據（測斜）

；地下連續牆頂水平位移監測數據

；混凝土內支撐梁的軸力測試數據；gangguanzhichengliangdezhouliceshishuju。tongguojikengweiyiyuzhichengliangdeneilijiance，jibenshangkeyilejiejikengdewendingqingkuang。danmuqianwoguozaijikengshigonganquanjiancefangmianhaihenluohou，tebieshizaijiance
、控製及網絡的結合方麵很薄弱，還沒有形成一套穩定、實用、可靠的遠程監控係統。下文將對一種新的解決方案做詳細的論述。

　　二、深基坑施工安全監測一體化解決方案

　　可編程控製器（PLC）---這個在工業自動化領域非常普遍使用的控製產品
，依其超強的抗幹擾﹑抗惡劣環境能力和實時采集與控製能力，使我國工業自動化的水平在20多年來迅速提升
，然而其在地鐵站工程深基坑的施工監測係統中的應用還是一個空白。

　　本文介紹的一體化解決方案就是采用當今在歐美自動化市場非常流行的一體化工業控製器既“可編程人機界麵控製器（OCS）”，其主要特點是將人機界麵

，PLC控製器，I/O及網絡和GPRS模塊集成為一體
，解決了傳統PLC與顯示屏分體，連接複雜的問題

，同時也減少了通訊故障點並節省了安裝空間，方便了安裝。

　　在程序開發方麵也更為方便快捷
，屏幕畫麵和控製程序使用一套軟件CscapeTM即可完成，此軟件集成了邏輯控製程序開發
，屏幕畫麵編輯
，硬件I/O配置和網絡設定功能。界麵友好，直觀易學，無需太多培訓便可輕鬆掌握軟件的應用。

　　OCS控製器在開放性和連接功能方麵也是十分強大的。它支持多種通訊方式：例如串口通訊（每款OCS都會內置2－3個串口），可支持RS232或RS485通訊,對於標準Modbus主/從協議，隻需簡單配置便可與Modbus設備通訊，它還支持自由口編程通訊；標準以太網通訊；GPRS/GSM通訊

；無線網絡通訊；電話調製解調器通訊
；並且支持多種現場總線連接：CANopen
，CsCAN，DeviceNet
，Profibus
，Interbus
，SAE J1939。簡單方便的與各種工控設備進行連接，體現了OCS強大的開放性。

　　在深基坑施工安全監測係統中，OCS可方便地與精力水準儀等傳感器組成現場數據采集裝置，OCS可通過MODBUS協議與傳感器通訊並利用GPRS無線網絡將采集的數據傳輸到監控中心，實現對地鐵工程多工點深基坑施工安全的遠程監測。

　　1．  數據采集功能

　　XL6控製器可以通過兩種方法采集現場數據信號
，一種是將傳感器的模擬量信號直接連接到XL6控製器的輸入端子上，另一種是通過RS232/RS485方式與傳感器通訊來采集數據。XL6控製器本機內置點數最多達42點，如果傳感器數量多，可以再連接擴展I/O模塊。

　　2．  數學運算及報警功能

　　XL6控製器較一般普通的PLC具(ju)有(you)更(geng)強(qiang)的(de)數(shu)學(xue)運(yun)算(suan)能(neng)力(li)，它(ta)除(chu)了(le)具(ju)有(you)各(ge)種(zhong)豐(feng)富(fu)的(de)數(shu)學(xue)函(han)數(shu)外(wai)，還(hai)支(zhi)持(chi)高(gao)級(ji)的(de)表(biao)達(da)式(shi)運(yun)算(suan)功(gong)能(neng)

，其(qi)編(bian)程(cheng)功(gong)能(neng)不(bu)亞(ya)於(yu)高(gao)級(ji)語(yu)言(yan)
，而(er)編(bian)程(cheng)操(cao)作(zuo)的(de)簡(jian)便(bian)性(xing)更(geng)適(shi)合(he)於(yu)工(gong)業(ye)現(xian)場(chang)使(shi)用(yong)。XL6控製器具有豐富的報警功能
，現場操作人員可根據理論計算值設定不同的報警上下限值
，實現實時自動報警。

　　3．  本地顯示及操作功能

　　XL6控製器本身集成了一個5.7”寸TFT真(zhen)彩(cai)色(se)觸(chu)摸(mo)屏(ping)
，可(ke)以(yi)用(yong)來(lai)在(zai)現(xian)場(chang)顯(xian)示(shi)各(ge)種(zhong)動(dong)態(tai)圖(tu)形(xing)和(he)曲(qu)線(xian)
，同(tong)時(shi)還(hai)可(ke)以(yi)輸(shu)入(ru)各(ge)種(zhong)報(bao)警(jing)上(shang)下(xia)限(xian)值(zhi)或(huo)其(qi)它(ta)參(can)數(shu)，為(wei)現(xian)場(chang)人(ren)員(yuan)提(ti)供(gong)了(le)一(yi)個(ge)友(you)好(hao)的(de)人(ren)機(ji)界(jie)麵(mian)。

　　4．  遠程數據傳輸功能

　　XL6控製器可支持多種通訊方式與遠方的控製計算機通訊，例如以太網﹑無線AP﹑GPRS/GSM﹑MODEM等，同時也支持與各種組態軟件或自編的應用軟件通訊。

　　5．  上位機遠程實時監控

　　在上位機隻需安裝EnvisionRVruanjian

，erwuxuzaianchangguifangfakaifazutaihuamian，jikeqingsongshixianyuanchengzaixianjiankong，zaishangweijiketongbuhuoyibudikandaobutongxianchangkongzhiqidejiankonghuamianbingkeduikongzhiqijinxingyuanchengcaozuo，qiangdadeshujudengluheguzhangbaojinggongnengshigaiyuanchengshishijiankongxitonggengjiawanshan。

　　6．  數據存儲功能

　　XL6控製器支持普通的SD卡存儲，存儲量可達2G，它可用來存儲曆史數據和應用程序，存儲文件的格式可以是EXCEL格式。HORNER公司還有專用的遠程數據傳輸軟件EnvisionFX
，支持在遠程計算機上通過FTP方式直接讀取SD卡中的數據。

　　三、結論

　　由XL6控製器組成的深基坑監測係統集數據采集﹑數學運算﹑實時報警﹑本地顯示與操作﹑遠程數據傳輸﹑本地數據存儲及上位機遠程監控等多種功能於一體，既具有PLC的安全可靠性

，又具有計算機的靈活性，這是一個采用工業應用“一體化”控製理念，利用城市GPRS/GPS網絡實現深基坑施工安全監測係統的新型解決方案。 

　　雖sui然ran該gai方fang案an目mu前qian還hai為wei實shi際ji項xiang目mu中zhong應ying用yong，但dan類lei似si應ying用yong在zai其qi它ta行xing業ye已yi非fei常chang普pu及ji
，相xiang信xin這zhe種zhong新xin穎ying的de控kong製zhi理li念nian一yi定ding會hui推tui動dong我wo國guo深shen基ji坑keng施shi工gong安an全quan監jian測ce水shui平ping的de提ti高gao

，本ben文wen研yan究jiu結jie果guo僅jin供gong參can考kao。

　　參考文獻:

　　[1] 中國建築科學研究院. JGJ120- 99 建築基坑支護技術規程[S]. 北京: 中國建築工業出版社, 1999.

　　[2] 劉建航,侯學淵. 基坑工程手冊[M]. 北京:中國建築工業出版社,1997.

　　王華強  浩納爾（天津）自動化科技有限公司 高級工程師 郵編：300192 電話 13312075882

　　湯石男  深圳市地鐵有限公司               高級工程師 郵編：518026 電話 13828701168