DB23／T 3098-2022  塔桅集群结构运营安全监测技术规程

1. 12 系统集成 system integrati

将监测系统各子系统进行串联组合，组成一个具备塔榄集群结 构监测功能的完备系统。

同轴电缆标准训练样本集； 结构监测数据； 结构温度； 弹性模量； 剪切模量； 输入层与输出层的函数关系： 损伤诊断指标； 损伤特征矩阵； 损伤特征的矩的协方差矩阵： 异常诊断阈值； 取统计数据95%置信概率的中 损伤特征样本的总体均值； 损伤特征的总体标准差： 标准正态分布上α/2的分位

特征值矩阵； 特征向量矩阵； 残差矩阵； 保证系数。

特征值矩阵； 特征向量矩阵； 残差矩阵； 保证系数。

3.0.1塔集群的选择应符合下列条件：

3.0.1塔榄集群的选择应符合下列条件： 1构成集群的塔结构数量为4座及以上； 2具有结构特性相同或相似塔榄所占比例不低于集群内塔 总数量的50%； 3集群内全部塔榄所受环境荷载相似。 3.0.2塔榄集群内符合下列条件之一的塔榄，宜建立结构运营安全 监测系统： 服役年限达20年及以上的塔： 2 处于超载运行状态的塔： 属于非标塔型或特殊塔型的塔榄： 4 采用新型材料、特殊结构形式及施工工艺的新建塔； 施工质量不佳或存在疑问的塔榄： 其他特殊情况的塔榄。 3.0.3 塔榄集群结构运营安全监测系统建设目标应包含以下内容： 1为掌握新建或在役塔稳集群内全部结构的技术状况提供准 确的基础数据； 2为掌握塔集群内全部结构的安全状态提供诊断与评价服 务； 3为特定目标事件的出现与否提供观测、预测或预警服务。 3.0.4监测前应根据监测要求与设计文件明确监测目的，结合工程 结构特点、现场及周边环境条件等因素，制定监测方案。 3.0.5监测系统的设计应满足可靠性、先进性、开放性、可扩展性、 标准化和经济性的基本原则。 3.0.6监测系统在实施前应结合管理方、设计方和施工方的综合意 见确定实施方案，监测系统的安装不得影响工程主体结构安全。

数据处理与分析技术。

3.0.8监测系统硬件应有适当的保护措施和可维护性，并能保证在 系统设计使用寿命内正常工作。 3.0.9监测系统软件应与硬件相匹配，具有兼容性、可扩展性、易 维护性和良好的用户使用性能。 3.0.10监测系统应设定预警值，预警值应满足工程设计及被监测 对象的控制要求。 3.0.11 监测方案、监测数据、分析结果以及原始记录应进行分类 归档保存。

3.0.12监测系统使用期间，应定期对系统设方

4.1.1监测系统设计方案应根据监测目的、监测对象特点、监测精 度要求、场地条件和当地工程经验等综合确定，并应经济合理、维 护方便。

4.2.1塔榄集群结构传感子系统的监测项目包括：变形监测、振动 监测、应变监测及环境荷载监测，传感子系统方案的监测项目应根 据工程特点按表4.2.1进行选择。

表4.2.1传感子系统的监测项目选择

4.2.2塔榄结构变形监测的设计应符合下列规定： 1应反映塔榄结构的儿何位形变化、结构变形与外部荷载作用 的相关关系、结构空间位置随时间的变化规律； 应包括塔榄结构水平位移、垂直位移和三维倾角等： 3 当包括多项监测内容时，各项监测内容应采用相同的采样频 率。 4.2.3塔结构振动监测的设计应符合下列规定： 1 反映塔榄结构动态响应及动力特性随时间的变化规律： 2 包括塔榄结构水平振动响应、自振频率及阻尼比等： 3 监测前应进行塔榄结构动力特性的解析计算，以确定振动监 测的采样频率及数采系统的截止频率。 4.2.4塔稳结构应变监测的设计应符合下列规定： 反映塔稳结构关键部位应变/应力随时间的变化规律： 2 包括塔榄结构关键部位的拉应变、压应变及三向应变等： 考虑温度补偿减弱环境温度对传感器性能的影响。 4.2.5 塔结构环境荷载监测的设计应符合下列规定： 1环境荷载监测应反映塔榄集群所在区域环境风载、温度荷载 及湿度荷载随时间的变化规律：

1应反映塔榄结构的几何位形变化、结构变形与外部荷载作用 的相关关系、结构空间位置随时间的变化规律； 2 应包括塔结构水平位移、垂直位移和三维倾角等： 当包括多项监测内容时，各项监测内容应采用相同的采样频 率。 4.2.3塔榄结构振动监测的设计应符合下列规定： 1 反映塔榄结构动态响应及动力特性随时间的变化规律； 包括塔榄结构水平振动响应、直振频率及阻尼比等

反映塔结构动态响应及动力特性随时间的变化规律： 包括塔结构水平振动响应、自振频率及阻尼比等： 3监测前应进行塔榄结构动力特性的解析计算，以确定振动 的采样频率及数采系统的截止频率，

1环境荷载监测应反映塔榄集群所在区域环境风载、温度荷载 及湿度荷载随时间的变化规律： 2环境荷载监测内容应包括塔集群所在区域的风压、风速、

风向、环境温度及湿度等； 3与塔结构响应直接相关的环境荷载应采用与结构响应相 同的采样频率。

3与塔稳结构响应直接相关的环境荷载应采用与结构响应相 同的采样频率。 4.2.6传感器选型的设计应符合下列规定： 1选型前应建立精确的塔榄结构有限元模型，分析塔榄结构静 动力特性，确定需要监测的结构响应类型和监测参数： 2根据塔榄结构形式、状态及项目预算，并结合监测目标与监 测内容综合确定传感器类型 3具备良好的稳定性和抗扰能力，满足实际塔榄集群结构安 全监测的工程需求； 4具有良好的线性度，满足对塔榄结构位移及应变等响应监测 听需的线性度要求： 5具有较高的灵敏度和信噪比。 4.2.7 传感器性能参数的选择应符合下列要求： 1塔榄结构响应监测范围应不超过变传感器量程的90%； 2传感器的分辨率应不低于所需监测参数的最小单位量级； 3传感器主要性能参数应根据监测需求合理确定，并应满足监 测系统的正常使用需求，包括工作温湿度范围、监测精度、分辨率 等指标。

4.2.6传感器选型的设计应符合下列规定：

1选择对塔结构变形、振动响应、应变及环境荷载变化敏感 的区域或既有损伤位置： 2合理利用结构的对称性，达到有限测点数量下的监测信息最 大化； 3 便于传感器的安装与更换： 集群内结构特性相同或相似塔的传感器测点布置一致。

数据采集子系统的设计应符合

4.3数据采集与传输子系统设计

长集子系统的设计应符合下列规

1数据采集设备的选型应根据传感器类型选择操作方便、稳定 性好、精度高的设备； 2数据采集设备按照采集的时间频度、频次和时间间隔等内容 可采取全时采集、定时采集、触发采集和混合采集四种模式，应依 据监测系统需求和结构特点进行选择； 3数据采集设备的时间应采用公历，最低精度为秒； 4数据采集设备应具备对信号进行放大、滤波、去噪、隔离等 预处理的功能； 5数据采集前，应对含噪声信号进行降噪处理； 6数据采集设备不应设置在潮湿、有静电和磁场环境之中，并 应设置不间断电源。 4.3.2 数据传输可采用下列方式： 1 基于信号的同步技术； 2 基于时间的同步技术； 3 有线传输； 无线传输。 4.3.3 数据传输子系统的设计宜具备下列基本资料： 1工程场地的现状平面图，包括交通设施、高压架空线、地下 管线和地下构筑物的分布； 2 电力及有关建筑材料的供应条件： 3周围建筑物振动、噪声源等信息资料； 4 塔工程总平面布置图： 塔榄工程施工方案。 4.3.4 数据传输子系统的设计应符合下列规定： 1具备对来自数据采集子系统的各种数据予以接收、交换和传 输的能力，应保证数据传输的可靠性、高效性和数据传输质量： 2按照不同的数据传输速度设计传输方式，低速数据传输可采 用异步传输，高速数据传输可采用同步传输： 3设计数据备份机制。

1具备对来自数据采集子系统的各种数据予以接收、交换和传 输的能力，应保证数据传输的可靠性、高效性和数据传输质量： 2按照不同的数据传输速度设计传输方式，低速数据传输可采 用异步传输，高速数据传输可采用同步传输： 3设计数据备份机制。

4.3.5数据传输子系统选择向步传输时，应结合现场实际情况，综 合考虑传感器之间的距离、工程各阶段特征及工程现场地形条件等 因素，选择合适的同步技术。 1对于小规模的塔榄集群结构运营安全监测系统，宜采用基于 言号的同步技术，应注意外部突发事件对信号可能产生的十扰： 2对于大规模的塔榄集群结构运营安全监测系统，宜采用基于 时间的同步技术： 3根据工程实际需要，可选取一种或两种同步技术组合使用

4.4数据存储与处理子系统设计

4.4.1数据存储子系统的设计应保证数据的共享性、数据结构的整

1数据格式应具备数据分类归档的功能； 2具备高速存储与读取数据的能力，数据存储单位应采用国际 单位制； 3具备数据自动保存的功能，监测系统因意外故障停止运行时 可恢复已采集的数据； 4支持在线实时数据处理分析与离线数据处理分析两种工作 模式； 5处于安全的物理环境，对数据资源的处理应限定在可控制的 访问设备内，禁止未授权的访问： 6预留数据库标准化对外接口，方便与其它系统的集成： 7具备存储至少六个月监测数据的功能。 4.4.3数据处理子系统采集得到的实时数据和历史数据应进行分析 诊断与评估，并将数据处理结果进行保存

4.4.4数据处理子系统的设计应符合下列规定：

1具备数据初筛功能，可剔除非结构变化引起的异常数据，并 可对数据进行预处理：

2具备正确处理粗差、系统误差、偶然误差、趋势项等干扰成 分的能力； 3具备剔除环境因素对监测数据影响的功能； 4具备利用交叉验证方法进行塔稳集群结构状态诊断、损伤识 别及结构性能评估的功能： 5具备塔榄集群结构风险预警功能，

4.5用户端子系统设计

4.5.1用户端子系统界面应功能齐全、信息完备、操作方便，可实 现流畅的人机交互。 4.5.2用户端子系统各模块应与数据库实时对接，实现数据库数据 的高效调用以及分析结果的快速存储。 4.5.3用户端子系统宜显示塔榄集群结构安全监测的结果性、全局 生及决策性信息、被监测塔稳集群结构的细节信息以及数据预处理 与数据分析的详细信息

4.5.4用户端子系统应具备以下功能：

1对采集到的数据进行预分析，具备数据异常点识别、误差消除、 滤波降噪、趋势分析及断点截取等功能： 2对监测数据进行展示，具备监测数据的实时展示、历史数据 的回查展示以及分析结果的可视化展示等功能： 3对采集到的实时数据和历史数据进行分析处理，具备对塔稳 集群结构安全风险的诊断与预警功能

5.1.1新建塔榄集群监测系统的实施宜与塔结构施工同时进行， 系统运行宜与塔结构运营同步。 5.1.2监测系统实施前应结合业主、设计和施工各方的意见综合确 定实施方案，监测系统实施不应对塔榄结构造成破坏 5.1.3监测系统实施单位应贯彻有关质量管理标准，建立有效的质 量保证体系，保证系统实施全过程的质量控制。

5.2.1传感器的安装方式应根据塔榄结构特征、监测内容及需求综 合确定。 5.2.2传感器与结构应连接可靠，对于有线传感器应注意保护连接 线缆。 5.2.31 传感器应采用防水措施，防水等级应达到设计要求。 5.2.4数据采集与传输设备应统一安装存放于机柜，当设备对运行 环境有特殊要求时可采用具备恒温条件的机柜

5.2.5数据采集硬件与软件的实施应符合下列要求

1实时采集的数据应同时放在本地数据采集设备和监测中心 的数据处理及管理系统服务器内； 2对要求实时处理的通道，应采用直接采集和存储的方式； 3 数据传输过程应同时采用实时传输和整点传输方式。 5.2.6 监测系统中的连接线缆应配备防护套，接头应连接可靠，线 扎整齐、美观。

障集成过程中各子系统的正常工作， 3.2系统集成应采用模块化、单元化及标准化设计，确保软件 更件模块的兼容性。

展示传感光缆、设备与数据信息，并可在界面上直接修改各模 能的参数

3.4集成后的监测系统应满足自动化、智能化、实时化及网络 为要求。

余部署，系统关键设备应有热备份，设备切换时应有提示或报警信 息。

5. 4. 1 系统的调试应满足下列关

1进场安装前应进行传感器标定，标定用的传感器应与被标定 专感器具有相同的技术参数； 2监测系统试运行前应对监测设备进行校验，校验时宜采用移 动采集设备独立进行采集，并比较相同条件下监测数据质量： 3监测系统试运行期间应对监测系统的硬件、软件运行参数进 行优化调试，并保留调试记录，

5.4.2数据采集与传输子系统的调试应满足下列要求：

1监测系统试运行前应检测数据采集与传输设备的安装与连 接满足设计要求，能够保障系统长期正常运营； 2监测系统试运行时应对数据采集与传输设备进行调试，保证 数据采集与传输的实时性与完备性

1测试数据的读入、读出及查询等功能是否满足监测系统的需 求； 2测试系统容量是否满足监测系统大数据存储需求。 五台能

6.1.1监测系统验收应包括进场验收、检验与质量验收两部分。 6.1.2监测系统验收须由相关部门委派专业人员组织验收，完成交 付流程。

6.1.3监测系统验收后、正式运营前，宜根据实际情况设定

6.1.3监测系统验收后、正式运营前，宜根据实际情况设定试用期， 检验系统的鲁棒性、稳定性、可靠性及安全性。

6.2.1 监测系统进场验收文件应包括下列资料： 1 设备产品出厂合格文件； 2 设备安装配件清单： 3 设备使用维护说明文件； 4 系统安装图纸资料。 6.2.2 设备安装配件应与清单内容相符，并应配备必要的连接线缆 6.2.3 监测系统各类设备外观不应存在损坏。

6.3.1 检验与质量验收应包括硬件验收与软件验收两部分。 6.3. 2 硬件验收的主要内容应包括： 传感器安装应平整，传感器连接处引线不应被遮蔽： 2传感器应与数据采集设备连接正常，检验是否正常采集塔榄 结构响应，否则应对传感器以及连接线进行检查： 3传感器安装验收应包括布设方法、布设线路、调试结果等； 4数据采集设备、传输、存储设备的性能指标应与设计方案

设备安装与调试过程的实施记录、照片文字应齐全。 6.3.3 软件验收的主要内容应包括： 1 软件子系统功能应与设计方案一致： 2 软件子系统各项运行性能参数应达到设计指标； 3 软件子系统应用的第三方评测结果： 4 软件子系统的网络运管安全： 5 软件子系统相关说明资料应齐全

7.1.1监测系统运维的主要内容应包括：日常运维、定期检查与保 养和异常状况处理。 7.1.2监测系统的日常运维宜每周进行一次，定期检查应每3个月 进行一次，系统异常状况处理应在异常发生后24小时内完成。 7.1.3监测系统硬件更换后应保证主要技术指标不低于设计指标。 7.1.4监测系统软件应方便更新或升级，更新或升级前后的数据应 具备连续性与一致性。

7.2.1监测系统的日常运维应检查系统数据的实时状

7.2.1监测系统的日常运维应检查系统数据的实时状态与后台进 程运行正常，剩余存储空间满足系统要求以及数据库日志记录完备 并对检查结果进行存档。 7.2.2监控中心的日常运维应对设备的运行情况进行检查，对设备 出现的掉电、计算机故障和系统通讯中断等异常情况应进行处理， 并对检查结果进行存档。

7.2.1监测系统的日常运维应检查系统数据的实时状态与 程运行正常，剩余存储空间满足系统要求以及数据库日志记习 并对检查结果进行存档

7.2.3监测系统应进行运行安全管理，对使用系统的人员或

户进行身份鉴别，未经批准禁止随意更改系统配置、增删软件和硬 件、复制和传播数据文件。

7.2.4监测系统管理应分权分域，并应记录所有用户的登录

7.3.1 监测系统硬件设备定期性能检查的内容应包括： 1 设备的数据采集及显示； 2 端口与连接： 3 外接电源与设备内置电源： 4 通讯状况。 7.3.2 监测系统硬件设备进行维修保养时，应符合以下规定： 1 断电操作，避免设备发生短路： 2 定期送回厂家或计量机构进行检测； 3 定期对防尘过滤网进行清理，保证通风散热良好； 4 设备的内置电池宜每半年进行一次完全充放电： 当设备超过使用年限或无法满足系统集成的功能时，应对设 备进行更换或升级改造。 7.3.3数据存储设备应定期对磁盘空间进行检查，应保证剩余磁盘

7.3.4系统软件应定期进行病毒检测与软件匹配性检查，应

7.4.1当系统出现异常时，应根据系统报警和系统故障两种异常情 况分别制定响应机制和应急措施，处置过程中的时间、现象、措施 结果和人员均应详细记录并保存。

况分别制定响应机制和应急措施，处置过程中的时间、现象、措施 结果和人员均应详细记录并保存。 7.4.2当系统出现报警信息时，应按以下规定进行处理： 1对报警信息进行分析和处理，对报警信息进行登记并存档： 2对出现报警信息的塔稳结构进行具体检查，确定报警原因 并根据实际情况对结构进行修复加固： 3做好报警原因分析的详细记录，建立报警信息处置档案，

7.4.2当系统出现报警信息时，应按以下规定进行处理：

1对报警信息进行分析和处理，对报警信息进行登记并 2对出现报警信息的塔榄结构进行具体检查，确定报警 并根据实际情况对结构进行修复加固； 3做好报警原因分析的详细记录，建立报警信息处置档

1对故障原因进行分析和处理，填写异常状况登记表并存档； 2通知技术人员进行数据通讯测试，确定原因后对异常设备或 零件进行更换或维修： 3做好故障原因分析的详细记录，建立故障信息处置档案

1为便于在执行本规程条文时区别对待，对要求严格程度不同 的用词说明如下： 1）表示很严格，非这样做不可的： 正面词采用“必须”，反面词采用“严禁”； 2）表示严格，在正常情况下均应这样做的： 正面词采用“应”，反面词采用“不应”或“不得”； 3）表示充许稍有选择，在条件许可时首先应这样做的： 正面词采用“宜”，反面词采用“不宜”； 4）表示有选择，在一定条件下可以这样做的管道标准，采用“可”。 2条文中指明应按其他有关标准执行的写法为：“应符合... 的规定”或“应按执行”。

塔集群结构运营安全监测技术规程

1 总则。 .26 2 术语与符号. ..28 2.1 术语. .28 3基本规定.. ...29 4系统设计。 .31 4.2传感子系统设计 ..31 4.3数据采集与传输子系统设计 ..35 4.4数据存储与处理子系统设计 .38 4.5用户端子系统设计， ...46 系统实施。 .47 5.1一般规定... ..13 5.3系统集成.. ..47 系统验收. ...48 6.1一般规定.. ...48 6.2进场验收. ..48 6.3检验与质量验收 49

1.0.2黑龙江省地处寒区，高纬度、低气温、强风雪等

养护难度大、耐久性差、安全保障能力弱等诸多难题，且黑龙江省 地域辽阔，省内有数量较大、类型众多的塔榄结构处于服役阶段， 不同类型的塔稳集群均可遵循本规程来组织监测系统的设计、实施 运行管理和维护。 1.0.3塔集群结构运营安全监测系统的设计应考虑多方面的因 素，主要包括：监测目的、监测内容、结构特点、周围环境及荷载 条件环境荷载、业主特殊要求等。在选用本规程指导塔榄集群结构 监测系统的设计、实施和运营时，应根据上述因素来设计监测系统 方案、组织实施系统和管理系统

2.1.4本规程的适用对象包含了单管塔、多管塔、角钢塔、榄杆或 拉线塔等在内的塔榄集群结构运营安全监测系统的设计、实施、验 收和运维。

2.1.4本规程的适用对象包含了单管塔、多管塔、角钢塔、

安全生产标准裂缝、振动以及环境荷载。