DB23/T 3098-2022 塔桅集群结构运营安全监测技术规程

ICS91.140.01

黑龙江省地方标准DB

P45DB23/T3098－2022

塔桅集群结构运营安全监测技术规程

TechnicalSpecificationforOperationalSafetyMonitoring

ofTowerandMastStructureswithinOneCluster

2022-01-29发布2022-02-28实施

黑龙江省住房和城乡建设厅

黑龙江省市场监督管理局联合发布

黑龙江省通信管理局

黑龙江省地方标准

塔桅集群结构运营安全监测技术规程

TechnicalSpecificationforOperationalSafetyMonitoringofTower

andMastStructuresMonitoredwithinOneCluster

DB23/T3098－2022

哈尔滨工业大学

主编部门：

中国铁塔黑龙江省分公司

批准部门：黑龙江省住房和城乡建设厅

黑龙江省市场监督管理局

黑龙江省通信管理局

施行日期：2022年02月28日

2022哈尔滨

黑龙江省地方标准

塔桅集群结构运营安全监测技术规程

TechnicalSpecificationforOperationalSafetyMonitoringofTower

andMastStructureswithinOneCluster

DB23/T3098-2022

前言

为了规范黑龙江省塔桅集群结构运营安全监测系统的设计、实

施、验收及维护，黑龙江省住房和城乡建设厅组织并委托哈尔滨工

业大学、中国铁塔黑龙江省分公司承担了《塔桅集群结构运营安全

监测技术规程》的研编任务。

在编制过程中，编制组经深入研究、广泛调查、认真总结工程

实践，参考有关国内外先进标准和做法，在广泛征求有关单位和专

家的意见基础上编制了本规程。

本规程共分为7章。主要技术内容是：1总则；2术语与符号；

3基本规定；4系统设计；5系统实施；6系统验收；7系统运维。

本规程由黑龙江省住房和城乡建设厅、黑龙江省市场监督管理

局和黑龙江省通信管理局共同管理，黑龙江省住房和城乡建设厅归

口并负责组织实施，由哈尔滨工业大学负责具体技术内容的解释。

在执行过程中如有意见或建议，请寄送哈尔滨工业大学《塔桅集群

结构运营安全监测技术规程》编制组（地址：黑龙江省哈尔滨市南

岗区黄河路73号，邮编：150090，电子邮箱：ly7628@），

以供今后修订时参考。

本规程主编单位：哈尔滨工业大学

中国铁塔股份有限公司黑龙江省分公司

本规程参编单位：哈尔滨慧维科技有限公司

元道通信股份有限公司

黑龙江大学

华为技术有限公司

黑龙江省水利学校

哈尔滨市市政工程设计院有限公司

齐齐哈尔市人防指挥信息保障中心

济南海河建设项目管理有限公司

山东泉建工程检测有限公司

山东交通学院

哈尔滨供水集团有限责任公司

本规程主要起草人：刘洋袁杰韩宏辰李长平庞文锁

高庆飞王永亮孙伟涛张绍逸陈明瑶

赵炳成刘锋刘文江孙超刘洪波

高红帅周正马新腾张德平徐乾恩

王凯田池东为史春梅邱剑宇欧阳兰熊

纪陶何磊李云龙陈永志郭欢男

李默涵

本规程主要审查人：唐榕滨李成才武岳李小东车广宇

王凯琢姜树森

目录

1总则.......................................................................................................1

2术语与符号...........................................................................................2

2.1术语..............................................................................................2

2.2符号..............................................................................................3

3基本规定...............................................................................................4

4系统设计...............................................................................................7

4.1一般规定......................................................................................7

4.2传感子系统设计..........................................................................7

4.3数据采集与传输子系统设计......................................................9

4.4数据存储与处理子系统设计....................................................11

4.5用户端子系统设计....................................................................12

5系统实施.............................................................................................13

5.1一般规定....................................................................................13

5.2系统安装....................................................................................13

5.3系统集成....................................................................................14

5.4系统调试....................................................................................14

6系统验收.............................................................................................16

6.1一般规定....................................................................................16

6.2进场验收....................................................................................16

6.3检验与质量验收........................................................................16

7系统运维.............................................................................................18

7.1一般规定....................................................................................18

7.2日常运维....................................................................................18

7.3定期检查与保养........................................................................19

7.4异常状况处理............................................................................19

本规程用词说明....................................................................................21

引用标准名录.........................................................................................22

条文说明...........................................................................................23

Contents

1GeneralPrinciples.......................................................................1

2TermsandSymbols.....................................................................2

2.1Terms................................................................................................2

2.2Symbols............................................................................................3

3BasicRequirements....................................................................4

4SystemDesign..............................................................................7

4.1GeneralProvision.............................................................................7

4.2SensingSubsystemDesign..............................................................7

4.3DataAcquisitionandTransmissionSubsystemDesign................10

4.4DataStorageandProcessingSubsystemDesign...........................11

4.5UserInterfaceSubsystemDesign..................................................12

5SystemImplementation............................................................14

5.1GeneralProvision...........................................................................14

5.2SystemInstallation.........................................................................14

5.3SystemIntegration.........................................................................15

5.4SystemDebugging.........................................................................15

6SystemAcceptance....................................................................17

6.1GeneralProvision...........................................................................17

6.2SiteAcceptance..............................................................................17

6.3InspectionandQualityAcceptance................................................17

7SystemOperationandMaintenance.......................................19

7.1GeneralProvision...........................................................................19

7.2RoutineMaintenance.....................................................................19

7.3RegularInspectionandMaintenance.............................................20

7.4ExceptionHandling........................................................................20

..........................................................................................................21

ListofQuotedStandards...............................................................22

Addition：ExplanationofProvisions...........................................23

1总则

1.0.1为规范塔桅集群结构运营安全监测系统的建设与运维，做到技

术先进、数据可靠、经济合理，制定本规程。

1.0.2本规程适用于黑龙江省内通信塔、电力塔、灯杆等各类塔桅集

群结构运营安全监测系统的设计、实施、验收与运维。

1.0.3对塔桅集群结构进行运营安全监测时，除应符合本规程外，

尚应符合国家现行有关标准的规定。

1

2术语与符号

2.1术语

2.1.1塔桅结构towerandmaststructures

高度较大且横截面较小的高耸悬臂结构。

2.1.2塔桅集群towerandmaststructureswithinonecluster

由局部区域内承受相同或相似荷载作用的多座结构特性相同/相

似塔桅结构所构成的群体，简称集群。

2.1.3塔桅结构运营安全监测operationsafetymonitoringoftower

andmaststructures

利用特定传感设备，对单座塔桅结构响应进行无损的全时感测，

以实现对塔桅结构运营安全状态的实时把握。

2.1.4塔桅集群结构运营安全监测系统operationsafetymonitoring

systemoftowerandmaststructureswithinonecluster

利用实时感知塔桅结构响应的传感器、采集与传输数据、分析

与管理数据的软件及硬件装备，实现对集群内全部塔桅结构运营安

全状态进行准确诊断、评估及风险预警的系统，简称监测系统。

2.1.5塔桅集群结构运营安全监测目标healthmonitoringtarget

针对塔桅集群结构运营安全监测而设定的目标，包括塔桅结构

性能、结构损伤或病害，引起塔桅结构状态变化的安全事件及其它

目标，简称监测目标。

2.1.6塔桅结构运营安全监测参数monitoringindicators

描述塔桅结构监测目标演变过程的可直接或间接感测的结构参

数，是监测目标的一种数值本征，简称监测参数。

2.1.7交叉验证crossvalidation

将塔桅集群结构内的监测数据分为训练集以及测试集两部分，

通过多次切分以及测试训练实现塔桅集群结构损伤诊断。

2

2.1.8塔桅集群结构状态诊断structuralstatusevaluation

对集群内全部塔桅结构状态的定性和定量判断。

2.1.9塔桅结构损伤识别damageidentification

利用塔桅结构响应的监测数据来分析其结构物理参数的变化，

识别塔桅结构损伤的过程。

2.1.10塔桅结构风险预警structuralearlierwarning

对塔桅结构健康状态转变事件的一种提早判断和警告。

2.1.12系统集成systemintegration

将监测系统各子系统进行串联组合，组成一个具备塔桅集群结

构监测功能的完备系统。

2.2符号

D——训练样本集；

——结构监测数据；

T——结构温度；

E——弹性模量；

G——剪切模量；

L——输入层与输出层的函数关系；

γ——损伤诊断指标；

R——损伤特征矩阵；

C——损伤特征的矩的协方差矩阵；

——异常诊断阈值；

g

95%——取统计数据95%置信概率的中位数；

——损伤特征样本的总体均值；

——损伤特征的总体标准差；

/2——标准正态分布上/2的分位点。

3

Λ——特征值矩阵；

P——特征向量矩阵；

δ——残差矩阵；

——保证系数。

4

3基本规定

3.0.1塔桅集群的选择应符合下列条件：

1构成集群的塔桅结构数量为4座及以上；

2具有结构特性相同或相似塔桅所占比例不低于集群内塔桅

总数量的50%；

3集群内全部塔桅所受环境荷载相似。

3.0.2塔桅集群内符合下列条件之一的塔桅，宜建立结构运营安全

监测系统：

1服役年限达20年及以上的塔桅；

2处于超载运行状态的塔桅；

3属于非标塔型或特殊塔型的塔桅；

4采用新型材料、特殊结构形式及施工工艺的新建塔桅；

5施工质量不佳或存在疑问的塔桅；

6其他特殊情况的塔桅。

3.0.3塔桅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桅集群内全部结构的技术状况提供准

确的基础数据；

2为掌握塔桅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。

3.0.7监测系统的设备配备应满足设计要求，并采用成熟、可靠的

5

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监测系统的网络安全应满足《信息安全技术网络安全等级

保护基本要求》GBT22239以及《信息安全技术数据库管理系统安

全技术要求》GB/T20273的相关规定。

3.0.12监测系统使用期间，应定期对系统设施进行巡视和维护。

6

4系统设计

4.1一般规定

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。

4.1.2监测系统应由传感子系统、数据采集与传输子系统、数据存

储与处理子系统、用户端子系统等部分组成。

4.1.3监测系统的传感器类型、监测点布置方案、数据采集与传输

方式、塔桅结构状态诊断与预警指标等信息，应根据监测目的、监

测内容、结构荷载形式和结构受力特点综合确定。

4.1.4监测参数分为静态参数与动态参数，监测参数的选择应满足

对塔桅集群结构状态进行诊断、评价及预警的要求。

4.1.5监测系统应具备下列基本功能：

1现场网络数据通信与远程通信功能；

2数据存储、管理及备份功能；

3掉电保护功能；

4网络安全防护功能；

5自检、自诊断功能；

6防雷及抗干扰功能；

7数据异常报警功能。

4.2传感子系统设计

4.2.1塔桅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。

7

表4.2.1传感子系统的监测项目选择

序号监测内容监测项目监测项选择

1单座塔桅结构整体变形变形监测●

2单座塔桅结构整体动态响应振动监测○

3单座塔桅结构模态参数振动监测○

4单座塔桅结构关键部位应变应变监测○

5塔桅集群所在区域风荷载环境荷载监测●

6塔桅集群所在区域环境温度环境荷载监测●

注：“●”为必选监测项，“○”为非必选监测项。

4.2.2塔桅结构变形监测的设计应符合下列规定：

1应反映塔桅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应包括塔桅结构水平位移、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塔桅结构振动监测的设计应符合下列规定：

1反映塔桅结构动态响应及动力特性随时间的变化规律；

2包括塔桅结构水平振动响应、自振频率及阻尼比等；

3监测前应进行塔桅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塔桅结构应变监测的设计应符合下列规定：

1反映塔桅结构关键部位应变/应力随时间的变化规律；

2包括塔桅结构关键部位的拉应变、压应变及三向应变等；

3考虑温度补偿减弱环境温度对传感器性能的影响。

4.2.5塔桅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桅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桅集群所在区域的风压、风速、

8

风向、环境温度及湿度等；

3与塔桅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桅结构有限元模型，分析塔桅结构静

动力特性，确定需要监测的结构响应类型和监测参数；

2根据塔桅结构形式、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干扰能力，满足实际塔桅集群结构安

全监测的工程需求；

4具有良好的线性度，满足对塔桅结构位移及应变等响应监测

所需的线性度要求；

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塔桅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。

4.2.8传感器测点布置的设计应符合下列规定：

1选择对塔桅结构变形、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；

4集群内结构特性相同或相似塔桅的传感器测点布置一致。

4.3数据采集与传输子系统设计

4.3.1数据采集子系统的设计应符合下列规定：

9

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；

4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塔桅工程总平面布置图；

5塔桅工程施工方案。

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。

10

4.3.5数据传输子系统选择同步传输时，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对于小规模的塔桅集群结构运营安全监测系统，宜采用基于

信号的同步技术，应注意外部突发事件对信号可能产生的干扰；