T／CCES 17-2020  基础设施无线传感网络监测技术规程(完整正版、清晰无水印)

2.1.5无线采集支点

2.1.6无线可视化支点

一种嵌人式微处理器通信协

2. 1. 10 中继 relay

资料范本两个交换中心之间的一条传输通路。 2. 1. 11 中继跳数relayhop

每一次中继转发称为1个中继跳数（1 hop）

单位时间内测点的监测次数。

传输中所丢失数据包数量占所发送数据包总量的比例

2. 1. 15 时间同步

通过对本地时钟的高精度运行与管理，使整个无线传感网络 中所有支点与网关达到系统性的统一时间标度的过程。

2. 1. 16 时间戳

一个能表示一份数据在某个特定时间之前已经存在的、完 的、可验证的数据，一般是一个字符序列，唯一性地标识出某 刻的时间。

规定了无线传感网络系统中，从一个监测周期开始的时 点，到该无线传感网络中所有支点完成数据回传所需要的时 长度。

2.1.18入网信号强度门限值signal threshold

进入无线传感网络的设备信号强度限值。

2. 1. 20 ISM 频段

ISM频段是由国际通信联盟无线电通信局定义的面向工业 科学和医用3个主要机构使用的频段

设备序列号是设备唯一的识别码

2. 1. 22掌子面

道工程施工开挖中不断向前推进

《工程测量规范》GB50026 2 《建筑基坑工程监测技术标准》GB50497 3 《城市综合管廊工程技术规范》GB50838 4 《城市轨道交通工程监测技术规范》GB50911 5 《建筑与桥梁结构监测技术规范》GB50982 6 《外壳防护等级（IP代码）》GB/T4208 7 《爆破安全规程》GB6722 8 《电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验A： 低温》 GB/T 2423. 1 9 《电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验B： 高温》 GB/T 2423.2 《电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验 Cab：恒定湿热试验》GB/T2423.3 11《电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Db 交变湿热（12h+12h循环）》GB/T2423.4

12《轨道交通电磁兼容第4部分：信号和通信设备的发射 与抗扰度》GB/T24338.5 13 《崩塌、滑坡、泥石流监测规范》DZ/T0221 14 《崩塌、滑坡、泥石流监测规程》DZ/T0223 15 《滑坡、崩塌监测测量规范》DZ/T0227 16 《公路隧道施工技术规范》JTG/T3660 17 《公路桥梁结构安全监测系统技术规程》JT/T1037 18 《铁路隧道监控量测技术规程》Q/CR9218

0.1无线传感网络宜具备自组网功能。 0.2无线传感网络整体应具有低功耗特点，无线支点平均功 不宜大于0.5mW。

3.0.2无线传感网络整体应具有低功耗特点，无线支点平均功

3.0.3无线传感网络无线传输平均数据丢包率不应高于5%o。

3.0.3无线传感网络无线传输平均数据去包率不应高于5%o。 3.0.4单个无线智能网关宜满足容纳120个以上无线支点正常 工作的能力。

3.0.5无线传感网络中无线支点宜具备不少于4跳的中继功

3.0.6无线传感网络中无线支点应采用自供电方式，无线智能

网关宜采用自供电方式。当现场具备220V供电条件时，无 能网关宜使用外部电源供电，

3.0.7无线传感网络中无线

3.0.8监测内容、测点布置、监测频率及报警值等基本监测要 求应根据相应的设计文件要求执行。监测内容应进行初始值（基 准值）测量，位移测量应设置基准点

4.0.1监测内容应根据设计要求、功能要求和相关技术要求确 定，并应包括应力及应变监测、位移变形监测、差异沉降监测 角监测、裂缝监测、渗漏水监测、振动监测和其他环境因素 监测。 4.0.2监测参数可分为静态参数与动态参数，监测参数的选择 应满足对基础设施状态进行监控、预警及评价的要求。 4.0.3应变监测可选用电阻式应变计、振弦式应变计等应变监 测元件进行监测。 4.0.4应力监测可通过安装在结构内部或表面的应变计或应力 计进行监测。 4.0.5变形监测可分为水平位移监测、垂直位移监测、三维位 移监测和其他位移监测，应进行基准值测量。变形监测的结果应 结合环境及效应监测的结果进行修正。 4.0.6倾斜监测可采用倾角传感器进行监测，倾角传感器的布 设应根据结构的刚度及变形特点确定。 4.0.7裂缝或接缝监测可采用振弦式位移计、应变式位移计、 激光测距仪进行监测，传感器的量测方向应与裂缝走向垂直，并 应符合下列规定： 1当测量已发生开裂的结构时，宜监测裂缝的宽度变化： 2当测量尚未发生开裂的结构时，宜监测结构的应变变化 4.0.8渗漏水监测可采用温度梯度法或电极法，渗漏水监测宜 包含渗漏水位置、渗漏水面积等监测指标。 4.0.9振动监测应包括振动响应监测和振动激励监测，监测参 数可包括加速度、速度、位移及应变等。 4010 培及构件温度齿测和环培湿度

4.0.5变形监测可分为水平位移监测、垂直位移监测、三维 移监测和其他位移监测，应进行基准值测量。变形监测的结果 结合环境及效应监测的结果进行修正。

4.0.9振动监测应包括振动响应监测和振动激励监

监测。 4.0.11对风敏感的结构宜进行风及风致响应监测，风及风致响 应监测参数应包括风压、风速、风向及风致振动响应，桥梁结构 的风及风致响应监测参数宜包括风攻角。 4.0.12无线传感网络应满足实时监测要求，静态监测量监测频 率应在1次/min~1次/d内，宜根据监测需求进行动态调整。动 态监测量应根据动力荷载和被测对象振动特性确定。监测过程 中，当监测数据达到预警值或发生异常变形时，应提高监测 频率。

5无线传感网络监测系统

5.1.1无线传感网络（WSN）监测系统应包括传感层、传输 层、处理层和应用层。 5.1.2无线传输的频率应符合ISM频段，以及各地区与行业的 电磁兼容要求。 513设冬应目冬出二检於报生和合格证士

5.2.1系统传感层应针对实际监测需求，确定监测内容与要求， 选择无线传感支点、无线采集支点、无线中继支点或无线可视化 支点等无线支点。

在网关和支点之间形成无线网络，开应保障低功耗、高精度的数 据感知与传输。系统传输层还应符合下列规定： 1应支持多网关在同一区域和时间同时工作： 2多跳组网时间不宜大于3s： 3对于静态监测，当网络拥堵且无法短期改进时，支点存 诸空间宜满足存储400条以上数据的要求：网关存储空间宜满足 在最高采样频率时存储120个支点、1年以上数据的要求： 4对于动态监测，当网络拥堵且无法短期改进时，支点存 诸空间宜满足存储1个月以上数据的要求：网关存储空间宜满足 存储20个支点、3个月以上数据的要求。 5.2.3处理层宜包含数据获取、数据解析、数据备份、大型高 速数据库、数据展示、数据转发与同步、远程指令控制等功能 5.2.4应用层应具有数据展示、诊断、下载与分析等功能，宜

5.2.3处理层宜包含数据获取、数据解析、数据备份、

根据报警级别，向现场无线监测系统发送监测频率、关键组网参 数调整等指令。

5.3.1传感器应根据使用环境和使用寿命进行选择，测量和采 集精度应满足被测对象监测要求，并应具备温度补偿功能 5.3.2无线支点自重宜小于1.5kg，智能网关自重宜小 于2.0kg。

5.3.5不包含采集和无线传输模块的传感器应结合无线采集

5.3.5不包含采集和无线传输模块的传感器应结合无线采集支 点组成无线传感支点。

1模拟量数据接口宜包括电流式、电压式、电阻式、电容 式和频率式等数据接口； 2数字量数据接口宜包括TTL、RS232、RS485和以太网口 等数据接口。 5.3.7无线网关与服务器的连接应兼容现有通信接口类型，宜 全

5.3.7无线网关与服务器的连接应兼容现有通信接口类

5.4.1无线传感网数据应包含时间戳和设备序列号（SN）基本 言息。时间戳宜精确到秒。动态监测模式下，时间戳截应满足高速 采样数据之间的序列与区分要求。设备序列号（SN）应唯一 并应包含设备所生产的年、月、批次，以及编号四类信息

5.4.2网关的网络信息应符合下列规定

1应包括无线传感网络监测频率、无线频段、数据回传时 支点信号接收强度、人网门限、中继时间的定义和内存未发

条数等组网信息； 2当网关在使用公共网络对远端服务器进行数据传输时，还 包括运营商信息、信号连接强度和基站位置信息等公网网络信息

5.4.4支点的网络信息应包含中继层数、连续工作时间

5.4.4支点的网络信息应包含中继层数、连续工作时间、 点序列号（SN）、双向信号接收强度（RSSI）值和内存未发条 等支点网络构成信息

5.4.5网关数据应包含软件系统版本号、连续工作时间、供

电压和设备内部温度等基本信息。

间、支点入网门限和中继时间的远程控制功能。

5.5.1无线传感网络应符合下列规定： 1 监测系统在每一个监测周期应能自动组网适应环境变化： 2 数据采集应控制统一时间窗口下，且不宜大于20s； 3静态监测时间同步精度不应大于20ms，动态监测时间同 步精度不应大于0.1ms; 4应具备休眠机制，支点平均功耗不宜大于0.5mW； 5ISM频段下出现其他通信系统同频段于扰现象时，无线 传感网络系统应具有自动或远程跳频功能： 6支点出网时宜具备快速回网和能量集约功能； 7 宜具备统计能力并优化网络组成： 8支点在网络组成中应具备中继功能； 9 应具备形成星状网络、网状网络、树状网络的能力。 5.5.2远程系统指令规范应具备指令兼容、统一格式、超时机 制、重发机制和校验机制。

5.5.7当支点线配置为5dBi全向大线，且满足大线竖直放置

5.5.7当支点大线配置为5dBi全向大线，且满足大线竖直放1 条件时，2.4GHz支点间通信距离宜符合表5.5.7规定

表 5.5.72.4GHz支点间通信距离

5.5.8900MHz支点间相关通信距离在同等设置下应介 2.4GHz和433MHz频段之间。 5.5.9无线传输数据发送优先级应符合本周期实时数据优先 历史数据的规定

1当采集周期为15min时，电池使用寿命不宜小于24 个月； 2 当采集周期为60min时，电池使用寿命不宜小于60 个月。 5.5.11当网关类内置电池供电、采集周期为60min时，使用寿 命不宜少于6个月。

个月。 5.5.11当网关类内置电池供电、采集周期为60min时，使用寿 命不宜少于6个月。

表在恒定电压下对该回路供电，并应记录整机实时电流消耗 情况； 2 远程自动调整被测设备采集周期宜为1min、5min 15min、30min、60min，并宜持续5个对应周期： 3应统计恒定电压下每个采集周期的最大、最小、平均 电流； 4 电池使用寿命应按下式计算：

T, =(C, ×n)/(IxU)

(5.5. 12])

式中: T, 电池使用寿命（h）； m 电池容量折减系数（%），宜取值为40~50； 电池容量（J）； I 平均电流（A）； U 恒定电压（V）。

5.6.1无线传感网络现场可视化宜采用可视化支点和摄像支

5.6.1无线传感网络现场可视化宜采用可视化支点和摄像支点。 5.6.2现场可视化宜采用绿色、黄色和红色三种颜色分别代表 安全、预警和报警三个等级，并应根据监测参数等级阈值设定

5.7.1电池供电应采用标准工业级电池作为主要供电方式。

5.7.1电池供电应采用标准工业级电池作为主要供电方式。

加市电供电，并应符合下列规定： 1当网关直接接交流电源时，应内置适配器承载110V。 230V交流供电； 2当网关通过外置交流转直流适配器获取市电时，宜采用 7V~32V直流供电。

5.7.3网关和支点可采用太阳能、风能、热差能、振动

慈能单元供电。系统供电模式及供电方式的选择宜结合监测周 期、传感器耗电量、电源更换方式以及所处环境等因素综合

5.7.4无线传感网络监测系统应具备掉电保护、自检及自诊

进行充电、阳光直射等。 5.7.6当不使用支点和网关时，应拆除电池并关闭电源，使用 完的电池应妥善回收。

监测过程中无电电池应在30dP

5.8.1 服务器宜采取就近原则进行部署。 5.8.2 服务器配置时应符合下列规定： 1 应满足在1s~30s（含）内完成实时数据接收； 2 服务器可靠性应在99.999%以上； 3 应拥有网络安全认证： 4 应拥有跨区数据元余备份能力 5.8.3 服务器应具备数据收集、数据解析、数据管理等服务 功能。 5.8.4 服务器应具备对外数据接口

5.9.1系统软件平台用户权限分类宜分为平台管理员

5.9.1系统软件平台用户权限分类宜分为平台管理员、项目管 理员、项目监测人员，对应权限应符合下列规定： 1平台管理员应拥有对整个平台的控制权限，包括人员管 理、权限控制、项目分配等： 2项目管理员应拥有项目内的操作管理权限，包括项目监 测人员指定、数据信息管理、数据对外接口控制等； 3项目监测人员应拥有项目数据查看与下载权限。 5.9.2系统软件平台宜包含管理、展示、预警与控制功能 5.9.3系统软件平台宜具备与其他管理平台接口

5. 9. 4 系统软件平台应具有支点和网关出厂检验报告查验功能

5. 10 设备与系统要求

5.10.1设备与系统应符合现行国家标准《轨道交通电磁兼容 第4部分：信号和通信设备的发射与抗扰度》GB/T24338.5中 对电磁兼容的有关规定，并应出具电磁兼容认证。 5.10.2设备应符合现行国家标准《外壳防护等级（IP代码）》 CB/T4208规定中IP66或以上防护等级，并应出具防护等级 认证。 5.10.3设备与系统工作环境的确定宜符合现行国家标准《电工 电子产品环境试验第2部分：试验方法试验A：低温》GB/T 2423.1、《电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验B： 高温》GB/T2423.2、《电工电子产品环境试验第2部分：试验 方法试验Cab：恒定湿热试验》GB/T2423.3、《电工电子产品 环境试验第2部分：试验方法试验Db交变湿热（12h+12h循 环）》GB/T2423.4的有关规定。 5.10.4在特殊环境要求下，设备宜具备抗火、防爆、抗盐雾、 抗一氧化碳、耐酸碱等能力。

6.1.1无线传感网络系统现场安装可包括无线传感支点、无线 采集支点、无线网关及配套供电系统等设备的安装， 6.1.2无线传感网络系统的安装应根据监测的对象结构体、现 场安装条件、环境条件、监测时间等选择合适的安装方式，可采 用预埋槽方式、膨胀螺栓、化学螺栓、粘贴、强磁、捆绑、抱箍 等安装方式，

6.1.3现场安装的无线设备应符合下列规定：

1不应影响结构体和现场已有设备的性能、安全可靠性和 正常使用； 2应有唯一设备序列号（SN）标识； 3应安装稳固、可靠，且便于日常调试和维护； 4应满足结构空间尺寸的界限管理要求， 6.1.4 系统现场安装的配件材质应满足现场环境和条件要求 宜具有耐老化、耐酸碱、耐低温、耐热、抗潮湿、可焊、阻燃 抗振动等性能。 6.1.5无线设备天线安装应保证无线信号传输质量，并应远离 信号阻挡物。 6.1.6无线传感网络系统设备应有可靠的保护装置，并应设置 明显的警示标识。

6.2.1无线传感网络系统在现场安装前宜根据现场条件优化 测点布置。

6.2.2无线传感网络系统在现场安装前应对设备和系统可用 和可靠性进行测试。

6.2.3天线应与无线设备配套，宜使用原装天线。 6.2.4电源应与设备配套，并应满足防护等级要求。 6.2.5设备安装前，设备防护等级应满足环境要求

6.2.3大线应与无线设备配套，宜使用原装大线。

6.3.1无线传感支点应安装在能反映结构和环境状态的位置。 6.3.2无线传感支点安装时应保证传感器测量方向与监测对 变化方向一致。

6.3.2无线传感支点安装时应保证传感器测量方向与监测对象 变化方向一致 6.3.3无线支点安装宜使邻近支点之间通视或基本通视，相邻 距离宜符合本规程第5.5.6、5.5.7和5.5.8条的有关规定。 65.3.4无线双轴倾角支点安装与水平面夹角不宜超过全量程 的20%

距离宜符合本规程第5.5.6、5.5.7和5.5.8条的有关规定。 6.3.4无线双轴角支点安装与水平面夹角不宜超过全量 的20%。

6.3.5无线渗漏水传感器安装应与被测面密贴，并应覆盖渗漏 水区域。

6.3.5无线渗漏水传感器安装应与被测面密贴，并应覆盖渗漏

5.3.6采用外接传感器的无线采集支点安装姿态宜按需调整。 6.3.7无线可视化支点应安装在易于观察处，距离所匹配支点 不宜大于3m。

6.4.1无线网关在有条件下宜采用220V交流供电 6.4.2无线网关宜先于支点安装，支点安装过程中应确认网 拓扑关系。

6.4.1无线网关在有条件下宜采用220V交流供电。 5.4.2无线网关宜先于支点安装，支点安装过程中应确认网络 拓扑关系。 5.4.3无线网关应安装在监测范围内多数支点的中心区域。 5.4.4无线网关宜安装在接近接入远程服务器接口的位置， 6.4.5无线网关可采用天线延长线、有线延长线接入服务器

6.4.3无线网关应安装在监测范围内多数支点的中心区域。

6.4.5无线网关可采用天线延长线、有线延长线接入服

7地下基础设施无线传感网络监测

7.1.1地下基础设施监测对象可包含公路、道路、铁路、地铁 等各类隧道工程、综合管廊工程以及基坑工程

7.1.2地下基础设施无线传感网络监测无线支点最大间距应根 据现场环境确定，并应符合本规程第5.5.6、5.5.7和5.5.8条 的有关规定，宜对无线支点的传输距离进行现场测试，并宜根据 现场测试结果对无线传感网络布设进行优化， 7.1.3建设期地下基础设施结构、周围岩土体和周边环境监测 的监测频率可采用1次/h，对于关键位置和关键建设期的监测频 率可采用1次/5min~1次/15min，特殊需求下，可提高监测频 率。最佳监测频率应根据监测需求、安全等级、监测周期、传感 器寿命、供电方式等因素确定。

据现场环境确定，并应符合本规程第5.5.6、5.5.7和5.5.8 的有关规定，宜对无线支点的传输距离进行现场测试，并宜根 现场测试结果对无线传感网络布设进行优化

7.1.3建设期地下基础设施结构、周围岩土体和周边环

的监测频率可采用1次/h，对于关键位置和关键建设期的监测 率可采用1次/5min~1次/15min，特殊需求下，可提高监测 率。最佳监测频率应根据监测需求、安全等级、监测周期、传 器寿命、供电方式等因素确定。

7.1.4运营期地下基础设施监测的监测频率可根据周边环境执

动的变化量和变化速率综合确定，运营后第一年内监测频率不 少于1次/h，第二年监测频率不宜少于1次/4h，以后每年不 少于1次/d。

7.1.5突发事件时的应急抢险监测应有针对性地加密监测点 提高监测频率或增加监测项目。

7.1.6动力学参数监测频率应根据动力荷载和被测对象振动特

性确定，并应符合国家现行标准《城市轨道交通工程监测技术规 范》GB50911、《城市综合管廊工程技术规范》GB50838、《建 筑基坑工程监测技术标准》GB50497、《公路隧道施工技术规 范》JTG/T3660、《铁路隧道监控量测技术规程》Q/CR9218的 有关规定。

7.2.1隧道工程的无线传感网络监测内容、断面选取利

7.2.1隧道工程的无线传感网络监测内容、断面选取和测点布 设应符合国家现行标准《城市轨道交通工程监测技术规范》GB 50911、《公路隧道施工技术规范》JTG/T3660、《铁路隧道监控 量测技术规程》Q/CR9218的有关规定。 7.2.2隧道内无线监测断面和测点宜在地质条件复杂、结构形 式变化、结构变形缝等部位重点布设，同时宜考虑邻近重要建 （构）筑物、地下管线、加卸载等因素加密布设 7.2.3隧道无线监测内容与无线传感器选型宜按表7.2.3选用。

图7.2.6倾角换算水平直径收敛变形计算模型 AD一隧道水平收敛变化量（m）；△,、△92一左右标准块安装点处的倾 角变化值（rad）；L一从标准块转动点A到内表面与水平直径交汇点B的距离（m）； α一AB的垂线与水平线的交角（rad)

AH = Z Ah; = Z lsino

图7.2.7纵向不均勾沉降计算模型

1一倾角传感器i；2一倾角传感器计1；3一倾角传感器阵列单元i； 4一倾角传感器阵列单元i+1；△h;、△hi+1一第i个、 i+1个倾角传感器阵列单元的相对沉降量（m）；1一倾角传感器阵列单元 长度（m）；θ;、θi+1一第i个、第计1个倾角传感 器阵列单元的倾角变化值（rad）

1一倾角传感器i；2一倾角传感器计+1；3一倾角传感器阵列单元i； 4一倾角传感器阵列单元i+1；△h;、△hi1一第i个、 第计1个倾角传感器阵列单元的相对沉降量（m）：1一倾角传感器阵列单元 长度（m）；θ;、θi+1一第i个、第计1个倾角传感 器阵列单元的倾角变化值（rad）

7.2.8建设期隧道监测的传感器安装应根据落石、崩岩、灰尘 等影响选择安全、环境适当的监测位置，并应做好保护措施 7.2.9建设期隧道掌子面及邻近区域监测断面可根据掌子面推 进进行移动式布设，布设范围不宜小于3倍洞径， 7.2.10当隧道穿越瓦斯区段施工时，应对瓦斯浓度实施无线监 测。传感器布设应考虑瓦斯浓度的空间分布不均匀性，断面内测 点不宜少于2处。

7.3.1综合管廊监测断面布设应符合现行国家标准《城市综合

接地线标准7.3.1综合管廊监测断面布设应符合现行国家标准《城市综 管廊工程技术规范》GB50838、《工程测量规范》GB50026 《建筑基坑工程监测技术标准》GB50497的有关规定。

下综合管廊结构内部无可用通信光缆和无线通信信号时，无线网 关应设置在管廊通风口或投料口等处，并应接人移动运营商 网络。

7.3.6安装用于地下综合管廊监测的无线传感器时应考

7.4.1基坑工程的无线传感网络监测断面和测点布设应符合现 行国家标准《建筑基坑工程监测技术标准》GB50497的有关 规定

7.4.2基坑工程监测内容与无线传感器选型宜按表7.4. 选用。

安全生产标准表7.4.2基坑工程无线监测内容及传感器选型表

7.4.3基坑围护、基坑边坡顶部或周边建构筑物的竖向位移监 测可选用静力水准类无线传感设备，