建筑基坑半自动化监测技术与云平台之研发背景和现实意义

2016-11-08 17:26  来源:岩土网  阅读:4018
提出了半自动化监测的概念。现行传统人工监测市场低价竞争、人工成本与日俱增,同时,工作量大、效率低、精度低,监测数据不连续等缺点已使传统人工监测陷入困境,实现自动化监测是一个不可阻挡的趋势。自动化监测虽然在真实性、及时性、准确性、连续性、便捷性方面有着得天独厚的优势,其缺点在于成本高、保护难、推广难。毋庸置疑,随着技术的发展和科技的进步,自动化所具有的巨大优势必将取代传统人工监测,从建筑基坑监测的传统人工监测到未来全自动化监测的转型需花费较长时间去实现,急需找到两者间的结合点,将传统人工监测借助“互联网+”

(注:本文原文发表于《建筑科学》2016年地基基础学术会议专刊,详情请参阅论文原文。同时基于本文基本观点,已开发出建筑基坑(半)自动化监测系统和云平台,有兴趣可直接联系作者)


1     

本世纪初以来,在国外由于高层、超高层建筑的大量涌现,部分建筑基坑开始采用仪器进行监测,在20世纪60年代初期,已经开始在奥斯陆和墨西哥软土深基坑中使用仪器进行全方位的监测,经过近30年的发展,国外20世纪90年代已经出现了监测电脑数据采集系统,实现了监控的自动化。我国的深基坑的全方位监测于20世纪90年代才开始起步[1]。在深基坑的研究方面,国外主要侧重于支护设计和施工技术的研究,缺乏对监测分析、信息反馈及预测预报的自动化研究。安全监测工作的蓬勃发展在国内外带动了一大批监测仪器研制生产部门的发展,一些先进监测仪器在工程中得以应用[2]。近十多年来,国内外对建筑基坑安全监测开始越来越重视,许多学者开始对基坑、边坡安全监测工作进行研究。张文波[3]研制了边坡监测信息微机管理系统,袁宝远[3]研究了一个具有监测信息管理,可视化查询分析、边坡不稳定先兆分析等功能的边坡监测信息系统,任丽芳、穆兰、杜玉林[4]从基坑安全监测的角度对深基坑的监测项目、监测方法和研究现状进行阐述,并在此基础上对深基坑监测今后的研究方向进行展望,指出信息化施工以及建立完善的险情预警系统的重要性。

深基坑工程是一项风险性较高的工程,根据近年来建设工程事故的统计,基坑工程中发生工程事故的概率往往高于主体工程,事故发生率约占基坑工程数量的20%左右,有的城市甚至占30%左右。基坑工程事故的频频发生,给社会造成了重大的经济损失和产生了严重后果[5-7]。监测工作作为建设工程中重要组成部分,对保障基坑施工和周边环境安全具有重要作用。现行建筑基坑的监测通常采用的是人工或者自动化的方式,两种监测各有其适用性和局限性,都为保障基坑施工和周边环境安全作出了巨大贡献。

传统人工监测,即主要靠派出测试人员到野外现场测得数据,然后回到室内整理原始数据、统计分析、绘制曲线、分析判断监测结果、出具当日监测报告。不仅费力费时,效率较低,而且任务多时,疲于应付,造成部分工程监测频率偏低、现场测试方法不规范、甚至某些监测项目偷工减料情况时有发生,对工程留下安全隐患[8]

自动化监测技术是集自动监测数据的采集、分析、查询于一体的信息管理技术[9]。通过自动监测技术可以实现自动监测仪器数据的采集、数据传输汇总以及数据的远程查询,实现在远程及时查看监测数据。保证工程数据的及时处理,能在工程出现问题的第一时间发现隐患、解决问题,保障工程的安全进行。

现行传统人工监测市场低价竞争、人工成本与日俱增,同时,工作量大、效率低、精度低,监测数据不连续等缺点已使传统人工监测陷入困境,实现自动化监测是一个不可阻挡的趋势。自动化监测虽然在真实性、及时性、准确性、连续性、便捷性方面有着得天独厚的优势,其缺点在于成本高、保护难、推广难。毋庸置疑,随着技术的发展和科技的进步,自动化所具有的巨大优势必将取代传统人工监测,从建筑基坑监测的传统人工监测到未来全自动化监测的转型需花费较长时间去实现,急需找到两者间的结合点,将传统人工监测借助“互联网+”手段转变为全自动化监测或部分自动化监测,才能全面提高全行业的信息化水平,带动监测行业健康、良性的可持续发展。

2  建筑基坑半自动化监测技术

 近年来,随着信息化水平的不断提高,基坑工程自动化监测技术发展迅速,国内不少深基坑开始选择自动化监测,但自动化监测昂贵的传感器、数据采集装置又加大了工程成本,同时全自动化监测设备和元器件的现场保护及成活率保证仍是难题,让自动化监测处于一个比较尴尬的地位。借助“互联网+”手段升级和改进现有的监测仪器设备和技术手段,推广一种具有较强适用性的基坑安全监测技术,同时为所有基坑安全监测相关人员搭建一个公共数据平台,将具有重要的现实意义和必将推动监测行业健康发展。

2.1建筑基坑半自动化监测技术概念

建筑基坑半自动化监测技术即是结合人工监测和自动化监测系统来进行基坑监测。建筑基坑半自动化监测主要分为两种模式:①结合传统人工监测和互联网+,采用人工采集,即时上传云端模式。即由监测人员用全站仪、水准仪、频率计等仪器进行基坑监测数据采集,将数据导出至手持式上传设备,再上传至服务器云端进行数据处理、报告生成等一系列内业工作;②实现部分项目全自动化功能。由于施工现场的特殊限制性以及各方单位的相互协作制约等原因,人工观测的工作量,一般监测频率一天两次已经到达饱和。对于某些自动化测量设备和元器件较经济和便于保护的监测项目可采用自动化监测,如土压力、孔隙水压力、支撑轴力、墙体内力、地下水位监测等,可以充分利用全自动化监测技术,自动采集数据后实时传输至服务器云端计算存储,实现自动化采集监测数据,当采用全自动化监测技术的监测项目出现报警或异常时,在排除系统误报警之后立即加密人工监测。

2.1.1人工采集+即时上传半自动化监测技术

由监测人员用全站仪、水准仪、频率计等仪器进行基坑数据采集,现场测量结束后将数据导出至手持式上传设备上传监测数据和文件,同时发送采集方式、地理位置信息、发送时间等主要信息,再上传至服务器云端进行数据处理和实时数据解算,参建各方和管理部门可通过客户端实时访问服务器云端数据中心,实现查询工程文档、进度数据、监测成果、打印监测报告等功能。

2.1.2部分项目全自动化监测+部分项目传统人工监测技术

现行规范并未对不同的监测项目采用不同的监测频率,而是根据基坑等级等要素对某个基坑的全部监测项目在不同的施工阶段采用了统一的监测频率。现行的通用做法也沿用了现行规范的规则,对全部监测项目在某个监测阶段选用了统一的监测频率,如某基坑某个施工阶段自动化监测频率为次/2h,人工监测项目次/2d等。

部分项目全自动化监测+部分项目传统人工监测技术,即基坑监测采用部分监测项目全自动化(一般指实现自动化监测经济性较好和便于现场维护的监测项目)+部分监测项目传统人工监测(一般指实现全自动化监测较为昂贵或不宜于现场保护的监测项目)的模式,两种监测方式的监测频率遵循设计要求和规范要求执行,但当自动化监测的监测项目报警后,在判断为非外界环境干扰导致的误报警立即加密人工监测,如自动化监测项目维持次/2h不变,可将人工监测项目频率调至2/d。

2.2建筑基坑半自动化监测的特点

相对于传统的人工监测和自动化监测,半自动化监测具有以下特点:

(1)相对于传统人工监测,半自动化监测技术可以借助上传系统和网络服务器云端,保证监测数据真实、及时、准确,而且一旦发现超出预警值范围的测量数据,系统马上报警,辅助工程技术人员做出正确的决策,及时采取相应的工程措施,整个反应过程比较快捷,真正做到“未雨绸缪,防患于未然”。

(2)相对于全自动化监测,采用半自动化监测技术,可以大幅减少成本的投入和技术人员的投入,同时也减小了对监测元器件的 安全保管风险。

(3)半自动化监测作为传统人工监测和自动化监测的综合产物,兼容自动化设备和元器件的数据接口和通讯接口,对日后实现全自动化监测将起巨大的推动作用。

(4)半自动化监测综合了传统人工监测和自动化监测的优点,下表为传统人工监测、自动化监测和半自动化监测性能对比表。

表1 三种监测性能对比表

Table 1 Table three comparison of the performance of monitoring

 

项目

真实性

及时性

准确性

连续性

便捷性

实用性

成本投入

技术人员投入

保管风险

人工监测

自动化监测

半自动化监测

 

基坑工程在施工中具有较大的风险性,半自动化监测系统能及时上传相应监测数据,由云端服务器进行存储和实时计算,监测人员根据结果进行评判,建议相应的工程措施指导施工,能有效减少工程工程失事概率,确保工程安全、顺利的进行,有较大实际应用价值。

自动化监测技术作为安全监测的未来趋势,有着不可替代的优势,但鉴于目前推广普及所面临的经济性等难题,尚不能得到全面快速应用,半自动化监测技术综合了全自动化监测的及时、准确性和传统人工监测的经济性,有广阔的应用前景和推广价值。

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全部评论(2)

  • 龙兴关外发表于 11月24日 22:49天地人时,四维一絷。 望闻问切,综合判断。 辨证施治,随时调整。 天人合一,博约圆通。
  • 应当向全自动化发展。
点评:
  • w496776760发表于 11月12日 21:31暗夜之殇
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郑伟锋

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