浅谈基坑监测自动化技术应用

浅谈基坑监测自动化技术应用

阮园园，舒国志

深圳市房屋安全和 工程质量检测鉴定 中心 广东深圳 518028

摘要：随着通信技术和传感器技术的不断发展，基坑监测正在由人工监测向自动化及信息化方向发展。本文结合工作实际，介绍自动化与信息化监测思路及工程应用要点，探讨当前技术背景下的监测价值所在，并提出监测信息化和自动化都是为了更好的服务监测预警工作。

关键词：基坑监测；自动化；信息化

0 引言

随着城市地下空间的开发，出现了大量基坑工程，往往在人口交通密集区域和城市核心区域，随着国家以人为本的安全方针，国民经济生活水平和安全要求的提高，科技应用水平的不断提升，劳动力的不断上涨，传统人工监测方法存在时效性差、监测技术手段落后、监测频率低、监测数据误差大、人力成本高、是无法做到监测的实时性、测量人员自身安全难保障等弊端，基坑自动化监测系统应运而生，并将在发展中逐步取代传统人工监测。一旦出现异常情况，立即发出警示信号，以确保深基坑及周边环境安全。本文结合工作实际，探讨当前基坑工程自动化监测技术应用的要点。

1. 现有监测技术存在问题

1）目前基坑监测中，多数监测单位采用电子记录型仪器进行人工监测，甚至还有少数单位仍在使用光学仪器，手工记录的方式进行监测，监测数据处理时间长，成果反馈时效性较差，不能很好的起到监测预警作用。

2）在现行的基坑工程监测规范中，往往要求在变形异常、出现险情、暴雨等异常状况时，必须加强监测，甚至实时监测，但实际生产中，传统的监测方式方法往往难以开展现场监测工作。如基坑出现险情时的应急抢险监测，监测人员的自身安全难以保证，或者现场根本不具备人工监测的环境条件。

3）在实际生产中，部分项目出于生产成本等因素的考虑，为了满足规范的频率要求，可能直接放宽了监测的精度要求，或者保证了监测精度要求而不按监测频率实施监测，采用监测数据“内插”来填补监测数据，给基坑工程的安全埋下了极其隐蔽的安全风险。

2 监测自动化方式及设备

2.1基坑工程变形监测对象及项目的确定

基坑工程监测的侧重点根据支护结构和所处环境而定。监测对象一般包括基坑支护结构本身及周边环境的安全监测，包括基坑周边土体、地下水、地下管线以及基坑周边建(构)筑物、重要道路等等；监测项目一般包括建筑物的表面及深层位移监测(水平位移和竖向位移)、地下水位监测、内力监测等等。

2.2监测项目分类

根据《建筑基坑工程监测技术标准》（GB50497-2019），监测项目众多，均可以通过人工测量来实施，也可以通过设置传感器后，实施自动化的监测，按使用仪器划分，可以归纳为2大类：

1）常规位移类，测量使用的是常规的测绘仪器一般为全站仪、水准仪、测斜仪等；

2）传感器测量类，如应力应变、地下水位、静力水准、角度传感器、GPS接收机等以传感器来测量某一变形点的变形量。

2.3监测自动化方式及设备

综合考虑技术成熟、成本合理、科学可靠等因素，使用常规测量仪器实施全面的自动监测，现阶段仍存在一定的技术难度，使用传感器类测量项目，可以通过改造数据采集和传输方式来实现自动化采集、计算、分析与成果输出。

1）常规测量仪器类。①运用带伺服马达的测量机器人（全站仪）实现水平位移、竖向位移的监测自动化：将放在带强制对中装置的观测亭中，通过专业软件控制测量机器人，对水平位移、竖向位移实施全自动监测，然后将数据上传至信息平台，于人工监测的方式和自动化改造实现，②运用带伺服马达的提升测斜传感器，实现深层水平位移监测自动化。这些监测方式均是基于原有人工监测的基础上增加自动控制功能演变，来实现监测自动化，现场应用灵活，自动采集容易实现，但仍难以做到实时采集，使用成本过高，受现场场地条件影响大。

2）传感器类监测，传感器是能够感受被测对象发生变化的特定物理量的敏感元件，在基坑工程监测中，能够测量支护结构的受力、变形、变化等，其中：测斜传感器安装在支护结构的不同深度，可感知不同深度的位移变化，效果良好；通过感受水压的传感器，安置在水面以下，可以准确的感知地下水的升降情况；在一些主要的受力构件上安装应力应变传感器，可以直观的感知构件的实时受力状态。

3）传感器的数据采集与传输，数据采集是监测信息化的基础，没有数据的监测信息化将是无源之水，监测信息化的价值在很大程度上取决于采集数据的数量和质量。监测的信息化重点在于解决有效的监测数据自动采集和自动传输，使相关采集到的监测数据能够经过精确的计算和转换，起到监测预警的价值。

3 监测自动化信息平台

3.1 信息平台建设目标

技术再先进的监测自动化设备，没有一套与之深度匹配的信息平台，对这些设备进行深度的管理和自动的处理设备采集数据，就像人缺少了灵魂，形同行尸走肉，因此必须建设一套满足基坑监测自动化的信息平台，对设备进行深度的管理，能够满足目前生产应用中正在使用的多方式的数据采集（自动、半自动）及数据接入，以满足现场数据采集的需求；工业化的智能数据采集与数据传输，确保监测数据准确可靠；数据的图表化形式查询展示，监测数据趋势分析，监测数据导出报表等，为用户提供方便的数据管理；即时的发布预警信息，对于异常的监测数据，能够有效的处理和干预，增强系统平台健壮性的同时，也能有效的提高监测数据的应用价值，实现基坑监测的实时性、准确性、安全性、连续性，提升基坑监测的自动化程度，为施工过程中安全风险监控能力与管理水平提供可靠的依据。

3.2 信息平台拓扑关系

3.3 信息平台建设的要点

1）常规测量仪器类的自动化监测，因从常规人工监测的操作方式演变进化而来，因此数据采集和数据处理过程需要人工参与和干预。为了保证数据真实可靠，通过在线获取与信息平台对应的唯一识别码，对监测原始记录进行加密，保证监测数据的唯一性，在数据上传的过程中，同步验证采集使用的仪器与上传数据使用的设备、操作人员等。

2）传感器类实施自动化监测，需要使用智能型的数据采集仪，由设备自动的获取即时传感器状态，并将监测数据与信息平台的建立数据交互的通讯，实现监测设备的数据传输与控制管理，保障监测数据的可靠性。

4.结语

1）通过对2种类常用监测仪器进行针对性的数据对接，配套开发信息平台，可以在一定程度上实现对基坑自动化监测，应用效果相比人工监测，大大提升了基坑安全监测效果。

2）受当前技术条件限制，并非全部监测项目都能实施自动化，大部分受制于自动化设备或改造成本较高，但通过改造现有传感器数据采集传输方式来实现自动化信息化测量，获取可靠的监测数据，即时的进行监测有效预警是当前技术条件下最具价值的自动化监测。

3）利用信息平台可以大量减少数据处理等重复性工作，能有效消除人为错误，保证监测数据真实可靠，能提高工作效率和数据反馈的时效性，同时，信息化也是管理制度化、工作标准化的保证。

参 考 文 献

1. 建筑基坑工程监测技术标准:GB50497-2019［S］.北京:中国计划出版社,2019.

2. 建筑与桥梁结构监测技术规范:GB50982-2014 [S].北京:中国建筑工业出版社,2014.

3. 广州市建设工程质量安全检测中心,广州南方测绘科技股份有限公司.地下工程和深基坑无人值守实时监控预警系统及其工作方法:中华人民共和国,ZL 2015 1 0255836.0[P].2018年8月28日.

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