巖土工程自動化監測系統及應用探究

張德林　王建業

摘要 巖土工程是結構工程學科中的重要方面，也是建筑施工中不可忽視的一個方面。科學技術的發展推動巖土工程監測工作由人工發展為自動化，自動化的監測系統不但可以高效地完成工程監測工作，還可以節省大量的人力和財力。筆者對巖土工程監測工作進行了概況論述，結合大量的實踐經驗對三種主要的自動監測系統的工作原理和特征進行了闡述，同時也客觀地指出自動監測系統存在的不足之處，然后對自動化監測系統的應用優勢進行分析。本次研究可以促進自動化監測系統的發展，也能讓自動化監測系統走進更多的巖土工程里，完成高效、安全的施工。

關鍵詞 巖土工程；自動化；監測系統；應用

中圖分類號 TP2 文獻標識碼 A 文章編號2095—6363（2016）17—0026—01

巖土工程是建筑施工過程中非常重要的一個方面，對于整個建筑施工的質量有著重要的影響。筆者通過長期的工程實踐發現，在對工程進行初期的設計工作時，不能準確地預測或者判斷出施工過程中巖土表現出的特征，也不能精準地確定施工時可能發生的突發變化。而且，在實際施工的情況與設計時候的預期情況往往都存在著或大或小的誤差。雖然巖土工程的質量和安全在很大程度上取決于科學的設計和嚴謹的施工，但是監測工作的功勞也是不可忽視的。可以說監測工作是貫穿于整個設計和施工過程，因此，對巖土工程的監測研究成為備受人們關注的課題之一，巖土工程自動化監測的工作成果顯著。通過大量的實際經驗總結得出，巖土工程自動化監測不但能夠獲取有效的數據，作為工程設計方案修改和施工技術指導工作的重要依據，也可以對設計方案的科學性和具體施工的合理性進行驗證，給巖土工程實際施工經驗和方法的積累提供可靠的科學依據。筆者本次研究將重點探討巖土工程自動化監測系統，對其進行分析并討論自動化監測的形成與應用。希望對巖土工程自動化監測系統的健康發展和順利應用指明方向。

1巖土工程自動化監測系統的分析

科學技術的日益發展推動了工程施工過程中儀器和技術的發展，監測系統設備也順應時代發展變得越來越精密，技術含量和操作水平都得到了大幅度地提高。在很多工程監測工作中都使用了具有現代化特征的自動監測系統。在目前的巖土工程領域中，自動化監測系統已經被當作一項非常重要的指標，不僅能夠進行巖土工程基本屬性的研究、工程施工方案設計的研究，還可以進行實際施工建設的研究和安全運營的研究。所謂巖土工程自動化監控系統是一個系統工程，它綜合了工程施工、傳感器、測試儀器儀表、微電子、計算機、自動化和通信設備，這些設備和儀表通過組合協同工作。系統的自動化監測包括很多方面，涉及自動采集、自動處理分析數據和自動安全管理等。

1.1自動化集中式的監測系統

監控系統能夠實現很多功能，包括監控的數據采集、數據處理、數據存儲、監測結果的顯示和極限報警等等。現場的數據通過自動采集、自動處理和遠程傳輸后匯集到一組固定的終端監控室里。計算機是自動化監測系統的核心主控設備，它位于終端監控室，和其他監測設備一起組成一個自動化系統。該系統滲透到施工現場的多個方面，多個傳感器同時將接收到的信息反饋給主控室。在集中式監測系統中有一個非常重要的器件是集線箱，不僅承擔著信號切換的重要任務，同時也對傳感器的工作進行巡視和篩選。需要指出的是該系統也存在著一些不足的地方，比如信號質量可能不好，性能不盡完善等。

1.2自動化分布式的監測系統

自動化分布式的監測系統綜合了多項先進的電子技術，該系統通常包括3個要素，第一要素是分散控制，第二要素是集中管理，第三要素是通信網絡操作。可以說，自動化分布式監測系統是一個集合了許多先進技術的監測系統。該系統將控制單元散步到傳感器的周圍，經過一系列的處理過程對收集到的信息進行有效地處理，進而實現監測工作。每一個控制單元都是一個小的系統，各個小系統把工作完成了，整個監測任務就完美實現了。

1.3自動化混合式的監測系統

顧名思義，混合式監測系統就是綜合了集中式監測系統和分布式監測系統的工作原理而形成的一種監測系統，這種系統具有分布設置的特點，又具有系統分布的特色。在自動化混合式監測系統里采用的遙控轉換設備與MCU比較相似，可以把周邊的傳感器獲取到的信息進行有效而完整的收集，與其不同的是沒有數據轉換的功能和數據存儲的功能。自動化混合式的監測系統能夠借助傳感器周圍的轉換箱把信號送達監控點，信號傳輸需要一條總的信號線路。而后，控制點進行模擬信號和數字信號之間的轉換，與此同時開展集中的測控工作，再利用計算機技術把獲取到的數字進行妥善的存儲工作。通過大量的實踐和比較研究發現，自動化混合式的監測系統有著非常明顯的工作優勢，尤其是在長距離傳輸上優勢顯著，其應用的靈活性和信息傳輸的有效性是非常值得贊揚的。

2分析自動化監測系統的應用優勢

筆者在列舉了三種自動化監測系統的特征和原理之后要對自動監測系統的形成與應用進行闡述。通常自動化監測系統包括5個主要組成部分，第一部分是數據的儲存、第二部分是對數據的傳輸、第三部分是進行實時的監測、第四部分是對監測所得的數據進行處理、第五部分是對數據實現共享功能。筆者對自動化監測系統和人工監測系統進行了比較研究，通過大量的研究工作發現，兩者在很多方面都具有顯著的區別，而自動化監測系統的優勢較為突出。主要體現在以下幾個方面。

首先，自動化監測系統在進行監測工作時主要依靠傳感器來獲取信號，一般情況下，傳感器都安裝在一些關鍵的硬件上，在安裝完畢的時候，工作人員會觀察一段時間確認傳感器的工作情況是否穩定，當穩定下來后再進行數據信息的讀取工作，這樣就在很大程度上減少了人工的參與，也避免了人工作業的主觀性干擾。

其次，自動化監測系統可以對施工現場進行全程的監控，該系統所采用的數據存儲儀能夠實現對施工現場無死角、不限時的監控。

再次，在數據傳輸的過程中采用比較先進的Modem技術，還對監測系統的電源進行了改革，所使用的電源不是間斷的，而是可以一直保持的，進而保證了監測系統的持續工作，讓監測系統獲取到全面的數據信息。

從表中可以看出，藍色發光二極管的半角值和視角均小于綠色發光二極管，說明測試的藍色發光二極管的指向性要比綠色的好。而檢測到的兩種被測的發光二極管顏色的RGB值與實際值之間存在一定的差距，可能與多種因素有關，需要在以后的設計中加以改進。

4結論

本文在總結其他研究成果的基礎上，設計了一種較為簡單的，對發光二極管的多種特性進行測試的儀器系統。該儀器易于操作、成本較低，而且具有較強的實用性，可以滿足對發光二極管多項參數快速、便捷的測試，測試的準確度也基本符合實際結果。

最后，自動化監測系統所運用的軟件具有非常突出的特點，軟件的程序不是固定的，而是需要用戶結合使用的需要和監測內容進行自行編寫，這樣就使得自動化監測系統具有個性化的特征，讓監測工作更加具有針對性。與此相對應，在監控室的計算機一定要裝有與之相關的軟件，通過這些軟件來實現數據的轉換、下載和共享等一系列工作。

3結論

綜上所述，巖土工程的施工質量和安全情況不容忽視，而對巖土工程進行實時的監控非常有必要。隨著科學技術的發展，監測工作從原來的人工監測也逐漸向自動監測發展，在自動監測系統里融合了很多先進的技術和設備。筆者在本次研究中先對巖土工程監測情況進行簡單的概述，然后重點介紹了三種自動化監測系統，又對自動化監測系統的應用優勢進行分析。本次研究不但能夠給自動化監測系統的應用提供參考，還可以給自動化監測系統的發展提供一些新的啟示。endprint